[发明专利]一种激光加工用微球吸附定位装置及方法

权利要求书

1.一种激光加工用微球吸附定位装置，其特征在于：包括微球吸附模块(1)和设置在微球吸附模块(1)上方的微球视觉定位模块(2)，微球视觉定位模块(2)的成像光轴对准吸附在微球吸附模块(1)上的微球(3)的中心；

所述微球吸附模块(1)包括通过气管依次连接的泄压阀(11)、真空吸附腔(12)、单向阀(13)、精密调压阀(14)和真空发生器(15)，以及与真空发生器(15)另一入口连接通过气管连接的空气压缩机(16)；

所述空气压缩机(16)产生压缩空气进入真空发生器(15)后产生空气负压，真空吸附腔(12)腔内的空气沿着单向阀(13)、精密调压阀(14)至真空发生器(15)中，使真空吸附腔(12)变为真空；

所述真空吸附腔(12)用于吸附微球(3)；

所述微球视觉定位模块(2)用于通过对微球(3)成像实现对微球(3)的定位；

所述真空吸附腔(12)包括密封连接的上玻璃板(121)、下玻璃板(123)以及设置在上玻璃板(121)与下玻璃板(123)之间的支撑座(122)；所述上玻璃板(121)的中心位置用于设置微球(3)；

所述微球视觉定位模块(2)包括CCD相机(21)、远心成像镜头(22)、分光镜(23)、第一反射镜(24)、第二反射镜(25)、第一背光源(26)和第二背光源(27)；

所述远心成像镜头(22)设置在CCD相机(21)的下端，远心成像镜头(22)的光轴对准微球(3)的中心；所述分光镜(23)设置在远心成像镜头(22)的正下方，位于远心成像镜头(22)和微球(3)之间；

所述第二反射镜(25)设置在真空吸附腔(12)的一侧，且至少一半位于上玻璃板(121)以上，第二反射镜(25)与上玻璃板(121)所在平面的夹角呈45°；

所述第一反射镜(24)设置在第二反射镜(25)的上方，且与第二反射镜(25)垂直设置，第一反射镜(24)与分光镜(23)平行设置且分光镜(23)位于第一反射镜(24)的反射光路上；

第一背光源(26)设置在真空吸附腔(12)的另一侧，且至少一半位于上玻璃板(121)以上，第二背光源(27)设置在下玻璃板(123)的下方，且与下玻璃板(123)平行。

2.根据权利要求1所述的激光加工用微球吸附定位装置，其特征在于：

所述真空吸附腔(12)的两侧均开设通孔，分别密封连接泄压阀(11)和单向阀(13)。

3.根据权利要求2所述的激光加工用微球吸附定位装置，其特征在于：

所述上玻璃板(121)中心开设用于吸附微球(3)的漏斗形微孔；

所述微孔的上部为斜沉孔，大端直径为0.7mm，倾角为60°；

所述微孔的下部为直通孔，直径为0.5mm。

4.根据权利要求3所述的激光加工用微球吸附定位装置，其特征在于：

所述斜沉孔的表面涂有弹性胶层(124)。

5.根据权利要求3所述的激光加工用微球吸附定位装置，其特征在于：

所述远心成像镜头(22)的放大倍率为三倍；

所述分光镜(23)的反射率为50％，透射率为50％；

所述第一反射镜(24)、第二反射镜(25)的反射率均优于99％；

所述第一背光源(26)、第二背光源(27)均为平面白色光源。

6.根据权利要求5所述的激光加工用微球吸附定位装置，其特征在于：

所述空气压缩机(16)的排气压力为0.8MPa；

所述真空发生器(15)的最高真空度为88KPa；

所述精密调压阀(14)用于调节真空吸附腔(12)内的气压，调节范围为-100Pa至-1.3KPa。

7.一种激光加工用微球吸附定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、搭建如权利要求1-6任一所述的激光加工用微球吸附定位装置；

步骤2、对微球(3)进行X-Y平面方向定位；

关闭第一背光源(26)，打开第二背光源(27)，此时第二背光源(27)发射的照明光穿过真空吸附腔(12)的下玻璃板(123)和上玻璃板(121)，光束经过微球(3)后具有微球外轮廓信息，光束通过分光镜(23)后进入远心成像镜头(22)，并最终在CCD相机(21)上形成微球外轮廓图像，通过图像可以识别出微球(3)的中心，从而确定微球(3)在X-Y平面的位置；

步骤3、对微球(3)进行Z向定位；

打开第一背光源(26)，关闭第二背光源(27)，此时第一背光源(26)发出的照明光通过微球(3)后经过第二反射镜(25)和第一反射镜(24)，光束通过分光镜(23)后进入远心成像镜头(22)，并最终在CCD相机(21)上形成微球外轮廓图像，通过图像可以识别出微球(3)的顶部，从而确定微球(3)顶点在Z向的位置；

步骤4、通过X-Y-Z向的定位，即可得到微球(3)顶点的位置信息，实现微球(3)的吸附定位。