CN109732228B - 一种激光振镜精度校正方法、装置及系统 - Google Patents

一种激光振镜精度校正方法、装置及系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种激光振镜精度校正方法、装置及系统,该方法包括如下步骤:根据预设的标准图形控制激光束经过激光振镜后在工件上雕刻生成多个标识点;根据获取的包括所述标识点的图像确定包括所有所述标识点的标识图形;比对所述标准图形和所述标识图形,根据比对结果确定校正参数;根据所述校正参数更新激光振镜的校正文档。本发明提供的技术方案可以提高激光振镜的校正效率,并保证校正精度,改善激光加工的全流程工作效率。

Description

一种激光振镜精度校正方法、装置及系统
技术领域
本发明涉及激光加工技术领域,尤其涉及一种激光振镜精度校正方法、装置及系统。
背景技术
在进行激光加工时,由激光器以固定频率发射出激光束,激光束通过振镜高速扫描运动后作用于工件上,并完成相应图形加工。为了保证图形加工的精度,需要对振镜进行校正。现有的校正方法主要为,首先使激光束通过振镜后在工件上加工出格点阵列,例如3×3、15×15格点阵列,然后通过二次元影像测量仪或者类似检测仪器检测每一个格点的坐标值,最后将坐标值输入到振镜的校正文档之中,以达到校正振镜目的。
随着激光器和振镜的长期使用,每隔一段时间,振镜的精度都会因环境温度、湿度、振动等外部因素以及振镜本身温漂而发生变化,为了纠正振镜偏差,需要不断对其进行校正,而现有校正方法在每次校正时都需要重新加工格点,并在检测仪器上检测格点坐标,最终将得到的坐标数据输入到振镜校正文档之中,其过程相当复杂冗长,校正效率较低,进而影响整个激光加工流程。
发明内容
为了提高对激光振镜校正的工作效率,并保证校正的精度,本发明提供一种激光振镜精度校正方法、装置和系统。
第一方面,本发明提供一种激光振镜精度校正方法,包括如下步骤:
根据预设的标准图形控制激光束经过激光振镜后在工件上雕刻生成多个标识点。
根据获取的包括所述标识点的图像确定包括所有所述标识点的标识图形。
比对所述标准图形和所述标识图形,根据比对结果确定校正参数。
根据所述校正参数更新激光振镜的校正文档。
第二方面,本发明提供一种激光振镜精度校正装置,包括:
生成模块,用于根据预设的标准图形控制激光束经过激光振镜后在工件上雕刻生成多个标识点。
第一处理模块,用于根据获取的包括所述标识点的图像确定包括所有所述标识点的标识图形。
第二处理模块,用于比对所述标准图形和所述标识图形,根据比对结果确定校正参数。
更新模块,用于根据所述校正参数更新激光振镜的校正文档。
第三方面,本发明提供一种激光振镜精度校正装置,包括存储器和处理器;所述存储器,用于存储计算机程序;所述处理器,用于当执行所述计算机程序时,实现如上所述的激光振镜精度校正方法。
第四方面,本发明提供一种激光振镜精度校正系统,包括激光振镜、用于获取包括标识点的图像的至少一个成像装置以及如上所述的激光振镜精度校正装置,所述激光振镜精度校正装置分别与所述激光振镜和至少一个所述成像装置电连接。
本发明提供的激光振镜精度校正方法、装置和系统的有益效果是,首先确定一个标准图形,根据标准图形可确定相应的多个标准标识点,激光束经过激光振镜后对工件进行雕刻等加工,在加工的过程中于工件上生成多个例如十字形的标识点,然后由成像装置对工件上的标识点进行拍摄,其中,通常加工操作可在放置工件的工作台的工作位处进行,拍摄操作可在工作位的后续工位处进行,另外,加工操作和拍摄操作也可在同一工位处依次进行。根据包括各标识点的拍摄图像确定其参数并将其连接组合为一个标识图形,由于标准图形的参数是已知,通过比对标准图形和标识图形,可确定实际加工产生的标识图形相当于预设的标准图形的各种偏移变化量,也就是校正参数。仅需根据必要的校正参数更新激光振镜的校正文档,便可实现对激光振镜的快速校正,既能保证后续激光加工的精度,又可改善激光加工的全流程工作效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例的激光振镜精度校正方法的流程示意图;
图2为本发明实施例的工件上标识点的示意图;
图3为本发明实施例的标准图形与标识图形的示意图;
图4为本发明实施例的激光振镜精度校正装置的电学框图;
图5为本发明实施例的激光振镜精度校正系统的电学框图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述,所举实例只用于解释本发明,并非用于限定本发明的范围。
如图1所示,本发明实施例提供的一种激光振镜精度校正方法包括如下步骤:
101,根据预设的标准图形控制激光束经过激光振镜后在工件上雕刻生成多个标识点。
102,根据获取的包括所述标识点的图像确定包括所有所述标识点的标识图形。
103,比对所述标准图形和所述标识图形,根据比对结果确定校正参数。
104,根据所述校正参数更新激光振镜的校正文档。
在本实施例中,首先确定一个标准图形,根据标准图形可确定相应的多个标准标识点,激光束经过激光振镜后对工件进行雕刻等加工,在加工的过程中于工件上生成多个例如十字形的标识点,然后由成像装置对工件上的标识点进行拍摄,其中,通常加工操作可在放置工件的工作台的工作位处进行,拍摄操作可在工作位的后续工位处进行,另外,加工操作和拍摄操作也可在同一工位处依次进行。根据包括各标识点的拍摄图像确定其参数并将其连接组合为一个标识图形,由于标准图形的参数是已知,通过比对标准图形和标识图形,可确定实际加工产生的标识图形相当于预设的标准图形的各种偏移变化量,也就是校正参数。仅需根据必要的校正参数更新激光振镜的校正文档,便可实现对激光振镜的快速校正,既能保证后续激光加工的精度,又可改善激光加工的全流程工作效率。
优选地,如图2和图3所示,所述标准图形为四边形,所述标识点分别对应所述四边形的四个顶点,所述根据获取的包括所述标识点的图像确定包括所有所述标识点的标识图形的具体实现包括:
根据包括所述标识点的图像分别确定四个所述标识点的坐标;并将四个所述标识点依次连接,获得四边形形式的所述标识图形。
具体地,以矩形形式的标准图形为例,其具有四个顶点a、b、c、d,相应地,工件上的也有四个加工完成的标识点A、B、C、D。通过标识点的图像分别确定其相对于标准图形标准坐标系的坐标,即A(XA,YA)、B(XB,YB)、C(XC,YC)、D(XD,YD)。同时,将A、B、C、D四个标识点依次连接,获得四边形形式的标识图形。
优选地,所述校正参数包括中心点偏移、胀缩比和角度偏转中的至少一者。
优选地,所述确定校正参数的过程包括:
确定所述标准图形的中心点坐标以及所述标识图形的两条对角线交点的交点坐标,将所述中心点坐标与所述交点坐标的差值作为所述中心点偏移。
具体地,在统一了标准图形和标识图形所在的坐标系后,其中,标准图形可预设于激光振镜打标卡中,其坐标系基于振镜坐标系,标识图形可由相机等成像装置获取,其坐标系基于相机坐标系。分别连接AC、BD,获得四边形形式的标识图形的对角线交点E,并根据标识点的坐标确定对角线交点的坐标E(XE,YE)。由于标准图形的中心点e,此时也就是矩形的标准图形的对角线交点的坐标设定为e(0,0),二者的差值便可作为中心点偏移Offset。
优选地,所述确定校正参数的过程包括:
根据所述标识点的所述坐标确定所述标识图形中两条标识邻边的标识边长,确定与所述标识图形中所述两条标识邻边位置对应的所述标准图形中的两条标准邻边,将所述标识边长与所述标准邻边的标准边长的商值作为所述胀缩比。
具体地,取标识图形中的两条邻边AB和BC,通过标识点A、B、C的坐标可确定二者的长度分为别LAB和LBC。由于标准图形中的对应邻边ab和bc的长度Lab、Lbc是确定的,故可根据如下公式确定X方向的胀缩比Scale_X和Y方向的胀缩比Scale_Y。
Scale_X=LAB/Lab
Scale_Y=LBC/Lbc
优选地,所述确定校正参数的过程包括:
基于反正切函数,根据四个所述标识点的坐标分别确定所述标识图形相对于所述标准图形的四个顶角的顶角偏转,将四个所述顶角偏转的平均值作为所述角度偏转。
具体地,根据如下公式确定四个顶角的顶角偏转θ1至θ4。
θ1=arctan((YB-YA)/(XB-XA))。
θ2=arctan((YC-YB)/(XC-XB))-90。
θ3=arctan((YC-YD)/(XC-XD))。
θ4=arctan((YD-YA)/(XD-XA))-90。
以如下公式,根据四个顶角偏转确定所述角度偏转Δθ。
Δθ=(θ1+θ2+θ3+θ4)/4。
如图4所示,本发明实施例提供的一种激光振镜精度校正装置包括:
生成模块,用于根据预设的标准图形控制激光束经过激光振镜后在工件上雕刻生成多个标识点。
第一处理模块,用于根据获取的包括所述标识点的图像确定包括所有所述标识点的标识图形。
第二处理模块,用于比对所述标准图形和所述标识图形,根据比对结果确定校正参数。
更新模块,用于根据所述校正参数更新激光振镜的校正文档。
优选地,所述标准图形为四边形,所述标识点分别对应所述四边形的四个顶点,所述第一处理模块具体用于:
根据包括所述标识点的图像分别确定四个所述标识点的坐标;并将四个所述标识点依次连接,获得四边形形式的所述标识图形。
优选地,所述校正参数包括中心点偏移、胀缩比和角度偏转中的至少一者。
优选地,所述第二处理模块具体用于:
确定所述标准图形的中心点的中心点坐标以及所述标识图形的两条对角线交点的交点坐标,将所述中心点坐标与所述交点坐标的差值作为所述中心点偏移。
优选地,所述第二处理模块具体用于:
根据所述标识点的所述坐标确定所述标识图形中两条标识邻边的标识边长,确定与所述标识图形中所述两条标识邻边对应的所述标准图形中的两条标准邻边,将所述标识边长与所述标准邻边的标准边长的商值作为所述胀缩比。
优选地,所述第二处理模块具体用于:
基于反正切函数,根据四个所述标识点的坐标分别确定所述标识图形相对于所述标准图形的四个顶角的顶角偏转,将四个所述顶角偏转的平均值作为所述角度偏转。
在本发明另一实施例中,一种激光振镜精度校正装置包括存储器和处理器。所述存储器,用于存储计算机程序。所述处理器,用于当执行所述计算机程序时,实现如上所述的激光振镜精度校正方法。
如图5所示,本发明实施例提供的一种激光振镜精度校正系统包括激光振镜、用于获取包括标识点的图像的至少一个成像装置以及如上所述的激光振镜精度校正装置,所述激光振镜精度校正装置分别与所述激光振镜和至少一个所述成像装置电连接。
成像装置可以是高清相机,需要注意的是,可通过一个相机同时拍摄所有标识点,也可以通过多个相机分别拍摄各个标识点,还可以将工件置于运动模组上,用一个相机拍多次得到所有标识点。其中,当采用多个相机分别拍摄各标识点时,拍摄精度更高,从而使后续获得的标识点的参数也更准确,可进一步提高校正精度。多个相机的位置,即相对坐标可事先确定,同时,通过设置校正板可将不同相机拍摄的不同标识点统一至同一坐标系中。
基于格点阵列的传统校正方法,校正用时至少10分钟。经测试,通过对激光振镜校正文档中的中心点偏移、胀缩比和角度偏转中的至少一者进行调整,校正用时将缩短至秒级,甚至低于1秒,同时可有效校正因温漂等原因造成的精度变化。不仅可以避免现有主要基于格点的校正方法的冗长过程,快速进行校正,提高校正的工作效率,还可有效保证激光振镜的校正精度。
读者应理解,在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种激光振镜精度校正方法,其特征在于,包括如下步骤:
根据预设的标准图形控制激光束经过激光振镜后在工件上雕刻生成多个标识点;
根据获取的包括所述标识点的图像确定包括所有所述标识点的标识图形;
比对所述标准图形和所述标识图形,根据比对结果确定校正参数;
根据所述校正参数更新激光振镜的校正文档;
所述标准图形为四边形,所述标识点分别对应所述四边形的四个顶点,所述根据获取的包括所述标识点的图像确定包括所有所述标识点的标识图形的具体实现包括:
根据包括所述标识点的图像分别确定四个所述标识点的坐标;并将四个所述标识点依次连接,获得四边形形式的所述标识图形;
所述校正参数包括中心点偏移、胀缩比和角度偏转中的至少一者;
所述确定校正参数的过程包括:
确定所述标准图形的中心点坐标以及所述标识图形的两条对角线交点的交点坐标,将所述中心点坐标与所述交点坐标的差值作为所述中心点偏移;
根据所述标识点的所述坐标确定所述标识图形中两条标识邻边的标识边长,确定与所述标识图形中所述两条标识邻边位置对应的所述标准图形中的两条标准邻边,将所述标识边长与所述标准邻边的标准边长的商值作为所述胀缩比;
基于反正切函数,根据四个所述标识点的坐标分别确定所述标识图形相对于所述标准图形的四个顶角的顶角偏转,将四个所述顶角偏转的平均值作为所述角度偏转。
2.一种激光振镜精度校正装置,其特征在于,包括:
生成模块,用于根据预设的标准图形控制激光束经过激光振镜后在工件上雕刻生成多个标识点;
第一处理模块,用于根据获取的包括所述标识点的图像确定包括所有所述标识点的标识图形;
第二处理模块,用于比对所述标准图形和所述标识图形,根据比对结果确定校正参数;
更新模块,用于根据所述校正参数更新激光振镜的校正文档;
所述标准图形为四边形,所述标识点分别对应所述四边形的四个顶点,所述第一处理模块具体用于:
根据包括所述标识点的图像分别确定四个所述标识点的坐标;并将四个所述标识点依次连接,获得四边形形式的所述标识图形;
所述校正参数包括中心点偏移、胀缩比和角度偏转中的至少一者;
所述第二处理模块具体用于:
确定所述标准图形的中心点坐标以及所述标识图形的两条对角线交点的交点坐标,将所述中心点坐标与所述交点坐标的差值作为所述中心点偏移;
根据所述标识点的所述坐标确定所述标识图形中两条标识邻边的标识边长,确定与所述标识图形中所述两条标识邻边位置对应的所述标准图形中的两条标准邻边,将所述标识边长与所述标准邻边的标准边长的商值作为所述胀缩比;
基于反正切函数,根据四个所述标识点的坐标分别确定所述标识图形相对于所述标准图形的四个顶角的顶角偏转,将四个所述顶角偏转的平均值作为所述角度偏转。
3.一种激光振镜精度校正装置,其特征在于,包括存储器和处理器;
所述存储器,用于存储计算机程序;
所述处理器,用于当执行所述计算机程序时,实现如权利要求1所述的激光振镜精度校正方法。
4.一种激光振镜精度校正系统,其特征在于,包括激光振镜、用于获取包括标识点的图像的至少一个成像装置以及如权利要求3所述的激光振镜精度校正装置,所述激光振镜精度校正装置分别与所述激光振镜和至少一个所述成像装置电连接。
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