一种二维激光点云扫描成像加工装置及加工方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种二维激光点云扫描成像加工装置及加工方法，涉及激光加工技术领域。加工装置包括加工台面、第一激光发射器、第一分光元件、双轴激光扫描器、聚焦透镜及成像处理模块；第一分光元件和双轴激光扫描器沿第一激光发射器发射激光的方向依次设置，第一激光发射器发射的激光透过第一分光元件进入双轴激光扫描器；聚焦透镜设置于双轴激光扫描器激光射出的一侧，用以使射出的激光在工件的表面形成聚焦点，双轴激光扫描器用于改变聚焦点在工件表面的位置；成像处理模块设置于第一分光元件的一侧，成像处理模块用于获取工件的图像信息。本发明专利技术提供的加工装置，成像效果和成像质量好，定位准确，提高质量。

【技术实现步骤摘要】
一种二维激光点云扫描成像加工装置及加工方法
本专利技术涉及激光加工
，尤其涉及一种二维激光点云扫描成像加工装置及加工方法。
技术介绍
激光加工是将激光束照射到工件的表面，以激光的高能量来切除、熔化材料以及改变物体表面性能。目前，针对一些高功率激光设备，扫描用的是普通的照明光源，而加工时用的高功率激光设备发射的激光，由于普通玻璃材料的热透效应，激光设备中聚焦透镜所使用的玻璃种类存在一定的限制，导致聚焦透镜无法完成消色差设计，因此，聚焦透镜幅面范围的成像效果和成像质量差，无法达到精确的定位，进而无法保证加工质量。
技术实现思路
为克服现有技术中的不足，本申请提供了一种二维激光点云扫描成像加工装置及加工方法，用以解决现有技术中，聚焦透镜无法完成消色差设计，导致的成像效果和成像质量差，无法达到精确的定位，加工质量无法保证的技术问题。为达上述目的，第一方面，本申请提供的一种二维激光点云扫描成像加工装置，包括加工台面、第一激光发射器、第一分光元件、双轴激光扫描器、聚焦透镜及成像处理模块；所述加工台面用于放置工件；所述第一激光发射器用于发射扫描成像和加工用的激光；所述第一分光元件和所述双轴激光扫描器沿所述第一激光发射器发射激光的方向依次设置，所述第一激光发射器发射的激光透过所述第一分光元件进入所述双轴激光扫描器；所述聚焦透镜设置于所述双轴激光扫描器激光射出的一侧，用以使射出的激光在工件的表面形成聚焦点，所述双轴激光扫描器用于改变所述聚焦点在所述工件表面的位置；所述成像处理模块设置于所述第一分光元件的一侧，所述第一分光元件还用于反射所述聚焦点反射回的激光；当所述第一激光发射器发射扫描成像用的激光时，所述成像处理模块接收由所述第一分光元件反射的激光，用于获取所述工件的图像信息。结合第一方面，在一种可能的实施方式中，所述第一分光元件包括分束镜。结合第一方面，在一种可能的实施方式中，所述第一分光元件呈45°的夹角设置。结合第一方面，在一种可能的实施方式中，所述双轴激光扫描器包括两个转镜，其中一个所述转镜沿X轴方向设置，另一个所述转镜沿Y轴方向设置，所述X轴方向与所述Y轴方向相互垂直。结合第一方面，在一种可能的实施方式中，所述成像处理模块包括沿所述第一分光元件反射的激光方向依次设置的光闸、观测镜及探测器；当进行激光扫描成像时，所述光闸允许所述第一分光元件反射的激光透过所述观测镜到达所述探测器，所述观测镜用于观测所述聚焦点，所述探测器用于探测所述聚焦点的能量或者亮度；当进行激光加工时，所述光闸阻止所述第一分光元件反射的激光透过所述观测镜达到所述探测器。结合第一方面，在一种可能的实施方式中，所述光闸为电动反光镜、电动挡板及电动光阑中的一种。结合第一方面，在一种可能的实施方式中，所述成像处理模块还包括滤光元件，所述滤光元件设置于所述观测镜与所述探测器之间。结合第一方面，在一种可能的实施方式中，所述二维激光点云扫描成像加工装置还包括第二分光元件及第二激光发射器；所述第二分光元件设置于所述第一分光元件与所述成像处理模块之间，且所述第二分光元件与所述第一分光元件相互平行；所述第二激光发射器设置于所述第二分光元件的一侧，其中，所述第二激光发射器发射的激光依次经过所述第二分光元件与所述第一分光元件反射进入所述双轴激光扫描器；其中，所述第二激光发射器与所述第一激光发射器发射的激光的波长相近。第二方面，本申请还提供了一种二维激光点云扫描成像加工方法，所述加工方法包括步骤：在加工台面上放置标准工件，第一激光发射器发射扫描成像用的激光，激光透过第一分光元件后进入双轴激光扫描器，所述双轴激光扫描器射出的激光经聚焦透镜在所述标准工件表面形成聚焦点；通过所述双轴激光扫描器与所述聚焦透镜配合，利用所述聚焦点对标准工件进行全幅面扫描，同时，成像处理模块对全幅面扫描过程中的所述聚焦点反射回的激光进行处理，获得所述标准工件的二维图像信息；再所述加工台面上放置待加工工件，所述第一激光发射器发射加工用的激光，激光透过所述第一分光元件后进入所述双轴激光扫描器，所述双轴激光扫描器射出的激光经聚焦透镜在所述待加工工件表面形成聚焦点；所述成像处理模块输出所述二维图像信息，控制所述双轴激光扫描器动作，所述双轴激光扫描器与所述聚焦透镜配合，利用所述聚焦点对所述待加工工件进行激光加工。结合第二方面，在一种可能的实施方式中，所述对标准工件进行全幅面扫描之前还包括：在所述加工台面上放置标准工件，对所述双轴激光扫描器的扫描幅面进行校正；扫描幅面校正完成后，移走所述标准工件，在加工台面放置均匀标定板，通过所述均匀标定板对所述双轴激光扫描器的全幅面亮度值进行校正；其中，设定原点坐标的亮度值为G0(0，0)，幅面内的任一点的亮度值为G0(i，j)，由此，计算得到幅面内的任一点的亮度值的校正系数K：K＝G0(0，0)/G0(i，j)；设定待加工工件表面任一点的亮度值为G(i，j)，由此，通过计算得到所述待加工工件任一点的实际亮度值G’(i，j)：G’(i，j)＝K*G(i，j)。相比现有技术，本申请的有益效果：本申请提供了一种二维激光点云扫描成像加工装置及加工方法，二维激光点云扫描成像加工装置包括加工台面、第一激光发射器、第一分光元件、双轴激光扫描器、聚焦透镜及成像处理模块；加工台面用于放置工件；第一激光发射器用于发射扫描成像和加工用的激光；第一分光元件和双轴激光扫描器沿第一激光发射器发射激光的方向依次设置，第一激光发射器发射的激光透过第一分光元件进入双轴激光扫描器；聚焦透镜设置于双轴激光扫描器激光射出的一侧，用以使射出的激光在工件的表面形成聚焦点，双轴激光扫描器用于改变聚焦点在工件表面的位置；成像处理模块设置于第一分光元件的一侧，第一分光元件还用于反射聚焦点反射回的激光；当第一激光发射器发射扫描成像用的激光时，成像处理模块接收由第一分光元件反射的激光，用于获取工件的图像信息。本申请提供的二维激光点云扫描成像加工装置，由于扫描成像和加工用的激光均由第一激光发射器发出，进而扫描成像和加工用的激光所采用的激光波段可以是同一光源或者是波长相近的光源，因此，聚焦透镜无需进行消色差设计，即可达到对激光加工的整个幅面范围的工件进行成像定位，并且根据需求可通过更改扫描的速度和激光频率，来达到更改图像的像素的目的，不受聚焦透镜材质的影响，进而成像效果和成像质量好，定位更准确。由此，本申请提供的二维激光点云扫描成像加工装置通过激光扫描快速地获取工件的图像信息，并完成工件特征点定位，进而实现激光定位加工，提高加工质量。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种二维激光点云扫描成像加工装置，其特征在于，包括加工台面、第一激光发射器、第一分光元件、双轴激光扫描器、聚焦透镜及成像处理模块；/n所述加工台面用于放置工件；/n所述第一激光发射器用于发射扫描成像和加工用的激光；/n所述第一分光元件和所述双轴激光扫描器沿所述第一激光发射器发射激光的方向依次设置，所述第一激光发射器发射的激光透过所述第一分光元件进入所述双轴激光扫描器；/n所述聚焦透镜设置于所述双轴激光扫描器激光射出的一侧，用以使射出的激光在工件的表面形成聚焦点，所述双轴激光扫描器用于改变所述聚焦点在所述工件表面的位置；/n所述成像处理模块设置于所述第一分光元件的一侧，所述第一分光元件还用于反射所述聚焦点反射回的激光；/n当所述第一激光发射器发射扫描成像用的激光时，所述成像处理模块接收由所述第一分光元件反射的激光，用于获取所述工件的图像信息。/n

【技术特征摘要】
1.一种二维激光点云扫描成像加工装置，其特征在于，包括加工台面、第一激光发射器、第一分光元件、双轴激光扫描器、聚焦透镜及成像处理模块；
所述加工台面用于放置工件；
所述第一激光发射器用于发射扫描成像和加工用的激光；
所述第一分光元件和所述双轴激光扫描器沿所述第一激光发射器发射激光的方向依次设置，所述第一激光发射器发射的激光透过所述第一分光元件进入所述双轴激光扫描器；
所述聚焦透镜设置于所述双轴激光扫描器激光射出的一侧，用以使射出的激光在工件的表面形成聚焦点，所述双轴激光扫描器用于改变所述聚焦点在所述工件表面的位置；
所述成像处理模块设置于所述第一分光元件的一侧，所述第一分光元件还用于反射所述聚焦点反射回的激光；
当所述第一激光发射器发射扫描成像用的激光时，所述成像处理模块接收由所述第一分光元件反射的激光，用于获取所述工件的图像信息。


2.根据权利要求1所述的二维激光点云扫描成像加工装置，其特征在于，所述第一分光元件包括分束镜。


3.根据权利要求1所述的二维激光点云扫描成像加工装置，其特征在于，所述第一分光元件呈45°的夹角设置。


4.根据权利要求1所述的二维激光点云扫描成像加工装置，其特征在于，所述双轴激光扫描器包括两个转镜，其中一个所述转镜沿X轴方向设置，另一个所述转镜沿Y轴方向设置，所述X轴方向与所述Y轴方向相互垂直。


5.根据权利要求1所述的二维激光点云扫描成像加工装置，其特征在于，所述成像处理模块包括沿所述第一分光元件反射的激光方向依次设置的光闸、观测镜及探测器；
当进行激光扫描成像时，所述光闸允许所述第一分光元件反射的激光透过所述观测镜到达所述探测器，所述观测镜用于观测所述聚焦点，所述探测器用于探测所述聚焦点的能量或者亮度；
当进行激光加工时，所述光闸阻止所述第一分光元件反射的激光透过所述观测镜达到所述探测器。


6.根据权利要求5所述的二维激光点云扫描成像加工装置，其特征在于，所述光闸为电动反光镜、电动挡板及电动光阑中的一种。


7.根据权利要求5或6所述的二维激光点云扫描成像加工装置，其特征在于，所述成像处理模块还包括滤光元件，所述滤光元件设置于所述观测镜与所述探测器之间。

【专利技术属性】
技术研发人员：王雪辉，雷桂明，许维，喻浩，王建刚，
申请(专利权)人：武汉华工激光工程有限责任公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42