[发明专利]一种在线式动态视觉激光精密加工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在线式动态视觉激光精密加工方法，特别涉及一种被加工工件在不间断的均速进给过程中，无需对工件的三维位置进行精密调整，即可由激光器快速的逐步完成对该工件精密加工方法，属激光加工技术领域。

背景技术

激光打标、切割或焊接加工方法具有加工精度高、加工质量好等特点，现有激光加工方法主要应用在静态场合或间隙式动态粗加工场合，其加工过程是：先采用精密工装夹具定位工件处在静止位置，再在该位置进行定位激光加工，为确保激光加工精度，往往要求工件的定位误差在0.1mm以内。这种静态或间隙式动态加工方法的不足之处是效率低。为提高加工效率，则要求工件在流水线上不间断的均速进给过程中，无需对工件的三维位置进行精密调整，即可由激光器快速的逐步完成对移动工件的激光精密加工，进一步的，也就是说通过视觉引导激光辅助运动机构（如激光聚焦头、振镜、特殊镜片及机构）实现激光聚集及加工路线的设定与执行。该种技术方案目前还未见公开报道。

发明专利《一种流水线作业视觉定位方法、装置和系统》（CN103473442A）所公开的定位方法是利用CCD 视觉定位器定位第一工位上工件的位置，处理器根据第一工位上工件的位置信息，控制后续工位上机械手的校准或工件位置的调整，再利用机械手对工件进行加工，该方法设计的流水线及带视觉定位加工方案受传送带、机械手的灵敏度和精度限制，且需要传感器的配合，对传感器的精度和灵敏度有较高要求；另一方面，该方法是通过预先调整工件及机械手位置，让工件处于设定的初始位置后再进行加工的被动式加工方法，因调整过程耗用时间长，同样会影响到加工效率。因此，发明专利《一种流水线作业视觉定位方法、装置和系统》（CN103473442A）所述公开的技术方案，同样不能满足流水线式运动工件的高精度激光精密加工要求。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足, 提供一种在线式动态视觉激光精密加工方法，是一种工件在流水线上均速行进时，通过CCD高速相机实时采集工件的位置及时间信息，计算出工件从CCD高速相机指定检测位置到激光加工中心所需时间，当工件到达该时间点时，触发激光照射到工件表面，完成移动工件的高精度加工过程，无需对工件的三维位置进行精密调整。CCD相机二次定位确定工件的实际偏移量，不需要任何其他传感器或精密治具即可保证加工精度，显著提高了流水线加工效率，降低硬件成本并能有效保证实现效果，无需对工件的三维位置进行精密调整，即可由视觉引导激光辅助运动机构，将激光头对准工件进行精密加工。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种在线式动态视觉激光精密加工方法，是一种通过CCD高速相机预先采集流水线上待加工工件位置及时间信息，通过计算机分析计算，当工件运行至激光头所在的加工区域时，即启动高精度激光加工的方法；所述CCD高速相机采用帧率至少500帧/s的全局曝光工业相机；设定：

工件在流水线上均速行进过程中，先通过粗定位线P₀’，再通过精定位线P₀，最后到达加工线P₁，所述激光头位于加工线P₁处；

所述粗定位线P₀’、精定位线P₀和加工线P₁三者间的距离为设定值；

所述CCD高速相机位于粗定位线P₀’和精定位线P₀之间的上方；工件在精定位线P₀处相对于加工线P₁的理想坐标值为X₀、Y₀、水平偏转角为θ₀，时间为t₀；

其特征在于：

所述CCD高速相机用于采集粗定位线P₀’和精定位线P₀附近工件的图像信息；

待加工工件在输送带上均速直线行进过程中，到达粗定位线P₀’之前，计算机直接处理CCD高速相机采集的实时图片，并判定工件是否已越过粗定位线P₀’；

当工件到达粗定位线P₀’之后，启用图像堆栈储存工件的每帧图像和对应的时间，确保图像的位置信息无遗漏且能够精确读取，计算机再计算每帧图像的位置信息；