本发明专利技术涉及激光打标技术领域，具体涉及一种自动获取激光焦点的方法。自动获取激光焦点的方法，预设一个由横线和竖线组成的打标图形以及一个安全行程范围；根据打标图形，以步距进行激光打标形成第一打标轨迹；对第一打标轨迹进行图像采集，测量该第一打标轨迹的横线宽和竖线宽，比较得出横线宽和竖线宽最小的第一打标轨迹，并得出该第一打标轨迹的Z轴坐标，该Z轴坐标为粗测焦点坐标；预设一个精测打标区间，根据打标图形，以步距进行激光打标形成第二打标轨迹；对第二打标轨迹进行图像采集，测量该第二打标轨迹的横线宽和竖线宽，比较得出横线宽和竖线宽最小的第二打标轨迹，并得出该第二打标轨迹的Z轴坐标，该Z轴坐标即为焦点的Z轴坐标。
【技术实现步骤摘要】
一种自动获取激光焦点的方法及自动获取激光焦点的加工装置
本专利技术涉及激光打标
，具体涉及一种自动获取激光焦点的方法及自动获取激光焦点的加工装置。
技术介绍
后聚焦激光打标系统中激光光源经准直和扩束后，照射到扫描振镜上，扫描振镜在与计算机系统相连的打标控制系统控制下摆动，平面X、Y两维平面上扫描形成平面图像。通过镜头将激光束聚焦在加工物体的表面，形成一个个微细的、高能量密度的光斑，每一个高能量的激光脉冲瞬间使被加工材料表面的分子键断裂形成标记痕迹。打标控制系统按照预先设计好的字符、图形等内容就永久地标记在材料表面。激光焦点对加工效果起极为重要的作用。因此快速精确稳定地获得激光打标系统焦点是激光打标的加工的关键技术之一。现有的获得激光焦点的方法主要有一下几种：第一种，在金属铝片或钢片材质上按一定加工图形和工艺参数循环打标，观察打标作用在材料时反射的光量和声音人工判定焦点，但是该方式存在很大的激光辐射安全隐患，确定的焦点精度不高，获得焦点的稳定性差。第二种，人工打标线条再通过二次元测量不同高度下打标线条线宽尺寸的方式测量效率低，需配备配套的二次元设备造价高、且需相关专业人员操控。第三种，根据场镜选型手册确定镜头的加工距离并用量尺确定镜头到加工物体的距离确定焦点，该方式因镜头光学部件的非线性特性和一致性差，实际焦点和焦深往往出入较大，满足不了实际高加工精度要求。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种自动获取激光焦点的方法，克服现有的获得激光焦点的方法不能得到准确焦点的缺陷。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种自动获取激光焦点的方法，包括以下步骤：S1、预设一个由横线和竖线组成的打标图形以及一个安全行程范围；S2、根据打标图形，在安全行程范围内以步距St0进行激光打标，形成若干由横线和竖线组成的第一打标轨迹；S3、对每一第一打标轨迹进行图像采集，测量该第一打标轨迹的横线宽和竖线宽，比较得出横线宽和竖线宽最小的第一打标轨迹，并得出该第一打标轨迹的Z轴坐标Z1，该Z轴坐标Z1为粗测焦点坐标；S4、预设一个精测打标区间，该区间的取值范围为(Z1-H1)/2至(Z1+H1)/2，其中，等于两倍的聚焦镜头焦深；根据打标图形，在精测达标区间内以步距St1进行激光打标，形成若干由横线和竖线组成的第二打标轨迹，其中St1等于视觉采集系统中镜头的分辨率；S5、对每一第二打标轨迹进行图像采集，测量该第二打标轨迹的横线宽和竖线宽，比较得出横线宽和竖线宽最小的第二打标轨迹，并得出该第二打标轨迹的Z轴坐标Z2，该Z轴坐标Z2即为焦点的Z轴坐标。本专利技术的更进一步优选方案是：所述第二打标轨迹共有N个，其中，N＝H1/St1。本专利技术的更进一步优选方案是：通过视觉采集系统对第一打标轨迹和第二打标轨迹进行图像采集，并测量横线宽和竖线宽，比较得出横线宽和竖线宽最小的第一打标轨迹或第二打标轨迹，得出第一打标轨迹的Z轴坐标Z1或第二打标轨迹的Z轴坐标Z2。本专利技术的更进一步优选方案是：根据光学聚焦镜头参数确定安全行程范围。本专利技术的更进一步优选方案是：采用波长为355nm的激光器进行激光打标，其安全行程范围为0毫米至30毫米，St0＝0.5毫米。还包括一种自动获取激光焦点的方法，包括以下步骤：S1、预设一个由横线和竖线组成的打标图形以及一个安全行程范围；S2、根据打标图形，在安全行程范围内以步距St0进行激光打标，形成若干由横线和竖线组成的第一打标轨迹；S3、对每一第一打标轨迹进行图像采集，测量该第一打标轨迹的横线宽和竖线宽，比较得出横线宽最小的第一打标轨迹Zx0和竖线宽最小的第一打标轨迹Zy0，当Zx0的数值与Zy0的数值不相同时，则在Zx0至Zy0的范围内找一个第一打标轨迹，该第一打标轨迹的横线宽值和竖线宽值差值最小，即为粗测焦点坐标；S4、预设一个精测打标区间，该区间的取值范围为(Z1-H1)/2至(Z1+H1)/2，其中，H1等于两倍的聚焦镜头焦深；根据打标图形，在精测达标区间内以步距St1进行激光打标，形成若干由横线和竖线组成的第二打标轨迹，其中St1等于视觉采集系统中镜头的分辨率；S5、对每一第二打标轨迹进行图像采集，测量该第二打标轨迹的横线宽和竖线宽，比较得出横线宽最小的第二打标轨迹Zx1和竖线宽最小的第二打标轨迹Zy1，当Zx1的数值与Zy1的数值不相同时，则在Zx1至Zy1的范围内找一个第一打标轨迹Z2，该第一打标轨迹Z2的横线宽值和竖线宽值差值最小，该Z轴坐标Z2即为焦点的Z轴坐标。还包括一种自动获取激光焦点的加工装置，包括：工作台；运动平台，用于夹紧测试板并驱动测试板移动；打标机构，根据打标图形在测试板上进行激光打标，形成打标轨迹；以及视觉采集系统，用于对测试板上的打标轨迹进行图像采集，并测量横线宽和竖线宽，比较得出横线宽和竖线宽最小的打标轨迹，得出打标轨迹的Z轴坐标；所述运动平台与所述打标机构均安装在工作台上，所述视觉采集系统安装在打标机构上。本专利技术的更进一步优选方案是：所述运动平台包括用于夹紧测试板的夹具和用于驱动夹具移动的三轴电机平台，所述三轴电机平台安装在工作台上，所述夹具滑动的安装在三轴电机平台上。本专利技术的更进一步优选方案是：所述打标机构包括激光器、光学传输组件、振镜头、聚焦镜以及动力部，所述动力部安装在工作台上，并与激光器传动连接，可驱动激光器上下移动，所述光学传输组件、振镜头以及聚焦镜均安装在激光器上，所述激光器发射的激光依次经过光学传输组件和振镜头，从聚焦镜射出。本专利技术的更进一步优选方案是：所述视觉采集系统包括光源、相机以及用于镜头，所述镜头安装在相机上，所述光源和相机均安装在激光器上。本专利技术的有益效果在于，通过设置打标图形，在安全行程范围内以步距St0在测试板上激光打标，对第一打标轨迹进行图像采集，比较得出横线宽和竖线宽最小的打标轨迹即为粗测焦点坐标，根据粗测焦点坐标即可确定精测打标区间，以步距St1在精测达标区间内进行激光打标，对第二打标轨迹进行图像采集，比较得出横线宽和竖线宽最小的打标轨迹即为焦点的Z轴坐标，利用粗测和细测寻找焦点坐标，得到焦点的准确度高，同时寻找的工作过程均由机器控制完成，提高了工作效率。附图说明下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中：图1是本专利技术自动获取激光焦点方法的流程示意图；图2是本专利技术自动获取激光焦点的加工装置的结构示意图；图3是本专利技术自动获取激光焦点的加工装置的另一结构示意图。具体实施方式现结合附图，对本专利技术的较佳实施例作详细说明。如图1所示，本专利技术的自动获取激光焦点的方法，包括以下步骤：S1、预设一个由横线和竖线组成的打标图形以及一个安全行程范围；S2、根据打标图形，在安全行程范围内以步距St0进行激光打标，形成若干由横线和竖线组成的第一打标轨迹；S3、对每一第一打标轨迹进行图像采集，测量该第一打标轨迹的横线宽和竖线宽，比较得出横线宽和竖线宽最小的第一打标轨迹，并得出该第一打标轨迹的Z轴坐标Z1，该Z轴坐标Z1为粗测焦点坐标；S4、预设一个精测打标区间，该区间的取值范围为(Z1-H1)/2至(Z1+H1)/2，其中，H1等于两倍的聚焦镜头焦深；根据打标图形，在精测达标区间内以步距St1进行激光打标，形成若干由本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种自动获取激光焦点的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、预设一个由横线和竖线组成的打标图形以及一个安全行程范围；S2、根据打标图形，在安全行程范围内以步距St0进行激光打标，形成若干由横线和竖线组成的第一打标轨迹；S3、对每一第一打标轨迹进行图像采集，测量该第一打标轨迹的横线宽和竖线宽，比较得出横线宽和竖线宽最小的第一打标轨迹，并得出该第一打标轨迹的Z轴坐标Z1，该Z轴坐标Z1为粗测焦点坐标；S4、预设一个精测打标区间，该区间的取值范围为(Z1‑H1)/2至(Z1+H1)/2，其中，H1等于两倍的聚焦镜头焦深；根据打标图形，在精测达标区间内以步距St1进行激光打标，形成若干由横线和竖线组成的第二打标轨迹，其中St1等于视觉采集系统中镜头的分辨率；S5、对每一第二打标轨迹进行图像采集，测量该第二打标轨迹的横线宽和竖线宽，比较得出横线宽和竖线宽最小的第二打标轨迹，并得出该第二打标轨迹的Z轴坐标Z2，该Z轴坐标Z2即为焦点的Z轴坐标。
【技术特征摘要】
1.一种自动获取激光焦点的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、预设一个由横线和竖线组成的打标图形以及一个安全行程范围；S2、根据打标图形，在安全行程范围内以步距St0进行激光打标，形成若干由横线和竖线组成的第一打标轨迹；S3、对每一第一打标轨迹进行图像采集，测量该第一打标轨迹的横线宽和竖线宽，比较得出横线宽和竖线宽最小的第一打标轨迹，并得出该第一打标轨迹的Z轴坐标Z1，该Z轴坐标Z1为粗测焦点坐标；S4、预设一个精测打标区间，该区间的取值范围为(Z1-H1)/2至(Z1+H1)/2，其中，H1等于两倍的聚焦镜头焦深；根据打标图形，在精测达标区间内以步距St1进行激光打标，形成若干由横线和竖线组成的第二打标轨迹，其中St1等于视觉采集系统中镜头的分辨率；S5、对每一第二打标轨迹进行图像采集，测量该第二打标轨迹的横线宽和竖线宽，比较得出横线宽和竖线宽最小的第二打标轨迹，并得出该第二打标轨迹的Z轴坐标Z2，该Z轴坐标Z2即为焦点的Z轴坐标。2.根据权利要求1所述的自动获取激光焦点的方法，其特征在于，所述第二打标轨迹共有N个，其中，N＝H1/St1。3.根据权利要求1所述的自动获取激光焦点的方法，其特征在于，通过视觉采集系统对第一打标轨迹和第二打标轨迹进行图像采集，并测量横线宽和竖线宽，比较得出横线宽和竖线宽最小的第一打标轨迹或第二打标轨迹，得出第一打标轨迹的Z轴坐标Z1或第二打标轨迹的Z轴坐标Z2。4.根据权利要求1所述的自动获取激光焦点的方法，其特征在于，根据光学聚焦镜头参数确定安全行程范围。5.根据权利要求1所述的自动获取激光焦点的方法，其特征在于，采用波长为355nm的激光器进行激光打标，其安全行程范围为0毫米至30毫米，St0＝0.5毫米。6.一种自动获取激光焦点的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、预设一个由横线和竖线组成的打标图形以及一个安全行程范围；S2、根据打标图形，在安全行程范围内以步距St0进行激光打标，形成若干由横线和竖线组成的第一打标轨迹；S3、对每一第一打标轨迹进行图像采集，测量该第一打标轨迹的横线宽...
【专利技术属性】
技术研发人员：曹洪涛，黄海庆，代雨成，杨柯，高云峰，
申请(专利权)人：大族激光科技产业集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44
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