一種帶有面陣相機(jī)的激光雕刻系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種激光雕刻系統(tǒng)，尤其是涉及一種帶有面陣相機(jī)的激光雕刻系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]激光雕刻系統(tǒng)是以數(shù)控技術(shù)為基礎(chǔ)，激光為加工媒介，利用被加工材料在激光照射下瞬間融化或氣化的物體特性，達(dá)到雕刻目的的系統(tǒng)。
[0003]現(xiàn)有的激光雕刻方法一般是采用CorelDRAW、AutoCAD等圖像處理軟件，提取出圖像的外圍輪廓，生成輪廓矢量圖，導(dǎo)入雕刻機(jī)控制軟件處理成激光頭的運動控制指令，雕刻機(jī)執(zhí)行控制指令，雕刻出相應(yīng)的圖案。這樣雕刻機(jī)只能對一些設(shè)定成型的圖案進(jìn)行雕刻，當(dāng)面對一些樣式尺寸未知的樣品，尤其是一些尺寸較大的樣品時，但是沒有樣品的紋理圖案文件時，就需要新的技術(shù)手段來解決。
[0004]中國專利CN102490523B公開了一種基于計算機(jī)視覺的自動激光雕刻系統(tǒng)及其使用方法，借助定位信息來提高激光雕刻機(jī)對產(chǎn)品雕刻的精度，相比原有的手工激光雕刻方法在精度方面有了很大的提高，但是不能用來解決上面所提到的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種采用工業(yè)相機(jī)提取樣品的圖像特征，整合了激光控制技術(shù)、運動控制技術(shù)和機(jī)器視覺技術(shù)，提高了雕刻機(jī)的自動化水平，解決了激光雕刻中遇到的新問題的帶有面陣相機(jī)的激光雕刻系統(tǒng)。
[0006]本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn):
[0007]一種帶有面陣相機(jī)的激光雕刻系統(tǒng)，包括激光雕刻機(jī)、工業(yè)相機(jī)、控制器及上位機(jī)，
[0008]所述的激光雕刻機(jī)由蜂窩板、橫梁導(dǎo)軌、連接在橫梁導(dǎo)軌上的激光頭、設(shè)置在橫梁導(dǎo)軌兩端的豎直導(dǎo)軌組成，激光頭可沿橫梁導(dǎo)軌滑動，
[0009]所述的工業(yè)相機(jī)為面陣相機(jī)，連接在橫梁導(dǎo)軌上的激光頭的旁側(cè)，與激光頭做同步運動，
[0010]所述的控制器控制兩臺步進(jìn)電機(jī)，該步進(jìn)電機(jī)分別于橫梁導(dǎo)軌及豎直導(dǎo)軌連接，控制橫梁導(dǎo)軌及豎直導(dǎo)軌在X、Y兩個方向運動，
[0011]所述的上位機(jī)通過以太網(wǎng)與工業(yè)相機(jī)相連進(jìn)行圖像采集、圖像處理并對雕刻機(jī)發(fā)出控制指令。
[0012]所述的蜂窩板下方還設(shè)有控制蜂窩板升降的絲杠。
[0013]所述的控制器驅(qū)動兩臺步進(jìn)電機(jī)拖動激光頭與工業(yè)相機(jī)在水平面上運動。
[0014]所述的工業(yè)相機(jī)通過面掃描的方式獲取工件的二維圖像信息。
[0015]所述的工業(yè)相機(jī)一次拍照無法獲得完整的圖像信息，根據(jù)工件的位置尺寸可以設(shè)定相應(yīng)的運動軌跡，使相機(jī)在導(dǎo)軌上沿著軌跡運動，每隔一段距離自動采集一幅圖像，并對采集到的圖像進(jìn)行圖像拼接，形成完整畫面。隨后通過CorelDRAW、AutoCAD等圖像處理軟件，提取出圖像的外圍輪廓，生成輪廓矢量圖，導(dǎo)入雕刻機(jī)控制軟件處理成激光頭的運動控制指令，雕刻機(jī)執(zhí)行控制指令，雕刻出相應(yīng)的圖案。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
[0017]1、采用面掃描工業(yè)相機(jī)，可以直觀的獲取工件的二維圖像信息，使用更為方便，效率更尚;
[0018]2、利用現(xiàn)有帶動激光頭運動的機(jī)構(gòu)，加裝工業(yè)相機(jī)，成本低。更重要的是系統(tǒng)能夠采集多幅圖像，再利用圖像拼接的方法獲得圖案，使圖像的像素幾十倍地增加，提高了圖像的掃描精度。
【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2為工業(yè)相機(jī)運動的軌跡圖。
【具體實施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0022]實施例
[0023]一種帶有面陣相機(jī)的激光雕刻系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括激光雕刻機(jī)、工業(yè)相機(jī)5、控制器6及上位機(jī)8。其中，激光雕刻機(jī)由蜂窩板1、橫梁導(dǎo)軌2、連接在橫梁導(dǎo)軌2上的激光頭4、設(shè)置在橫梁導(dǎo)軌2兩端的豎直導(dǎo)軌32和豎直導(dǎo)軌34組成，激光頭4可沿橫梁導(dǎo)軌2滑動。使用的工業(yè)相機(jī)5為面陣相機(jī)，連接在橫梁導(dǎo)軌2上的激光頭5的旁側(cè)，與激光頭5做同步運動?？刂破?控制步進(jìn)電機(jī)72和步進(jìn)電機(jī)74，上述兩臺步進(jìn)電機(jī)分別于橫梁導(dǎo)軌2及豎直導(dǎo)軌34連接，控制橫梁導(dǎo)軌2及豎直導(dǎo)軌34在X、Y兩個方向運動。
[0024]上位機(jī)8通過以太網(wǎng)與工業(yè)相機(jī)5相連進(jìn)行圖像采集、圖像處理并對雕刻機(jī)發(fā)出控制指令。蜂窩板I下方還設(shè)有控制蜂窩板升降的絲杠。工業(yè)相機(jī)5通過面掃描的方式獲取工件的二維圖像信息。
[0025]本發(fā)明的使用方法包括以下步驟:
[0026]步驟1:本系統(tǒng)設(shè)有蜂窩板I及用來控制蜂窩板升降的絲杠，通過絲杠可以調(diào)整蜂窩板的高度使之與激光頭的距離在合適的范圍內(nèi)，工業(yè)相機(jī)5安裝在橫梁導(dǎo)軌2上，考慮到工業(yè)相機(jī)的視場范圍和工件的位置尺寸，設(shè)計出相機(jī)的運動軌跡，如圖2所示。
[0027]步驟2:上位機(jī)8根據(jù)前面得到的運動軌跡設(shè)置相應(yīng)的控制程序，發(fā)出控制指令，驅(qū)動器6驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)72和步進(jìn)電機(jī)74帶動工業(yè)相機(jī)5完成X、Y軸方向上的運動，同時控制相機(jī)在每個小方框位置上自動采集一幅圖像，保存在上位機(jī)8中。
[0028]步驟3:對采集到的圖像進(jìn)行圖像拼接，提出了一種基于特征點的圖像拼接方法。該方法采用對于尺度具有魯棒性的SIFT算法進(jìn)行特征點的提取與匹配，并通過引導(dǎo)互匹配及投票過濾的方法提高特征點的匹配精確度，使用穩(wěn)健的RANSAC算法求出圖像間變換矩陣H的初值并使用LM非線性迭代算法精煉H，最終使用加權(quán)平均融合算法消除圖像拼接處的縫合線，實現(xiàn)圖像的高質(zhì)量拼接。
[0029]步驟4:將拼接好的圖像導(dǎo)入CorelDRAW圖像處理軟件中，提取出圖像的外圍輪廓，生成輪廓矢量圖，導(dǎo)入雕刻機(jī)控制軟件處理成激光頭的運動控制指令，雕刻機(jī)執(zhí)行控制指令，雕刻出相應(yīng)的圖案。
[0030]通過一系列的圖像采集、圖像拼接、激光雕刻過程，能快速準(zhǔn)確的對大幅面工件進(jìn)行仿形雕刻，效率更高。
【主權(quán)項】
1.一種帶有面陣相機(jī)的激光雕刻系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括激光雕刻機(jī)、工業(yè)相機(jī)、控制器及上位機(jī)， 所述的激光雕刻機(jī)由蜂窩板、橫梁導(dǎo)軌、連接在橫梁導(dǎo)軌上的激光頭、設(shè)置在橫梁導(dǎo)軌兩端的豎直導(dǎo)軌組成，激光頭可沿橫梁導(dǎo)軌滑動， 所述的工業(yè)相機(jī)為面陣相機(jī)，連接在橫梁導(dǎo)軌上的激光頭的旁側(cè)，與激光頭做同步運動， 所述的控制器控制兩臺步進(jìn)電機(jī)，該步進(jìn)電機(jī)分別于橫梁導(dǎo)軌及豎直導(dǎo)軌連接，控制橫梁導(dǎo)軌及豎直導(dǎo)軌在X、Y兩個方向運動， 所述的上位機(jī)通過以太網(wǎng)與工業(yè)相機(jī)相連進(jìn)行圖像采集、圖像處理并對雕刻機(jī)發(fā)出控制指令。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶有面陣相機(jī)的激光雕刻系統(tǒng)，其特征在于，所述的蜂窩板下方還設(shè)有控制蜂窩板升降的絲杠。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶有面陣相機(jī)的激光雕刻系統(tǒng)，其特征在于，所述的控制器驅(qū)動兩臺步進(jìn)電機(jī)拖動激光頭與工業(yè)相機(jī)在水平面上運動。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶有面陣相機(jī)的激光雕刻系統(tǒng)，其特征在于，所述的工業(yè)相機(jī)通過面掃描的方式獲取工件的二維圖像信息。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶有面陣相機(jī)的激光雕刻系統(tǒng)，其特征在于，所述的工業(yè)相機(jī)一次拍照無法獲得完整的圖像信息，根據(jù)工件的位置尺寸可以設(shè)定相應(yīng)的運動軌跡，使相機(jī)在導(dǎo)軌上沿著軌跡運動，每隔一段距離自動采集一幅圖像，并對采集到的圖像進(jìn)行圖像拼接，形成完整畫面。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種帶有面陣相機(jī)的激光雕刻系統(tǒng)，包括激光雕刻機(jī)、工業(yè)相機(jī)、控制器及上位機(jī)，激光雕刻機(jī)由蜂窩板、橫梁導(dǎo)軌、連接在橫梁導(dǎo)軌上的激光頭、設(shè)置在橫梁導(dǎo)軌兩端的豎直導(dǎo)軌組成，激光頭可沿橫梁導(dǎo)軌滑動，工業(yè)相機(jī)為面陣相機(jī)，連接在橫梁導(dǎo)軌上的激光頭的旁側(cè)，與激光頭做同步運動，控制器控制兩臺步進(jìn)電機(jī)，該步進(jìn)電機(jī)分別于橫梁導(dǎo)軌及豎直導(dǎo)軌連接，控制橫梁導(dǎo)軌及豎直導(dǎo)軌在X、Y兩個方向運動，上位機(jī)通過以太網(wǎng)與工業(yè)相機(jī)相連進(jìn)行圖像采集、圖像處理并對雕刻機(jī)發(fā)出控制指令。本發(fā)明整合了激光控制技術(shù)、運動控制技術(shù)和機(jī)器視覺技術(shù)，提高了雕刻機(jī)的自動化水平，解決了激光雕刻中遇到的新問題。
【IPC分類】B23K26-362, B23K26-70, B23K26-03, B23K26-08
【公開號】CN104842074
【申請?zhí)枴緾N201510236746
【發(fā)明人】余朝剛, 張東, 羅凱君, 黃煒鈺
【申請人】上海工程技術(shù)大學(xué)
【公開日】2015年8月19日
【申請日】2015年5月11日