[发明专利]一种二维激光点云扫描成像加工装置及加工方法

权利要求书

1.一种二维激光点云扫描成像加工装置，其特征在于，包括加工台面、第一激光发射器、第一分光元件、双轴激光扫描器、聚焦透镜及成像处理模块；

所述加工台面用于放置工件；

所述第一激光发射器用于发射扫描成像和加工用的激光；

所述第一分光元件和所述双轴激光扫描器沿所述第一激光发射器发射激光的方向依次设置，所述第一激光发射器发射的激光透过所述第一分光元件进入所述双轴激光扫描器；

所述聚焦透镜设置于所述双轴激光扫描器激光射出的一侧，用以使射出的激光在工件的表面形成聚焦点，所述双轴激光扫描器用于改变所述聚焦点在所述工件表面的位置；

所述成像处理模块设置于所述第一分光元件的一侧，所述第一分光元件还用于反射所述聚焦点反射回的激光；

当所述第一激光发射器发射扫描成像用的激光时，所述成像处理模块接收由所述第一分光元件反射的激光，用于获取所述工件的图像信息。

2.根据权利要求1所述的二维激光点云扫描成像加工装置，其特征在于，所述第一分光元件包括分束镜。

3.根据权利要求1所述的二维激光点云扫描成像加工装置，其特征在于，所述第一分光元件呈45°的夹角设置。

4.根据权利要求1所述的二维激光点云扫描成像加工装置，其特征在于，所述双轴激光扫描器包括两个转镜，其中一个所述转镜沿X轴方向设置，另一个所述转镜沿Y轴方向设置，所述X轴方向与所述Y轴方向相互垂直。

5.根据权利要求1所述的二维激光点云扫描成像加工装置，其特征在于，所述成像处理模块包括沿所述第一分光元件反射的激光方向依次设置的光闸、观测镜及探测器；

当进行激光扫描成像时，所述光闸允许所述第一分光元件反射的激光透过所述观测镜到达所述探测器，所述观测镜用于观测所述聚焦点，所述探测器用于探测所述聚焦点的能量或者亮度；

当进行激光加工时，所述光闸阻止所述第一分光元件反射的激光透过所述观测镜达到所述探测器。

6.根据权利要求5所述的二维激光点云扫描成像加工装置，其特征在于，所述光闸为电动反光镜、电动挡板及电动光阑中的一种。

7.根据权利要求5或6所述的二维激光点云扫描成像加工装置，其特征在于，所述成像处理模块还包括滤光元件，所述滤光元件设置于所述观测镜与所述探测器之间。

8.根据权利要求1所述的二维激光点云扫描成像加工装置，其特征在于，所述二维激光点云扫描成像加工装置还包括第二分光元件及第二激光发射器；

所述第二分光元件设置于所述第一分光元件与所述成像处理模块之间，且所述第二分光元件与所述第一分光元件相互平行；

所述第二激光发射器设置于所述第二分光元件的一侧，其中，所述第二激光发射器发射的激光依次经过所述第二分光元件与所述第一分光元件反射进入所述双轴激光扫描器；

其中，所述第二激光发射器与所述第一激光发射器发射的激光的波长相近。

9.一种二维激光点云扫描成像加工方法，其特征在于，所述加工方法包括步骤：

在加工台面上放置标准工件，第一激光发射器发射扫描成像用的激光，激光透过第一分光元件后进入双轴激光扫描器，所述双轴激光扫描器射出的激光经聚焦透镜在所述标准工件表面形成聚焦点；

通过所述双轴激光扫描器与所述聚焦透镜配合，利用所述聚焦点对标准工件进行全幅面扫描，同时，成像处理模块对全幅面扫描过程中的所述聚焦点反射回的激光进行处理，获得所述标准工件的二维图像信息；

再所述加工台面上放置待加工工件，所述第一激光发射器发射加工用的激光，激光透过所述第一分光元件后进入所述双轴激光扫描器，所述双轴激光扫描器射出的激光经聚焦透镜在所述待加工工件表面形成聚焦点；

所述成像处理模块输出所述二维图像信息，控制所述双轴激光扫描器动作，所述双轴激光扫描器与所述聚焦透镜配合，利用所述聚焦点对所述待加工工件进行激光加工。

10.根据权利要求9所述的二维激光点云扫描成像加工方法，其特征在于，所述对标准工件进行全幅面扫描之前还包括：

在所述加工台面上放置标准工件，对所述双轴激光扫描器的扫描幅面进行校正；

扫描幅面校正完成后，移走所述标准工件，在加工台面放置均匀标定板，通过所述均匀标定板对所述双轴激光扫描器的全幅面亮度值进行校正；

其中，设定原点坐标的亮度值为G0(0，0)，幅面内的任一点的亮度值为G0(i，j)，由此，计算得到幅面内的任一点的亮度值的校正系数K：

K＝G0(0，0)/G0(i，j)；

设定待加工工件表面任一点的亮度值为G(i，j)，由此，通过计算得到所述待加工工件任一点的实际亮度值G’(i，j)：

G’(i，j)＝K*G(i，j)。