CN115990705A - 一种基于视觉识别的激光切割头光束对中调节方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于视觉识别的激光切割头光束对中调节方法，属于激光切割技术领域。本发明的步骤为：S1：令激光器处于红光模式，切割头焦点光斑调节至细小圆形光斑，对于待调节对中的切割头，采集其在喷嘴可视范围内聚焦的光斑位置，以此形成切割头光斑位置图像；S2：将光斑位置图像导入视觉算法系统，构建光斑位置坐标系，对所采集的位置参数进行计算，获得所需调节的参数数据；S3：导入PLC控制系统并利用该调节参数实现对切割头光斑的位置调节。本发明避免了人为视觉判断，减少了切割头光束对中调节时间，提高了激光切割过程中光束对中的效率。
Description
技术领域
本发明涉及激光切割技术领域，具体为一种基于视觉识别的激光切割头光束对中调节方法。
背景技术
激光切割作为一种热切割技术，其光束聚焦度及对中度很大程度会影响最终切割工艺质量。
具体而言，切割头作为激光光源产生的高能量激光的载体，其核心作用体现在实现光束聚焦、吹出辅助气体及完成激光输出等。激光器完成光源输出，经切割头聚焦的高功率密度激光束照射到切割工件，工件表面被照射的材料迅速熔化、汽化、烧蚀或达到燃点，燃烧的部分形成熔融物质，同时借助与光束同轴的高速气流吹除熔融物质，从而实现将工件割开的功能。在此加工过程中，光束的聚焦及对中是影响激光器功率输出的重要因素，目前大多数切割头厂商都能通过集成微型伺服电机，完成切割头内部聚焦镜片距离调整，实现自动调焦功能，但对光束对中调节，目前市面上的切割头都不具备该功能。
常规激光切割机床在切割头光束调节是否对中成功需要操作者去观察激光光斑状态，通过在胶带上打激光脉冲孔等办法判断激光打的孔是否在喷嘴正中心，这种方法虽然可以做出判断但却并不智能，对调试人员要求高，调试效率不高且存在一定的误判的可能性。另外人眼直视激光也具有一定的危害性，因此需要一种方法高效可靠地完成光束对中调节过程。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于视觉识别的激光切割头光束对中调节方法，通过采集其在喷嘴可视范围内聚焦的光斑位置，将光斑位置参数导入视觉算法系统，并构建光斑位置坐标系，通过计算获得所需调节的参数数据，最终导入控制系统完成光斑位置调节，该方法通过视觉系统识别及算法系统判断，避免调试过程中的人工观测及干预，提高了切割头光束对中调节速度及生产效率。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种基于视觉识别的激光切割头光束对中调节方法，包括以下步骤：
S1：令激光器处于红光模式，切割头焦点光斑调节至细小圆形光斑，对于待对中调节的激光切割头，用视觉相机采集其在喷嘴可视范围内聚焦的光斑位置，以此形成光斑位置图像；
S2：将光斑位置图像导入视觉算法系统，采用Halcon算法软件中的识别定位，基于光斑形状匹配，生成光斑点位置参数，并获得其相对于模板标定中心点所需调节的参数数据，图像数据算法处理过程具体按照下列步骤进行：
S201：进行图像预处理，创建ROI，该步骤可直接调用Halcon算子设置，标准形状设置为圆形，生成标准ROI，并通过XLD创建AOI从而生成模板图像，ROI可通过修正函数或组合自行修正；
S202：根据模板图像创建模板，并对所需参数选择，上述参数包括对比度、对称性、角度范围；
S203：对模板图像与导入的实际图像做匹配，并针对以上参数做调整；
S204：根据匹配结果，生成光斑点相对于模板标定中心的位置参数；
S3：将光斑点位置参数数据导入PLC控制系统，并利用PLC控制程序运算，调节机床运动机构，从而改变切割头位置，直至切割头中心实际位置与模板标定中心位置重合度达90％以上，即判定完成调整。
进一步地，在步骤S1中，所述光斑需在喷嘴可视范围内聚焦，具备精度辨别条件，并由视觉识别系统辨别。
进一步地，在步骤S201中，所述ROI坐标系原点必须为喷嘴中心点，ROI运动轴必须与机床运动轴一致。
进一步地，在步骤S204中，所述光斑位置坐标必须唯一且可读。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明提供的激光切割头光束对中调节方法，不用操作者实际观察光束是否对中，同时，通过视觉系统识别更加迅速，相比人工判断机床状态结果更为准确，节省人工成本。
2、本发明计算光斑调节参数时，只需在视觉算法系统对其进行自动运算后即可得出调节参数，不需要再通过人工逐步测试其对中情况，操作简单。
附图说明
图1为本发明的流程示意图；
图2为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-2，本发明实施例中提供一种基于视觉识别的激光切割头光束对中调节方法，包括以下步骤：
S1：令激光器处于红光模式，切割头焦点光斑调节至细小圆形光斑，对于待对中调节的激光切割头，用视觉相机采集其在喷嘴可视范围内聚焦的光斑位置，以此形成光斑位置图像；
S2：将光斑位置图像导入视觉算法系统，采用Halcon算法软件中的识别定位，基于光斑形状匹配，生成光斑点位置参数，并获得其相对于模板标定中心点所需调节的参数数据，图像数据算法处理过程具体按照下列步骤进行：
S201：进行图像预处理，创建ROI，该步骤可直接调用Halcon算子设置，标准形状设置为圆形，生成标准ROI，并通过XLD创建AOI从而生成模板图像，ROI可通过修正函数或组合自行修正；
S202：根据模板图像创建模板，并对所需参数选择，上述参数包括对比度、对称性、角度范围；
S203：对模板图像与导入的实际图像做匹配，并针对以上参数做调整；
S204：根据匹配结果，生成光斑点相对于模板标定中心的位置参数；
S3：将光斑点位置参数数据导入PLC控制系统，并利用PLC控制程序运算，调节机床运动机构，从而改变切割头位置，直至切割头中心实际位置与模板标定中心位置重合度达90％以上，即判定完成调整。
在步骤S1中，所述光斑需在喷嘴可视范围内聚焦，具备精度辨别条件，并由视觉识别系统辨别；在步骤S201中，所述ROI坐标系原点必须为喷嘴中心点，ROI运动轴必须与机床运动轴一致；在步骤S204中，所述光斑位置坐标必须唯一且可读。
综上所述：本发明的一种基于视觉识别的激光切割头光束对中调节方法，操作简便，通过采集其在喷嘴可视范围内聚焦的光斑位置，将光斑位置参数导入视觉算法系统，并构建光斑位置坐标系，通过计算获得所需调节的参数数据，最终导入控制系统完成光斑位置调节，该方法通过视觉系统识别及算法系统判断，避免调试过程中的人工观测及干预，提高了切割头光束对中调节速度及生产效率。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种基于视觉识别的激光切割头光束对中调节方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：令激光器处于红光模式，切割头焦点光斑调节至细小圆形光斑，对于待对中调节的激光切割头，用视觉相机采集其在喷嘴可视范围内聚焦的光斑位置，以此形成光斑位置图像；
S2：将光斑位置图像导入视觉算法系统，采用Halcon算法软件中的识别定位，基于光斑形状匹配，生成光斑点位置参数，并获得其相对于模板标定中心点所需调节的参数数据，图像数据算法处理过程具体按照下列步骤进行：
S201：进行图像预处理，创建ROI，该步骤可直接调用Halcon算子设置，标准形状设置为圆形，生成标准ROI，并通过XLD创建AOI从而生成模板图像，ROI可通过修正函数或组合自行修正；
S202：根据模板图像创建模板，并对所需参数选择，上述参数包括对比度、对称性、角度范围；
S203：对模板图像与导入的实际图像做匹配，并针对以上参数做调整；
S204：根据匹配结果，生成光斑点相对于模板标定中心的位置参数；
S3：将光斑点位置参数数据导入PLC控制系统，并利用PLC控制程序运算，调节机床运动机构，从而改变切割头位置，直至切割头中心实际位置与模板标定中心位置重合度达90％以上，即判定完成调整。
2.根据权利要求1所述的一种基于视觉识别的激光切割头光束对中调节方法，其特征在于：在步骤S1中，所述光斑需在喷嘴可视范围内聚焦，具备精度辨别条件，并由视觉识别系统辨别。
3.根据权利要求1所述的一种基于视觉识别的激光切割头光束对中调节方法，其特征在于：在步骤S201中，所述ROI坐标系原点必须为喷嘴中心点，ROI运动轴必须与机床运动轴一致。
4.根据权利要求1所述的一种基于视觉识别的激光切割头光束对中调节方法，其特征在于：在步骤S204中，所述光斑位置坐标必须唯一且可读。
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| CN202310167912.7A CN115990705A (zh) | 2023-02-27 | 2023-02-27 | 一种基于视觉识别的激光切割头光束对中调节方法 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116944667A (zh) * | 2023-09-20 | 2023-10-27 | 江苏迅镭激光科技有限公司 | 一种激光焦点对中机构及对中方法 |
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2023
- 2023-02-27 CN CN202310167912.7A patent/CN115990705A/zh active Pending
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| CN116944667A (zh) * | 2023-09-20 | 2023-10-27 | 江苏迅镭激光科技有限公司 | 一种激光焦点对中机构及对中方法 |
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