[发明专利]高速激光振镜切割机及高速激光振镜切割方法

摘要

本发明公开了一种高速激光振镜切割机及相应的高速激光振镜切割方法。所述高速激光振镜切割机，包括摄像装置、激光切割机、送料机和控制终端机；摄像装置包括摄像机架和摄像机，激光切割机包括二氧化碳激光器、振镜头、横导轨、纵向槽和传动机构；控制终端机包括摄像单元、标定单元、图像处理单元、匹配单元、运动控制单元和样板库。本发明提高了产品的成品率，实现了图像的变形匹配，解决了进料张力导致幅面布料变形的难题。大幅减少了振镜头的重复行程，提高了激光切割效率。

主权项

1.一种高速激光振镜切割机，包括摄像装置（1）、激光切割机（2）、送料机（3）和控制终端机（4）；其特征在于：所述送料机（3）用于输送待切割布料；所述摄像装置（1）包括摄像机架（11）和摄像机（12），所述摄像机（12）固定于摄像机架（11）上，所述摄像机（12）位于送料机（3）的正上方；所述激光切割机（2）包括二氧化碳激光器（21）、振镜头（22）、横导轨（23）、纵向槽（24）和传动机构；所述传动机构包括丝杆、滑块和步进电机；所述二氧化碳激光器（21）用于产生切割激光、所述振镜头（22）用于偏转该切割激光并控制其发射至待切割的布料上，所述振镜头（22）有两个、且平行安装于所述横导轨（23）上；所述步进电机有两个，且与所述振镜头（22）一一对应，各振镜头（22）在对应的步进电机驱动下分别沿横导轨（23）作横向运动；所述横导轨（23）在丝杆和滑块的作用下沿纵向槽（24）作纵向运动；所述控制终端机（4）包括摄像单元（41）、标定单元（42）、图像处理单元（43）、匹配单元（44）、运动控制单元（45）和样板库（46）；所述样板库（46）用于存储预先写入的产品样板；所述摄像单元（41）用于控制摄像机（12）对待切割布料照相，并将拍摄到的图像发送至标定单元（42）和图像处理单元（43）；所述标定单元（42）用于接受摄像单元（41）输入的图像、并对该图像的参数进行标定和矫正，将该图像的参数由相机图像参数转换为切割坐标图像参数，并将该切割坐标图像参数发送给图像处理单元（43）和匹配单元（44）；所述图像处理单元（43）用于接受摄像单元（41）输入的图像以及标定单元（42）输入的切割坐标图像参数，参照该切割坐标图像参数将摄像单元（41）发送的图像处理成灰度图、并进行边缘增强和对比度拉伸处理、并将处理后的图像发送给匹配单元（44）；所述匹配单元（44）用于接收图像处理单元（43）输入的处理后的图像以及标定单元（42）输入的切割坐标图像参数、并读取样板库（46）在大幅面上并行的对多个样板进行匹配、在匹配完成后将得到的输出切割轨迹坐标信息发送至运动控制单元（45）；所述运动控制单元（45）用于接收匹配单元（44）输入的切割轨迹坐标信息，根据该切割轨迹坐标信息驱动激光切割机（2）工作，通过控制传动机构使所述振镜头（22）运动到对应位置对送料机（3）上输送的待切割布料进行激光切割；所述图像处理单元（43）预先写入样板检测与轮廓处理算法，所述样板检测与轮廓处理算法用于提取各个样板的外部轮廓以及内部特征定位信息，并将对应样板的外部轮廓以及内部特征定位信息发送至匹配单元（44）；所述匹配单元（44）预先写入基于轮廓线形状匹配算法；该基于轮廓线形状匹配算法在非变形匹配模式和变形匹配模式之间切换；所述非变形匹配模式仅改变对应样板的方向和位置来匹配所述图像处理单元（43）输入的处理后的图像；所述变形匹配模式不仅改变对应样板的方向和位置，且通过改变样板在行列方向上的给定缩放系数、在受应力较大区域给定的拉伸自由度和旋转角度来匹配图像处理单元（43）输入的处理后的图像；所述振镜头（22）包括扩束镜（221）、第一旋转轴镜（222）、第二旋转轴镜（223）和激光场镜（224）；所述运动控制单元（45）实时控制第一旋转轴镜（222）和第二旋转轴镜（223）作旋转运动；所述二氧化碳激光器（21）射出的切割激光，依次经扩束镜（221）扩束、第一旋转轴镜（222）第一次折射、第二旋转轴镜（223）第二次折射、到达激光场镜（224）并由激光场镜（224）射出；还包括照明设备，所述照明设备位于送料机（3）的正上方，用于照明所述送料机（3）；所述照明设备采用全封闭密封光源，所述控制终端机（4）包括照明控制单元（47），所述照明控制单元（47）用于控制所述照明设备开启/关闭和亮度调节；还包括水冷装置（5），所述水冷装置（5）连接二氧化碳激光器（21）、用于为所述二氧化碳激光器（21）提供水冷；所述照明设备为条形LED光源、漫反射LED光源、环形LED光源中的任一种；所述照明设备的光源色调采用红光和白光的间隔布置；所述摄像机（12）为单反相机、工业相机、微单相机中的任一种。