[发明专利]激光加工系统和激光加工方法

说明书

一种激光加工系统和加工方法，所述加工系统包括激光加工装置、相机和处理器，所述激光加工装置包括工作激光源、激光角度控制器；所述工作激光源发射的激光经过所述激光角度控制器调整后投射至被加工物件；所述相机用于采集所述被加工物件的多个图像，所述多个图像中分别包括投射至被加工物件的不同位置的激光；所述处理器用于根据所述被加工物件的多个图像，确定所述被加工物件的位姿信息；所述位姿信息包括所述被加工物件的姿态信息和三维坐标信息；以及，利用所述位姿信息调整所述激光角度控制器，使得所述工作激光源发射的激光聚焦至所述被加工物件的表面。

技术领域

本发明涉及机械加工领域，尤其涉及一种激光加工系统和方法。

背景技术

激光加工应用中，确认激光光束的加工位置与工件指定位置重合是一个重要步骤，直接影响到激光加工的精度。

以激光打标为例，打标系统首先需要确认工件位置，而后确认激光扫描路径，使得激光加工位置相对于工件位置固定。在当前绝大多数已经使用的打标系统中，工件位置由夹具通过机械对位保证，激光扫描路径通过样件尝试后人眼观察和反复试错调整，整个工程耗时长，使用不易，，在更换加工产品时需要反复拆装夹具和调试光束参数，不适合多种类、小批量的现代制造要求，无法柔性化制造生产线。

为解决这一问题，业内提出一种智能激光加工系统，通过引入拍照定位，利用图像处理算法可以计算出待打标工件在相机视野内出现的位置，并据此推算出工件位置，从而简单快速的引导激光位置。

出于成本和设计简单的考虑，当前基于视觉引导的激光加工系统多基于单目系统(使用一个相机)，通过拍照在图像上记录工件的图像特征，并通过图像特征对视野内工件的位置进行定位。由于单目相机无法稳定可靠的获得工件的深度信息，所以当前基于单目视觉的方案仅能对平面工件进行二维定位，对于广泛存在的三维立体的加工件则难以仅仅通过单目相机确定其位置与姿态，极大的限制了应用场景。

为了获得深度信息，业内会通过添加独立的三维成像系统(如结构光的三维成像系统、双目三维成像系统等)，该三维成像系统，包含双目相机和结构光投影模组，3D成像系统得到工件的二维位置和三维深度信息；现有的3D成像系统一般都是专用于3D测量应用场景，至少具有如下缺陷：

第一，三维成像的智能激光加工系统结构体积较大，不便于激光加工装置的安装，且成本高昂；

第二，该三维成像的智能激光加工系统结构需要拍摄多张图片，处理速度较慢；

第三，该三维成像的智能激光加工系统结构会显著拉高成本，同时增加了整个系统的复杂度；

第四，由于大多数三维成像系统进行三维成像需要一定的扫描与计算时间，使得三维工件的位置与姿态定位难以实时进行。

第五，拍照时要求物体静止，其无法在物体运动时进行飞拍，且仅通过一张图像确定工件位置和姿态，所以该方案加工耗时较长，且无法在工件运动中完成激光加工。

发明内容

为解决现有技术存在的问题，本发明一实施例提出一种激光加工系统和方法，以解决现有技术存在的问题。

本发明提出了一种仅仅使用一个单目相机，通过复用激光加工装置现有的激光光源与激光角度控制系统，通过三角测量法获得待加工立体工件的三维形状信息，并通过三维形状信息在二维图像中的几何投影关系，推算出立体工件的位置与姿态，实时的引导激光光束的加工。

为解决现有技术存在问题，本发明提出方案如下：

一种激光加工系统，包括激光加工装置、相机和处理器，

所述激光加工装置包括工作激光源、激光角度控制器；所述工作激光源发射的激光经过所述激光角度控制器调整后投射至被加工物件；