機器視覺的激光打標振鏡掃描系統的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發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。
【背景技術】
[0002] 機器視覺技術可依靠視覺傳感器采集現場圖像，并做分析和數據處理，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，從工業檢測到文件處理，從遙感圖像到醫學影像，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，在工業生產中節省了人力，提高了產品的質量和生產速度。
[0004] 激光打標是利用聚焦產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，醫療儀器制造、產品包裝、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生改 變時難以實現打標過程的自動化，整體效率難以提升，極大地限制了激光打標技術的發展 與應用。
[0006] 如果機器視覺能與激光打標有效的結合，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，對現場的情況進行監控，將 大大提高激光打標自動化的程度。
【發明內容】
[0007] 為了解決【背景技術】中存在的技術問題，本發明提出了一種機器視覺的激光打標振 鏡掃描系統，將振鏡運動控制和機器視覺相結合，結構簡單，實現了打標過程的自動化和達 標質量的在線監測，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] 本發明提出的一種機器視覺的激光打標振鏡掃描系統，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域進行一系列計算，得到打標頭中XY振鏡的偏 轉數據和激光器的通斷時間，通過控制XY振鏡的偏轉和激光器的通斷，實現對打標器件的 精確打標。
[0011] 4)計算機在線顯示打標的深度。
[0012] 優選地，激光打標系統的光路結構不用改變，需在打標頭與激光器之間加入一塊 45度反射鏡。
[0013] 優選地，光纖激光器發出的激光經過激光擴束鏡，獲得質量較好的激光束，經過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]優選地，LED照明燈為一列發散角為15度的LED，最外一圈發光管除外的話，每一個 發光管的周圍都有4個相鄰的發光管，采用脈沖式和連續式相結合的供電驅動方式。
[0015] 優選地，LED照明需要通過光的散射網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 面和背面都開有較大散熱孔。
[0017] 優選地，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]優選地，激光定位跟蹤采用棋盤格的形式完成標定過程。
[0020] 優選地，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當中是可設定的，在 視覺系統中可以認為這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，然后經過透視變換后，查找邊緣，系統 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] 與現有技術相比，本發明具有以下有益的技術效果： 本發明提供的機器視覺的激光打標振鏡掃描系統，照明設計好:本發明中采用的照明 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供電。
[0023]本發明提供的機器視覺的激光打標振鏡掃描系統，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]本發明提供的機器視覺的激光打標振鏡掃描系統，達標質量的檢測方法穩定精度 高:本發明采用激光三角法測量，與計算機相結合，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現場的在線檢 測 。
[0025]本發明提供的機器視覺的激光打標振鏡掃描系統，操作技術要求低:本發明提供 友好的使用方法簡單易操作，不需要具備較高的專業知識。
【附圖說明】
[0026]圖1為本發明提出的一種機器視覺的激光打標振鏡掃描系統的結構示意圖。
[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為本發明提出的一種機器視覺的激光打標振鏡掃描系統的結構示 意圖。
[0030] 參照圖1，本發明提出的一種機器視覺的激光打標振鏡掃描系統，包括圖像處理系 統、激光振鏡掃描系統、運動控制系統，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、監視器、通訊/輸入 輸出單元、三維調節支架等。本發明中打標器件組被890nm的LED照明燈照亮，其反射光線經 過F-theta透鏡、XY振鏡、45度反射鏡、相機鏡頭后進入CCD