機器視覺的激光打標振鏡掃描系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及機器視覺技術領域，涉及一種機器視覺的激光打標振鏡掃描系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002] 機器視覺技術可依靠視覺傳感器采集現(xiàn)場圖像，并做分析和數(shù)據(jù)處理，之后引導 機器進行正確的操作，是一種新穎而實用的科學技術，通過攝像機和計算機能夠讓機器擁 有自動對目標進行測量、識別的功能。
[0003] 機器視覺的應用非常廣泛，從工業(yè)檢測到文件處理，從遙感圖像到醫(yī)學影像，幾乎 在人類視覺起到作用的場合都能應用到機器視覺，它不會感到疲勞，有很高的跟蹤速度和 分辨精度，在工業(yè)生產(chǎn)中節(jié)省了人力，提高了產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)速度。
[0004] 激光打標是利用聚焦產(chǎn)生高能量密度的激光對工件進行局部照射，使表層材料汽 化或發(fā)生顏色變化的化學反應，從而留下永久性標記的一種標刻方法。激光打標已在汽車 制造，醫(yī)療儀器制造、產(chǎn)品包裝、手機制造、電子元件制造等眾多領域得到了大量的應用。
[0005] 相對于其他標刻技術，它有著速度快、無需接觸、損傷小、視覺效果豐富等特點，但 隨著激光技術的不斷發(fā)展，激光打標的新應用也層出不窮，當工件的形狀尺寸大小發(fā)生改 變時難以實現(xiàn)打標過程的自動化，整體效率難以提升，極大地限制了激光打標技術的發(fā)展 與應用。
[0006] 如果機器視覺能與激光打標有效的結(jié)合，那么可減少激光打標過程自動化中對工 裝卡具的依賴，同時視覺傳感器也可作為有效的反饋信號來源，對現(xiàn)場的情況進行監(jiān)控，將 大大提高激光打標自動化的程度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 為了解決【背景技術】中存在的技術問題，本發(fā)明提出了一種機器視覺的激光打標振 鏡掃描系統(tǒng)，將振鏡運動控制和機器視覺相結(jié)合，結(jié)構(gòu)簡單，實現(xiàn)了打標過程的自動化和達 標質(zhì)量的在線監(jiān)測，解決了激光打標對工裝卡具的依賴，同時也為激光打標的在線反饋控 制提供了ig息。
[0008] 本發(fā)明提出的一種機器視覺的激光打標振鏡掃描系統(tǒng)，包括以下步驟： 1)打標器件組被890nm的LED照明燈照亮，其反射光線經(jīng)過F-theta透鏡、XY振鏡、45度 反射鏡、相機鏡頭后進入CCD相機成像，相機將數(shù)字圖像信息傳遞給計算機，并且顯示到計 算機顯示器上。
[0009] 2)計算機對數(shù)字圖像進行處理，獲取圖像的特征信息。
[0010] 3)計算機針對上一步獲取的打標區(qū)域進行一系列計算，得到打標頭中XY振鏡的偏 轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)和激光器的通斷時間，通過控制XY振鏡的偏轉(zhuǎn)和激光器的通斷，實現(xiàn)對打標器件的 精確打標。
[0011] 4)計算機在線顯示打標的深度。
[0012] 優(yōu)選地，激光打標系統(tǒng)的光路結(jié)構(gòu)不用改變，需在打標頭與激光器之間加入一塊 45度反射鏡。
[0013] 優(yōu)選地，光纖激光器發(fā)出的激光經(jīng)過激光擴束鏡，獲得質(zhì)量較好的激光束，經(jīng)過45 度反射鏡、XY振鏡、F-theta透鏡作用達到打標器件上面，機器視覺成像光路和激光光路在 45度反射鏡、XY振鏡、F-theta透鏡部分是重合的。
[0014]優(yōu)選地，LED照明燈為一列發(fā)散角為15度的LED，最外一圈發(fā)光管除外的話，每一個 發(fā)光管的周圍都有4個相鄰的發(fā)光管，采用脈沖式和連續(xù)式相結(jié)合的供電驅(qū)動方式。
[0015] 優(yōu)選地，LED照明需要通過光的散射網(wǎng)格或者磨砂面進行二次均化，設計制作時加 裝了磨砂散射板。
[0016]優(yōu)選地，照明器殼體采用導熱性較好的材料，在外面銑加工出散熱溝槽，且殼體側(cè) 面和背面都開有較大散熱孔。
[0017] 優(yōu)選地，圖像采集卡是基于PCI采集卡，可以將圖像迅速地傳送到計算機存儲器進 行處理。
[0018]優(yōu)選地，視覺圖像處理采用閥值分割、邊緣提取與輪廓跟蹤來確定目標的位置和 角度。
[0019]優(yōu)選地，激光定位跟蹤采用棋盤格的形式完成標定過程。
[0020] 優(yōu)選地，標定過程采用在軟件中設計棋盤格位圖，位圖為正方形，網(wǎng)格間距一定 為5mm，左右兩邊分別有一個特征圖，這兩個特征圖的中心在加工系統(tǒng)當中是可設定的，在 視覺系統(tǒng)中可以認為這2個點的坐標是已知量，程序可以通過這2個坐標直接推算出系統(tǒng)原 點，而不需要把參考校正圖像中心與加工原點重合，然后經(jīng)過透視變換后，查找邊緣，系統(tǒng) 記錄下激光加工坐標系原點、透視變化矩陣、像素與毫米比值。
[0021 ]優(yōu)選地，打標深度的在線檢測采用激光三角法的非接觸測量方法。
[0022] 與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下有益的技術效果： 本發(fā)明提供的機器視覺的激光打標振鏡掃描系統(tǒng)，照明設計好:本發(fā)明中采用的照明 方案較好的突出了物體的特征，增加了對比度，方便系統(tǒng)對特征的識別，光源的選擇從光譜 曲線、幾何形狀、照明亮度、發(fā)光效果和使用壽命等方面綜合考慮，攝像階段采用脈沖供電 方式，而在抓拍的瞬間連續(xù)供電。
[0023]本發(fā)明提供的機器視覺的激光打標振鏡掃描系統(tǒng)，標定過程精確：為了軟件能直 接識別到激光掃描的原點，在軟件中設計棋盤格位圖，程序可以通過兩個特征圖的中心推 算出系統(tǒng)原點，而不需要把參考校正圖像中心與加工原點重合，標定過程精確。
[0024]本發(fā)明提供的機器視覺的激光打標振鏡掃描系統(tǒng)，達標質(zhì)量的檢測方法穩(wěn)定精度 高:本發(fā)明采用激光三角法測量，與計算機相結(jié)合，使得測量的自動化程度高，測量方法屬 于非接觸式測量，對被測工件的材料無特殊要求，很好地適合激光打標生產(chǎn)現(xiàn)場的在線檢 測 。
[0025]本發(fā)明提供的機器視覺的激光打標振鏡掃描系統(tǒng)，操作技術要求低:本發(fā)明提供 友好的使用方法簡單易操作，不需要具備較高的專業(yè)知識。
【附圖說明】
[0026]圖1為本發(fā)明提出的一種機器視覺的激光打標振鏡掃描系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖2為照明器的供電示意圖。
[0028] 圖3為用于校正和標定的棋盤位圖。
【具體實施方式】
[0029] 如圖1所示，圖1為本發(fā)明提出的一種機器視覺的激光打標振鏡掃描系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示 意圖。
[0030] 參照圖1，本發(fā)明提出的一種機器視覺的激光打標振鏡掃描系統(tǒng)，包括圖像處理系 統(tǒng)、激光振鏡掃描系統(tǒng)、運動控制系統(tǒng)，具體包括光源、鏡頭、CCD相機、圖像采集卡、圖像處 理軟件、光纖激光器、光隔離器、激光擴束鏡、XY掃描振鏡、F_theta透鏡、監(jiān)視器、通訊/輸入 輸出單元、三維調(diào)節(jié)支架等。本發(fā)明中打標器件組被890nm的LED照明燈照亮，其反射光線經(jīng) 過F-theta透鏡、XY振鏡、45度反射鏡、相機鏡頭后進入CCD