一种基于同轴视觉检测的激光加工自动寻焦方法和系统技术方案

本发明专利技术提出了一种基于同轴视觉检测的激光加工自动寻焦方法和系统，该方法包括：在激光加工头的对角上分别安装十字线标线器和一字线标线器，用于确定十字线标线器在焦平面上的理论长度值；通过建立空间坐标系计算十字线标线器的空间姿态和一字线标线器的空间姿态，采用同轴视觉系统对十字线段光束与直线段光束的交叉平面进行图像处理；图像处理之后对加工面上十字线段光束的长度进行测量，通过计算测量值与十字线标线器在焦平面上的理论长度值之间的关系得到加工面相对于焦平面的倾斜角度以及倾斜方向。基于该方法，还提出了一种基于同轴视觉检测的激光加工自动寻焦系统。本发明专利技术采用同轴视觉测量方法，避免了人员观察时所造成的误差和不确定性。所造成的误差和不确定性。所造成的误差和不确定性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于同轴视觉检测的激光加工自动寻焦方法和系统


[0001]本专利技术属于激光焊接
，特别涉及一种基于同轴视觉检测的激光加工自动寻焦方法和系统。

技术介绍

[0002]在激光加工中，离焦量是一个重要的工艺参数，正离焦、负离焦、零离焦等概念都是基于焦距进行定义的。在实际应用过程中，无论是正离焦、负离焦，还是零离焦加工，在加工前都需要先调整激光加工头的姿态，后矫正加工头到加工面的距离至焦距值，离焦加工需要在此基础上再进行离焦的操作。
[0003]现有技术公开的自动寻焦的装置多依赖于人员观察光斑大小，比如，在方案一中通过与标准图片进行比对匹配来确定是否在焦距位置，而标准图片是预先通过人眼获得的图片，存在精度较低，观测结果一致性差，干扰因素多并且不直观等问题；还有通过接收加工面反射的激光能量反馈值进行推算判断是否处于焦距位置。在方案二中根据接受反射激光的能量反馈值，故对反光率要求较高，不仅要求材料反光性好，而且反光率容易受材料表面污垢、粗糙度等多因素影响进而导致的距离测量的不确定性；还有光电式自动对焦系统，利用光学测距仪来控制物体与激光本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于同轴视觉检测的激光加工自动寻焦方法，其特征在于，包括以下步骤：在激光加工头的对角上分别安装十字线标线器和一字线标线器，用于确定十字线标线器在焦平面上的理论长度值；所述焦平面为激光加工头发射激光束形成的平面；通过建立空间坐标系计算十字线标线器的空间姿态和一字线标线器的空间姿态，采用同轴视觉系统对十字线段光束与直线段光束的交叉平面进行图像处理；图像处理之后采用同轴视觉系统对加工面上十字线段光束的长度进行测量，通过计算测量值与十字线标线器在焦平面上的理论长度值之间的关系得到加工面相对于焦平面的倾斜角度以及倾斜方向。2.根据权利要求1所述的一种基于同轴视觉检测的激光加工自动寻焦方法，其特征在于，所述通过建立空间坐标系计算十字线标线器的空间姿态和一字线标线器的空间姿态之前还包括：使十字标线器投射的两个标线中的任一个标线与一字标线夹角呈设定角度，且十字标线与一字标线交于一点。3.根据权利要求1所述的一种基于同轴视觉检测的激光加工自动寻焦方法，其特征在于，所述采用同轴视觉系统对十字线段光束与直线段光束的交叉平面进行图像处理的过程包括图像降噪、图像增强、图像分割和轮廓检测。4.根据权利要求1所述的一种基于同轴视觉检测的激光加工自动寻焦方法，其特征在于，所述空间坐标系建立的过程包括：以激光加工头竖直发射激光束时，激光束与焦平面交点O为原点；过原点O平行于激光加工头对角线建立x轴，过原点O垂直于x轴建立y轴，过原点O平行于焦平面的法向量建立z轴；且在激光加工头调平后，使十字线标线器所投射在焦平面上的其中一条光线重合于y轴，两端点分别命名为P1、P2，另一条光线重合于x轴，两端点分别命名为P3、P4；光线P1P2和光线P3P4交于点O；使一字线标线器所投射在焦平面上的光线与光线P1P2夹角呈45
°
，且经过点O，两端点分别命名为Q1、Q2；为方便计算和描述，使点O与光线P1P2、光线P3P4、光线Q1Q2的中点重合。5.根据权利要求4所述的一种基于同轴视觉检测的激光加工自动寻焦方法，其特征在于，所述计算十字线标线器的空间姿态的过程包括：所述方法还包括通过查询标线器参数分别到光线P1P2、光线P3P4、光线Q1Q2的长度，然后根据长度确定P1、P2、P3、P4、Q1、和Q2的坐标；其中光线P1P2的长度为2l1；光线P3P4的长度为2l2；光线Q1Q2的长度为所以P1的坐标为(0,l1,0)、P2的坐标为(0,
‑
l1,0)、P3的坐标为(l2,0,0)、P4的坐标为(
‑
l2,0,0)、Q1的坐标为(d1,
‑
d1,0)、和Q2的坐标为(
‑
d1,d1,0)；通过查询激光加工头参数，计算得到加工头对角线长度2c，焦平面距离加工头保护镜片距离H，然后得到十字线标线器出光点坐标P(<...

【专利技术属性】
技术研发人员：张雷雷，马春辉，赵静，张殿平，王松林，张克新，邱言浩，张承瑞，尹贻生，刘智慧，
申请(专利权)人：中国重汽集团济南动力有限公司，
类型：发明
国别省市：