CN114029611A - 一种直接式振镜校正系统及校正方法 - Google Patents

一种直接式振镜校正系统及校正方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114029611A
CN114029611A CN202111434310.0A CN202111434310A CN114029611A CN 114029611 A CN114029611 A CN 114029611A CN 202111434310 A CN202111434310 A CN 202111434310A CN 114029611 A CN114029611 A CN 114029611A
Authority
CN
China
Prior art keywords
galvanometer
correction
laser
ccd image
module
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202111434310.0A
Other languages
English (en)
Inventor
黄曦凌
王丽
刘昆
汪于涛
骆工序
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Institute of Laser Technology
Original Assignee
Shanghai Institute of Laser Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Institute of Laser Technology filed Critical Shanghai Institute of Laser Technology
Publication of CN114029611A publication Critical patent/CN114029611A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/082—Scanning systems, i.e. devices involving movement of the laser beam relative to the laser head
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/70—Auxiliary operations or equipment
    • B23K26/702—Auxiliary equipment
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/10—Scanning systems

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

本发明适用于激光加工技术振镜校正领域，提供了一种直接式振镜校正系统，它包括：振镜控制模块，振镜扫描模块，CCD图像采集装置，CCD图像处理模块和校正处理模块。本发明还提供了上述直接式振镜校正系统的校正方法，包括5个步骤。本发明通过激光在直接在CCD图像采集装置上成像，消除了激光在校正板上灼烧不均匀导致的误差。无需外部光源，消除了外部光源不稳定导致的误差。本发明结构简单、稳定且无运动部件，消除了单点采集的电机运动误差。

Description

一种直接式振镜校正系统及校正方法
技术领域
本发明涉及一种直接式振镜校正系统及其方法，属于激光加工技术振镜校正技术领域。
背景技术
在激光加工领域中大量使用振镜进行扫描加工，在设备安装、使用过程中，因机械结构误差、装配误差、光路调整误差等综合因素会导致扫描区域中的加工图形出现错位、变形等现象，采用传统的人工测量方法耗时费力，无法适应发展的需要。
公开号为CN 101513693A的发明专利申请公开了一种振镜系统及校正方法，公开号为CN 102152007A的发明专利申请公开了一种精密的振镜校正系统及校正方法，两种方法均采用CCD图像采集装置对矩阵标靶进行定位，并用校正处理模块输出振镜用的补偿文件。这两种方法较传统人工测量方法提高了精度与便捷性，但是上述两种方法均采用激光在校正板上切出标靶，使用外部光源照射标靶后通过CCD单点采集标记点并计算位置偏差。标靶灼烧的不对称、标靶移动、外部光源的均匀性等均会引入误差，进而对振镜校正造成影响。
发明内容
为了克服现有振镜校正系统中校正板、外部光源、移动平台等组件导致的误差较大的不足，本发明的目的在于提供一种直接式振镜校正系统，能够实现对振镜进行高精度的校正。
为了解决上述问题，本发明采用的技术方案如下：
一种直接式振镜校正系统，它包括：
振镜控制模块，用于控制振镜摆动和激光器出光；
振镜扫描模块，包括依次安装在激光器出射激光光路上的振镜和聚焦场镜，所述用于接收振镜控制系统发出的信号,在CCD图像采集装置上进行矩阵标靶标记；
CCD图像采集装置，包括CCD摄像头，安装在聚焦场镜的正下方，用于对从聚焦场镜出射的激光光斑进行采集；
CCD图像处理模块，用于对采集到的激光光斑进行图像处理，找出光斑的几何中心以及矩阵靶标的中心点，对采集到的光斑几何中心和理论坐标进行对比，算出每个光斑的理论坐标与实际坐标偏差值，并输出振镜补偿文件；
校正处理模块，用于根据振镜补偿文件完成对振镜的校正。
进一步，所述CCD图像处理模块包括：
定位模块，用于对采集到的激光光斑进行定位；
偏差计算模块，用于对定位结果和理论坐标进行计算，计算出理论与实际的位置偏差；
振镜补偿模块，用于对位置偏差生成振镜校正文件。
进一步，所述摄像头CCD上安装有高精度镜头组，用于调节到摄像头CCD的视野以及聚焦焦点位置，让激光打出的矩阵靶标清晰地会聚到摄像头CCD上。
进一步，所述高精度镜头组前安装有衰减镜，以免聚焦后的光斑对芯片造成损伤。
本发明还提供了一种直接式振镜校正系统的校正方法，包括以下步骤：
S1、CCD图像采集装置开始实时采集记录激光光斑；
S2、振镜控制系统控制振镜扫描模块让振镜摆动到指定位置并控制激光器出光形成矩阵标靶；
S3、CCD图像采集装置停止采集，最终形成由激光光斑组成的矩阵标靶；
S4、CCD图像处理模块对所述CCD图像采集装置采集到的图像进行处理后振镜补偿文件输出至校正处理模块；
S5、校正处理模块根据振镜补偿文件完成对振镜的校正。
进一步，步骤S4包括：
S41、通过定位模块对采集到的激光光斑进行定位，对所述光斑矩阵标靶进行阈值处理以及平滑激光光斑，精确计算出激光光斑的几何中心；
S42、通过偏差计算模块对采集到的光斑几何中心和理论坐标进行对比，计算出每个光斑的理论坐标与实际的位置偏差；
S43、根据所述偏差输出到振镜补偿模块生成振镜校正文件。
在步骤S1中，CCD图像采集装置通过镜头组成像的方式对激光光斑进行图像采集。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1、本发明通过激光在直接在CCD图像采集装置上成像，消除了激光在校正板上灼烧不均匀导致的误差。
2、本发明的系统无需外部光源，消除了外部光源不稳定导致的误差。
3、本发明结构简单、稳定且无运动部件，消除了单点采集的电机运动误差。
附图说明
图1为本发明直接式振镜校正系统的模块结构示意图；
图2为本发明直接式振镜校正系统中CCD图像处理模块的结构示意图；
图3为本发明直接式振镜校正系统的结构示意图；
图4为本发明直接式振镜校正系统的矩阵标靶示意图；
图5为本发明直接式振镜校正系统的校正方法原理示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。根据下面的说明，本发明的目的、技术方案和优点将更加清楚。需要说明的是，所描述的实施例是本发明的优选实施例，而不是全部的实施例。
结合图1和图2所示，一种直接式振镜校正系统，它包括：
振镜控制模块1，用于控制振镜摆动和激光器13出光，控制振镜镜片摆动到某一位置,同时让激光器在该位置出光；
振镜扫描模块2，包括依次安装在激光器13出射激光光路上的振镜14和聚焦场镜15，所述用于接收振镜控制系统1发出的信号,在CCD图像采集装置3上进行矩阵标靶标记；
CCD图像采集装置3，包括CCD摄像头18，安装在聚焦场镜15的正下方，用于对从聚焦场镜15出射的激光光斑进行采集，所述摄像头CCD18上安装有高精度镜头组17，用于调节到摄像头CCD18的视野以及聚焦焦点位置，让激光打出的矩阵靶标清晰地会聚到摄像头CCD18上。所述高精度镜头组(17)前安装有衰减镜16，以免聚焦后的光斑对CCD芯片造成损伤；
CCD图像处理模块4，用于对采集到的激光光斑进行图像处理，找出光斑的几何中心以及矩阵靶标的中心点，对采集到的光斑几何中心和理论坐标进行对比，算出每个光斑的理论坐标与实际坐标偏差值，并输出振镜补偿文件；
校正处理模块5，根据振镜补偿文件完成对振镜的校正。
参考图2所示，所述CCD图像处理模块4包括：
定位模块41，用于对采集到的激光光斑进行定位；
偏差计算模块42，用于对定位结果和理论坐标进行计算，计算出理论与实际的位置偏差；
振镜补偿模块43，用于对位置偏差生成振镜校正文件。
结合图1和图5所示，上述直接式振镜校正系统的校正方法，包括以下步骤：
S1、CCD图像采集装置3通过镜头组成像的方式开始实时采集记录激光光斑；
S2、振镜控制系统1控制振镜扫描模块2让振镜14摆动到指定位置并控制激光器13出光形成矩阵标靶；
S3、CCD图像采集装置3停止采集，最终形成由激光光斑组成的矩阵标靶；
S4、CCD图像处理模块4对所述CCD图像采集装置3采集到的图像进行阈值处理以及平滑光斑,计算出光斑的几何中心处理后振镜补偿文件输出至校正处理模块5；
S5、校正处理模块5根据振镜补偿文件完成对振镜的校正。
步骤S4具体包括以下步骤：
S41、通过定位模块41对采集到的激光光斑进行定位，对所述光斑矩阵标靶进行阈值处理以及平滑激光光斑，精确计算出激光光斑的几何中心；
S42、通过偏差计算模块42对采集到的光斑几何中心和理论坐标进行对比，计算出每个光斑的理论坐标与实际的位置偏差；
S43、根据所述偏差输出到振镜补偿模块43生成振镜校正文件。
以上所述，仅是本发明优选实施例的描述说明，并非对本发明保护范围的限定，显然，任何熟悉本领域的技术人员基于上述实施例，可轻易想到替换或变化以获得其他实施例，这些均应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种直接式振镜校正系统，其特征在于，它包括：
振镜控制模块，用于控制振镜摆动和激光器出光；
振镜扫描模块，包括依次安装在激光器出射激光光路上的振镜和聚焦场镜，所述用于接收振镜控制系统发出的信号,在CCD图像采集装置上进行矩阵标靶标记；
CCD图像采集装置，包括CCD摄像头，安装在聚焦场镜的正下方，用于对从聚焦场镜出射的激光光斑进行采集；
CCD图像处理模块，用于对采集到的激光光斑进行图像处理，找出光斑的几何中心以及矩阵靶标的中心点，对采集到的光斑几何中心和理论坐标进行对比，算出每个光斑的理论坐标与实际坐标偏差值，并输出振镜补偿文件；
校正处理模块，用于根据振镜补偿文件完成对振镜的校正。
2.根据权利要求1所述的直接式振镜校正系统，其特征在于，所述CCD图像处理模块包括：
定位模块，用于对采集到的激光光斑进行定位；
偏差计算模块，用于对定位结果和理论坐标进行计算，计算出理论与实际的位置偏差；
振镜补偿模块，用于对位置偏差生成振镜校正文件。
3.根据权利要求1所述的直接式振镜校正系统，其特征在于：
所述摄像头CCD18上安装有高精度镜头组，用于调节到摄像头CCD的视野以及聚焦焦点位置，让激光打出的矩阵靶标清晰地会聚到摄像头CCD上。
4.根据权利要求1所述的直接式振镜校正系统，其特征在于：
所述高精度镜头组前安装有衰减镜。
5.一种直接式振镜校正系统的校正方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、CCD图像采集装置开始实时采集记录激光光斑；
S2、振镜控制系统控制振镜扫描模块让振镜摆动到指定位置并控制激光器出光形成矩阵标靶；
S3、CCD图像采集装置停止采集，最终形成由激光光斑组成的矩阵标靶；
S4、CCD图像处理模块对所述CCD图像采集装置采集到的图像进行处理后振镜补偿文件输出至校正处理模块；
S5、校正处理模块根据振镜补偿文件完成对振镜的校正。
6.根据权利要求5所述的直接式振镜校正系统的校正方法，其特征在于，步骤S4包括：
S41、通过定位模块对采集到的激光光斑进行定位，对所述光斑矩阵标靶进行阈值处理以及平滑激光光斑，精确计算出激光光斑的几何中心；
S42、通过偏差计算模块对采集到的光斑几何中心和理论坐标进行对比，计算出每个光斑的理论坐标与实际的位置偏差；
S43、根据所述偏差输出到振镜补偿模块生成振镜校正文件完成对振镜的校正。
7.根据权利要求1所述的直接式振镜校正系统的校正方法，其特征在于：
在步骤S1中，CCD图像采集装置通过镜头组成像的方式对激光光斑进行图像采集。
CN202111434310.0A 2021-09-17 2021-11-29 一种直接式振镜校正系统及校正方法 Pending CN114029611A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2021111029287 2021-09-17
CN202111102928 2021-09-17

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN114029611A true CN114029611A (zh) 2022-02-11

Family

ID=80139180

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111434310.0A Pending CN114029611A (zh) 2021-09-17 2021-11-29 一种直接式振镜校正系统及校正方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114029611A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114559153A (zh) * 2022-03-25 2022-05-31 深圳市万顺兴科技有限公司 二维同轴补偿振镜追踪焊缝偏移的系统及纠偏方法
CN115846857A (zh) * 2022-12-07 2023-03-28 中国科学院上海光学精密机械研究所 一种激光扫描系统

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114559153A (zh) * 2022-03-25 2022-05-31 深圳市万顺兴科技有限公司 二维同轴补偿振镜追踪焊缝偏移的系统及纠偏方法
CN115846857A (zh) * 2022-12-07 2023-03-28 中国科学院上海光学精密机械研究所 一种激光扫描系统

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110940490B (zh) 一种激光加工设备的激光光斑扫描精度检测方法及装置
CN114029611A (zh) 一种直接式振镜校正系统及校正方法
US10092977B2 (en) Welding head and method for joining a workpiece
US9964717B2 (en) Device and method for aligning and bonding lens array and PD array with high precision
US9156168B2 (en) Active alignment using continuous motion sweeps and temporal interpolation
CN211669428U (zh) 基于内同轴视觉的自动对焦装置
CN111412835B (zh) 一种新型激光扫描投影方法
CN210451366U (zh) 一种振镜校正系统
CN103674962A (zh) 印版质量检测系统和方法
JP2000002518A (ja) ３次元入力装置
CN109471333B (zh) 一种振镜矫正系统及方法
CN109387354B (zh) 一种光学扫描器测试装置及测试方法
JP2020524100A (ja) 付加製造装置の出力放射源のヘッドシステムの較正
CN110542542A (zh) 一种动平台条件下光学模拟器光轴一致性检测装置及方法
CN108127206A (zh) 一种激光钎焊工艺移植方法及可移植数据的激光钎焊装置
CN111367138A (zh) 一种新型激光扫描投影装置
WO2022142243A1 (zh) 用于校准激光扫平仪的装置
CN110057839A (zh) 一种光学硅片检测系统中的对焦控制装置及方法
CN114113116A (zh) 一种大口径元件表面微缺陷精确检测工艺方法
CN218016380U (zh) 一种直接式振镜校正系统
CN108907456B (zh) 一种微间隙焊缝跟踪方法、系统及控制终端
CN115278072B (zh) 一种用于Micro LED检测的自动对焦方法及系统
CN114114564B (zh) 一种基于视觉探测的空间光-光纤耦合装置和方法
CN113492600B (zh) 一种激光打标设备和激光打标设备的自动调焦方法
CN210475896U (zh) 一种oled切割设备补偿系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
CB02 Change of applicant information
CB02 Change of applicant information

Address after: 200000 No. 770, Yishan Road, Xuhui District, Shanghai

Applicant after: Shanghai Laser Technology Research Institute Co.,Ltd.

Address before: 200000 No. 770, Yishan Road, Xuhui District, Shanghai

Applicant before: Shanghai Institute of Laser Technology

SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination