[发明专利]激光打标机自动调焦装置及自动调焦方法

说明书

技术领域

本发明涉及激光打标技术领域，尤其涉及一种激光打标机自动调焦装置及自动调焦方法。

背景技术

在激光打标机领域，激光打标机在打标前必须精确调整激光聚焦镜和标记物体表面的距离，以保证激光的焦点位置正好落在标记物体的表面上，同时标记物体表面上的点是否在焦平面上也严重影响着激光打标机打出来的标记点的质量，如果标记物表面上的点处在焦平面上，则激光打出来的标记是最清晰准确的，相反的标记点就会变的模糊不清甚至标记不上。根据标记物体的不同，对激光打标机的焦距要求就会产生差异，对于表面是平面的标记物体而言，就可以直接调整物体使物体表面处在焦平面上即可，操作较简单方便，但是对于表面是非平面的标记物体，例如标记物的表面是曲面等等一切凹凸不平的表面的情况而言，调整激光打标机的焦距就会变得复杂。

现有技术中的激光打标机的激光扫描头与标记物之间的焦距调整有以下几种方式：第一种调焦的方式为试打调焦，这种方式会造成试打工件的损坏，尤其是贵重的工件，损失相对来说是比较大的；第二种方法是靠人工进行调整，也就是机械式的手动旋钮的调节方式，这种调整方式费时费力，调节精度低，调节不方便，而且更重要的是人工调整的调整水平是因人而异的，它很难使打标质量保持一致；第三种方法是预先获得标记物体的三维信息，通过物体的三维信息进行焦距的调整，这种调整方式虽然能够做到自动调整焦距，但具有局限性，一方面，当需要标记的物体的三维信息不清楚的情况下，这种调焦方式是不能实现的，另一方面，这种调焦方式工序复杂，且打标的效率不高。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于：针对现有技术的不足，而提供一种激光打标机自动调焦装置，该解决现有技术中标记物表面不确定的情况下激光打标焦距的调节。

本发明要解决的另一个技术问题在于：提供一种激光打标机自动调焦的方法，该方法工序简单，且不会损坏打标的工件，能对三维结构的产品进行自动调焦，打标机打出清晰的图案。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种激光打标机自动调焦装置，包括放置标记物体的基准平面，其中：所述的自动调焦装置还包括：

CCD图像采集模块，其包括图像采集装置，以及控制该图像采集装置移动的驱动装置，通过该驱动装置调节图像采集装置与标记物体之间的距离而获取标记物体序列图像；

图像处理模块，其获取序列图像的位置信息，并通过该位置信息进行标记物体的三维重构；

自动调焦模块，其通过三维重构后的标记物体的位置信息来自动控制焦距的调节。

本发明进一步的优选方案是：所述的位置信息是高度信息。

本发明进一步的优选方案是：所述的激光扫描系统包括X、Y振镜，控制X、Y振镜的电机，以及聚焦镜。

本发明进一步的优选方案是：还包括激光扫描系统，该激光扫描系统和所述的图像采集装置同轴设置。

本发明进一步的优选方案是：所述的自动调焦装置还包括光源模块，用于辅助图像采集装置获取序列图像。

本发明进一步的优选方案是：所述的自动调焦模块包括可自动对焦的驱动装置。

本发明还提供一种激光打标机自动调焦方法，包括以下步骤：

（1）CCD图像采集模块获取不同焦距下标记物体的序列图像；

（2）图像处理模块获取序列图像的位置信息，并通过该位置信息对标记物体进行三维重构；

（3）自动调焦模块通过标记物体三维重构后的的位置信息进行自动焦距调节。

本发明上述方法更进一步的方案是：所述的CCD图像采集模块是通过驱动装置调节图像采集装置与标记物体之间的距离，得到序列图像。

本发明上述方法更进一步的方案是：所述的步骤（2）中的位置信息通过以下步骤获取：

（1）获取各个序列图像的边缘信息，并将各个序列图像划分为相同的区域；

（2）计算每一个区域的平均梯度，获取各个区域聚焦清晰的位置，得到每个区域清晰的图像；

（3）通过聚集分析得到聚集位置信息，对该聚焦位置信息进行了插补拟合，获得精确的位置信息。

本发明上述方法更进一步的方案是：所述步骤（2）中的三维重构包括以下步骤：

（1）将得到的位置信息中的高度信息作为Z轴，各个图像中的每一个点生成X、Y、Z的三维坐标；

（2）通过图像中各个点的三维坐标重构三维物体。

本发明上述方法更进一步的方案是：所述的三维物体的图像包括标记物体上各个点的高度信息，自动调焦模块通过该高度信息进行焦距调节。