CN212191699U - 一种大视场振镜外同轴视觉成像装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种大视场振镜外同轴视觉成像装置，装置包括用于放置待加工工件的加工平台，设置于加工件上方的照明光源、场镜、振镜系统、分光镜座、摄像镜头、CCD模组、激光器，所述照明光源、摄像镜头、CCD模组均安装在分光镜座上，所述分光镜座内设置有分光镜，所述照明光源用于照射待加工工件表面，工件表面反射的成像系统光束经分光镜入射到摄像镜头，通过CCD模组接收，激光器发射的激光光束依次镜振镜系统、场镜、分光镜照射至待加工工件表面。本实用新型大幅提升了视觉定位幅面，图像采集不受振镜系统尺寸影响，克服了激光加工系统中振镜温漂造成的定位偏差。

Description

一种大视场振镜外同轴视觉成像装置

技术领域

本实用新型设计振镜同轴视觉成像领域，具体涉及一种大视场振镜外同轴视觉成像装置。

背景技术

激光加工已经广泛应用于现代制造中，特别是在精密加工、微加工领域，包括切割、标刻、喷印、钻孔、雕刻、扫描等，随着现代精密制造对激光加工的形位精度、柔性适应性、智能化和效率要求越来越高，所以带有视觉定位及检测的激光加工系统越来越普及，带有视觉定位的激光加工系统一般有俩种方式：一种为旁轴视觉，是机械视觉成像镜头相对于激光加工头侧面放置，视觉系统和激光加工系统相互独立；另一种为同轴视觉，是视觉定位系统通过激光加工头光路，共用大部分光路系统，同轴视觉可以克服激光加工系统中聚焦系统漂移造成的定位偏差。但现有的激光同轴定位和检测的视觉幅面均比较小，一般最大兼容1/2英寸的图像传感器，配合F160的场镜图像传感器视觉幅面短边在12mm左右，无法一次性拍摄较大样品，无法完成视觉定位功能。

实用新型内容

本实用新型所采用的技术方案是通过在振镜外添加一组分光镜，大幅提升了视觉定位幅面，图像采集不受振镜系统尺寸影响，克服了激光加工系统中振镜温漂造成的定位偏差。

一种大视场振镜外同轴视觉成像装置，包括用于放置待加工工件的加工平台，以及设置于加工件上方的照明光源、场镜、振镜、分光镜座、摄像镜头、CCD、激光器，所述照明光源、摄像镜头、CCD均设置在分光镜座上，所述分光镜座内还设置有分光镜，所述激光器经振镜、场镜发出的激光光束的轴线与CCD经摄像镜头接收的影像的轴线经分光镜反射后的轴线同轴，所述激光器发射的激光光束依次经振镜、场镜、分光镜照射至待加工工件表面，所述照明光源用于照射待加工工件的表面，待加工工件表面反射的照明光源光束经分光镜反射到摄像镜头，再通过CCD接收并形成图像。

进一步的，所述振镜和CCD垂直设置。

进一步的，所述分光镜与振镜的轴线成45°。

进一步的，所述分光镜透射激光光束，反射照明光源光束。

进一步的，所述分光镜对激光光束和照明光源光束在大角度或宽光谱下的透过率或反射率均匀。

进一步的，所述激光器的波长为355nm、532nm、808nm、980nm或1064nm。

进一步的，所述照明光源为红光、蓝光或红外光。

进一步的，所述照明光源为四个且均匀设置在待加工工件上方的四周。

本实用新型的有益效果是：本实用新型提供的大视场振镜外同轴视觉成像装置，采用上述的技术方案大幅提升了视觉定位幅面，图像采集不受振镜系统尺寸影响，克服了激光加工系统中振镜温漂造成的定位偏差问题，以解决现有技术的缺陷。

附图说明

下面参照附图说明结合实例对本使用新型作进一步的描述：

图1是本实用新型实施例大视场振镜外同轴视觉成像装置的结构示意图。

附图标记：1-加工平台；2-分光镜座、21-分光镜；3-场镜；4-振镜；5-激光器；6-摄像镜头；7-CCD；8-照明光源。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，下面实施例对本实用新型进行具体描述，有必要指出的是本实施例只用于对本实用新型进行进一步说明，不能理解为对本实用新型保护范围的限制，该领域的技术熟练人员可以根据上述本实用新型的内容作一些非本质的改进和调整。

请参考图1，本实施例提供一种大视场振镜外同轴视觉成像装置，包括用于放置待加工工件的加工平台1，以及设置于加工件上方的照明光源8、场镜3、振镜4、分光镜座2、摄像镜头6、CCD7、激光器5，其中照明光源8、摄像镜头6、CCD7均设置在分光镜座2上，分光镜座2内还设置有分光镜21，激光器5经振镜4、场镜3发出的激光光束的轴线与CCD7经摄像镜头6接收的影像的轴线经分光镜21反射后的轴线同轴，激光器5发射的激光光束依次经振镜4、场镜3、分光镜21照射至待加工工件的表面，照明光源8用于照射待加工工件表面，待加工工件表面反射的照明光源光束经分光镜21反射到摄像镜头6，再通过CCD7接收并形成图像。

在本实施例中，振镜4和CCD垂直设置，分光镜21与振镜4的轴线成45°设置，保证待加工工件表面反射的照明光源光束顺利进入摄像镜头6。

在本实施例中，分光镜21对透射的激光光束和反射的照明光源光束在大角度或宽光谱下透过率或反射率均匀。

在本实施例中，激光器5发出的激光光束的波长为常用的激光加工波长，具体为355nm、532nm、808nm、980nm或1064nm等；照明光源8的波长为常用的照明光源，具体为红光(610～650nm)、蓝光(400nm～580nm)、红外光(820nm～960nm)等；照明光源8的数量为4，相邻的照明光源8之间夹角为90°，可以从四个角度照射待加工工件，以确保图像采集不到待加工工件的阴影，照明光源8也可采用四轴可调整的方式(四轴可调整的方式为现有技术，这里不做描述。)照射待加工工件，从不同角度为CCD7提供照明，使视觉成像更清晰，定位加工更准确，成像系统的照明光，

本实用新型的工作原理是：照明光源8发出的光照射到待加工工件时，经待加工工件表面反射进入摄像镜头6，之后反射光进入CCD7，CCD7接收反射回来的光信息然后转换成电信号并显示出来，从而确定待加工工件的位置信息，最后通过待加工工件的位置信息调整激光器5的发射波长，激光器5发射的激光光束依次镜振镜系统4、场镜3、分光镜片21照射至待加工工件表面，对待加工工件进行激光加工。

综上所述，在振镜同轴视觉成像系统中，特别是大视场的振镜同轴视觉成像系统中，各个部件均对图像的清晰度以及照度均匀性产生不同的影响，本实用新型采用的上述技术方案有效解决光源均匀性及暗场问题，克服了激光加工系统中振镜温漂造成的定位偏差问题。

在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。

在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种大视场振镜外同轴视觉成像装置，其特征在于，包括用于放置待加工工件的加工平台，以及设置于加工件上方的照明光源、场镜、振镜、分光镜座、摄像镜头、CCD、激光器，所述照明光源、摄像镜头、CCD均设置在分光镜座上，所述分光镜座内还设置有分光镜，所述激光器经振镜、场镜发出的激光光束的轴线与CCD经摄像镜头接收的影像的轴线经分光镜反射后的轴线同轴，所述激光器发射的激光光束依次经振镜、场镜、分光镜照射至待加工工件的表面，所述照明光源用于照射待加工工件表面，待加工工件表面反射的照明光源光束经分光镜反射到摄像镜头，再通过CCD接收并形成图像。

2.根据权利要求1所述的大视场振镜外同轴视觉成像装置，其特征在于，所述振镜和CCD垂直设置。

3.根据权利要求1所述的大视场振镜外同轴视觉成像装置，其特征在于，所述分光镜与振镜的轴线成45°。

4.根据权利要求1所述的大视场振镜外同轴视觉成像装置，其特征在于，所述分光镜透射激光光束，反射照明光源光束。

5.根据权利要求4所述的大视场振镜外同轴视觉成像装置，其特征在于，所述分光镜对激光光束和照明光源光束在大角度或宽光谱下的透过率或反射率均匀。

6.根据权利要求1所述的大视场振镜外同轴视觉成像装置，其特征在于，所述激光器的波长为355nm、532nm、808nm、980nm或1064nm。

7.根据权利要求1所述的大视场振镜外同轴视觉成像装置，其特征在于，所述照明光源为红光、蓝光或红外光。

8.根据权利要求7所述的大视场振镜外同轴视觉成像装置，其特征在于，所述照明光源为四个且均匀设置在待加工工件上方的四周。

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