[发明专利]基于机器视觉的高精度振镜误差自校正装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及光机电一体化技术领域，更具体的说，特别涉及一种基于机器视觉的高精度振镜误差自校正装置和方法。

背景技术

现代社会中，激光扫描技术的应用范围越来越广，其应用行业涉及到光电医疗、激光加工、激光切割、激光焊接等。在各种激光扫描技术的应用中，要求激光束能准确聚焦在视场上的任意位置，且光点的移动按照确定的关系进行。各种激光扫描技术中，振镜式扫描是广泛采用的一种扫描方式。它具有速度快、定位精度高等优点。但是在实际使用过程中，存在固有的扫描场几何畸变误差，在精度要求较高的加工场合，这种畸变误差往往是不能接受的，因此必须加以校正。在激光扫描加工中图形几何畸变误差主要来自以下六方面，(1)映射关系非线性；(2)控制模型忽略一些因素，如忽略透镜曲面曲率半径、折射率等；(3)控制模型采用近似计算，如采用tanθ＝θ；(4)扫描反射镜偏置；(5)入瞳漂移；(6)由于机械装置控制器本身带来的误差。再有就是透镜的色差、球差、加工系统热漂移、定义点的变化以及控制系统的噪声等等。激光扫描加工，产生误差的原因都很简单。每一个单项对整个系统误差的影响都比较简单，产生的误差都不大，但是这些同时作用的话，会产生复杂的非线性误差，要实现高精度的加工要求，必须对各个环节进行校正，才能实现高精度的加工。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术存在的技术问题，提供一种基于机器视觉的高精度振镜误差自校正装置和方法，能够解决在打标过程中存在的线性失真和非线性失真带来的打标图形变形的问题。

为了解决以上提出的问题，本发明采用的技术方案为：

一种基于机器视觉的高精度振镜误差自校正装置，该自校正装置包括激光器、打标方头、聚焦镜、XY轴运动平台、相机、X轴运动导轨和安装基台；其中XY轴运动平台通过电机驱动实现X轴和Y轴的运动；

所述安装基台上安装有X轴运动导轨和立板，X轴运动导轨上安装有XY轴运动平台，激光器和相机分别安装在安装基台侧面的两端并位于X轴运动导轨上方，相机与外部图像处理器连接，打标方头安装在激光器的侧面，聚焦镜安装在打标方头的下端面，聚焦镜和相机的镜头均与X轴运动导轨的位置相对应，打标方头的工作面和相机的镜头均与XY轴运动平台的上端面平行。

所述安装基台包括基座、立板、加强板和支撑架，其中立板竖直安装在基座上，其底部与基座之间设置有加强板，基座的下端面安装有支撑架；所述激光器和相机分别通过激光器安装架和相机安装架安装在立板顶部的两端。

所述自校正装置还包括光源安装板和光源，光源安装板中部加工有矩形开口，其安装在立板的中部并位于相机的下方，光源安装板上矩形开口的四周均安装有光源，光源与X轴运动导轨的位置相对应。

所述基座上端面并与立板平行安装有两条X轴运动导轨，两条X轴运动导轨之间的一端设置有止位块。

所述立板竖直安装在基座上，其底部与基座之间设置有加强板。

所述相机安装架为L形结构，其一端垂直安装在立板上，另一端安装有相机。

所述光源安装板为矩形板，其上加工的矩形开口尺寸比XY轴运动平台大。

一种基于机器视觉的高精度振镜误差的自校正方法，该自校正方法具体步骤如下：

步骤S1：将待打标物体放置在XY轴运动平台上，通过X轴运动导轨移动XY轴运动平台，并通过电机驱动XY轴运动平台调整待打标物体的位置，使其位于打标方头的正下方；

步骤S2：打开激光器并通过打标方头和聚焦镜对待打标物体进行网格打标，所述网格打标在无任何校正的情况下进行；

步骤S3：移动XY轴运动平台将所述打标后带有网格图案的待打标物体移动到相机的正下方，打开光源和相机，通过镜头对带有所述网格图案的待打标物体进行连续拍照，并记录拍摄每一幅图像时XY轴运动平台移动的距离；

步骤S4：通过图像处理器对所拍摄的每幅图片进行图像处理，找到实际打标出来的网格上每一个角点的坐标；

步骤S5：将理论上网格角点的坐标值与打标后找到所述角点的坐标值进行对比分析，建立打标校正表；

步骤S6：根据步骤S5建立的校正表，返回步骤S2重新对其进行网格图案打标；

步骤S7：检测经过校正调整后打标的网格图案。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：