[发明专利]一种激光打标机三维校正方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及激光标记技术领域，尤其涉及一种激光打标机的三维校正。

背景技术

激光打标机对物体进行标记时，需要将该物体待标记的平面置于激光打标机聚焦镜的焦平面，才能保证标记的图形清晰且不发生形变。

如果该物体待标记的平面偏离焦平面但与焦平面平行，则标记出的图形不会发生畸变，只是图形的清晰程度会受到影响，这种情况下，可以通过调整激光打标机与物体之间的距离使待标记平面处于焦平面处即可正常标记。

如果该物体待标记的平面与焦平面不平行，存在一定的角度和平移关系，则标记出的图形就会发生畸变。例如所要标记的图形是一个正方形，而实际标记出的图形可能会畸变成一个长方形、梯形或者其它不规则的多边形等等，同时由于待标记平面偏离了焦平面且其不同位置偏离的程度不同，因此整个图形的清晰程度不一致，偏离太多的位置甚至无法分辨出激光的印记。

对于这种情况，通常采用以下两种方法进行校正：第一种，激光打标机固定不动，通过工装夹具调整物体待标记平面与焦平面平行，再通过调整激光打标机与物体之间的距离使待标记平面位于焦平面处即可进行标记，但是对于不同的物体需要配备不同的工装夹具，每一次夹具的定位都需要消耗很长时间，影响生产效率，而且定位精度低，无法适用于标记精度要求较高的场合；第二种，物体固定不动，调整激光打标机使其聚焦镜的焦平面与待标记平面位于同一平面上，通常是由操作人员对激光打标机的振镜及聚焦镜的安装位置进行机械式的调整，操作复杂、耗时，影响生产效率，同时调节精度低，同样无法适用于标记精度要求较高的场合。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是当物体待标记平面与激光打标机聚焦镜的焦平面不平行时，能够更简便、高效地实现校正，同时保证标记的精度。

为解决该问题，本发明提供一种激光打标机的三维校正方法，包括以下步骤：

确定待标记平面与参考平面的位置关系；

根据该位置关系对所需标记图形中每个点的三维坐标进行变换；

激光打标机根据变换后点的三维坐标动作。

进一步地，所述确定待标记平面基准平面的位置关系的步骤具体包括以下步骤：

对位于参考平面与待标记平面上的标定板分别进行图像采集；

获取两图像中标定板上相应角点的三维坐标；

根据两图像中角点的三维坐标确定参考平面与待标记平面的位置关系。

进一步地，所述两平面的位置关系是： x=RX+T，其中x为标定板位于参考平面上时任一角点的坐标矩阵，X为标定板位于待标记平面上时相应角点的坐标矩阵，R为旋转矩阵，T为平移矩阵。

进一步地，所述参考平面与激光打标机的焦平面平行。

进一步地，所述激光打标机根据变换后点的x、y坐标值控制振镜偏转，根据变换后点的z坐标值调整聚焦镜与被标记物的距离。

进一步地，所述标定板位于参考平面上时，其中心点位于参考平面在激光打标机焦点位置的垂直线上。

进一步地，所述标定板为带有固定间距图案阵列的平板。

进一步地，所述角点的个数不少于4个。

本发明还提供一种激光打标机三维校正装置，包括图像采集及处理装置和标定板，所述标定板用于对图像采集及处理装置进行标定以确定待标记平面与参考平面的位置关系，所述激光打标机根据该位置关系对所需标记图形中每个点的三维坐标进行变换，并根据变换后点的三维坐标动作。

进一步地，所述图像采集及处理装置对位于参考平面及待标记平面上的标定板分别进行图像采集，获取两图像中标定板上相应角点的三维坐标，根据两图像中角点的三维坐标确定参考平面与待标记平面的位置关系。

进一步地，所述图像采集及处理装置是CCD图像采集及处理装置。

与现有技术相比，本发明通过图像采集及处理装置分别对位于参考平面及待标记平面上的标定板进行图像采集，得到待标记平面与参考平面的位置关系，根据该位置关系对所需标记图形中每个点的三维坐标进行变换，激光打标机根据变换后点的三维坐标动作。针对与激光打标机聚焦镜的焦平面不平行的平面，无需人工通过工装夹具定位待标记物体，或手动调整激光打标机部件即可实现正常标记，从而减少了传统校正方法对人力和时间的需求，提高了生产效率，同时保证了标记的精度。

附图说明

图1为激光打标机三维校正装置示意图；

图2为标定板示意图；

图3为标定过程示意图；

图4为标定过程示意图；

图5为激光打标机三维校正方法流程图。