專利名稱：激光雕刻系統(tǒng)及方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種激光雕刻系統(tǒng)及方法，尤其是涉及一種高精度激 光雕刻系統(tǒng)及方法。
背景技術：
目前，業(yè)界針對激光雕刻的應用包括單面激光雕刻及雙面激光 雕刻。單面激光雕刻主要是在產(chǎn)品上"作標記"，即在產(chǎn)品表面上 雕刻圖案、文字及導電位等。雙面激光雕刻是用兩臺雕刻機， 一臺 雕刻待雕刻產(chǎn)品正面， 一臺雕刻待雕刻產(chǎn)品反面，正反面同心度要 求較高。所述兩種激光雕刻的應用通常通過定位治具來保證其雕刻精 度。然而，由于受到治具制造精度、產(chǎn)品定位孔的精度以及人為操 作等因素的影響，雕刻生產(chǎn)效率和產(chǎn)品良率都較低。發(fā)明內(nèi)容有鑒于此，有必要提供一種能夠有效提高生產(chǎn)效率且精度較高 的激光雕刻系統(tǒng)。還有必要提供一種能夠有效提高生產(chǎn)效率且精度較高的應用所 述激光雕刻系統(tǒng)的激光雕刻方法。一種激光雕刻系統(tǒng)包括一圖像捕捉器、 一圖像處理器、 一雕刻 控制單元及一激光發(fā)射裝置，該圖像捕捉器捕捉一待雕刻產(chǎn)品的顯 著形狀特征，并輸出待雕刻產(chǎn)品的顯著形狀特征數(shù)字信號，該圖像 處理器與圖像捕捉器電連接以接收圖像捕捉器捕捉的待雕刻產(chǎn)品的 顯著形狀特征數(shù)字信號，并預存預雕刻圖形的基準坐標及生成預雕
刻圖形的捕捉坐標，該圖 <象處理器將預雕刻圖形的捕捉坐標與基準 坐標作比較，并根據(jù)比較結(jié)果調(diào)整預雕刻圖形的捕捉坐標及啟動激 光發(fā)射裝置進行雕刻，該雕刻控制單元與圖像處理器電連接，其用 于編輯制作預雕刻圖形以及控制激光發(fā)射裝置的雕刻頻率、強度及速度，該激光發(fā)射裝置與雕刻控制單元電連接，其用于發(fā)射激光以 對待雕刻產(chǎn)品進行雕刻。一種應用所述激光雕刻系統(tǒng)的激光雕刻方法包括以下步驟 將待雕刻產(chǎn)品固定在工作臺上； 圖像處理器預存預雕刻圖形的基準坐標；圖像捕捉器捕捉該待雕刻產(chǎn)品的一顯著形狀特征并將該顯著形 狀特征模數(shù)轉(zhuǎn)換為顯著形狀特征數(shù)字信號，然后將該顯著形狀特征 數(shù)字信號傳送給圖像處理器；圖像處理器接收顯著形狀特征數(shù)字信號，并生成預雕刻圖形的 捕捉坐標；該圖像處理器將預雕刻圖形的捕捉坐標與基準坐標作比較若 預雕刻圖形的捕捉坐標與基準坐標相符，圖像處理器則會發(fā)出指令 信號給雕刻控制單元以啟動激光發(fā)射裝置進行雕刻；若預雕刻圖形 的捕捉坐標與基準坐標不相符，圖像處理器將會自動調(diào)整坐標位差 直至預雕刻圖形的捕捉坐標與基準坐標相符，然后發(fā)出指令信號給 雕刻控制單元以啟動激光發(fā)射裝置進行雕刻。相較現(xiàn)有技術，所述激光雕刻系統(tǒng)是一閉環(huán)控制系統(tǒng)，其可以 通過自動調(diào)整坐標位差來糾正預雕刻圖形的捕捉坐標與基準坐標的 坐標偏差，排除了定位治具精度、人為操作因素和產(chǎn)品對位精度因 素的影響，并大大提高了產(chǎn)品雕刻效率。


圖1是本發(fā)明激光雕刻系統(tǒng)較佳實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
如圖l所示，本發(fā)明激光雕刻系統(tǒng)的一較佳實施例，其包括一工作臺11、 一圖像捕捉器12、 一圖像處理器13、 一雕刻控制單元 14和一激光發(fā)射裝置15，其中，圖像捕捉器12與圖像處理器13 電連接，雕刻控制單元14分別與圖像處理器13及激光發(fā)射裝置15 電連接。工作臺11包括一定位裝置，用于固定一待雕刻產(chǎn)品16。圖像捕捉器12包括一高分辨率攝像機及一照明光源，如發(fā)光二 極管。該高分辨率攝像機用于捕捉待雕刻產(chǎn)品16的一顯著形狀特 征，并將該顯著形狀特征模數(shù)轉(zhuǎn)換為待雕刻產(chǎn)品16的顯著形狀特征 數(shù)字信號。該照明光源向待雕刻產(chǎn)品16發(fā)射光源，用于確保圖像捕 捉器12能捕捉到清晰的待雕刻產(chǎn)品16的形狀特征。圖像處理器13在雕刻開始前預存有一預雕刻圖形的基準坐標。 預雕刻圖形的基準坐標生成步驟如下圖像捕捉器12捕捉到待雕刻 產(chǎn)品16的一顯著形狀特征，圖像處理器13以該顯著形狀特征為基 準建立一基準坐標系，然后通過調(diào)節(jié)預雕刻圖形的坐標直至預雕刻 圖形能雕刻在待雕刻產(chǎn)品16的預設位置上，圖像處理器13將此時 預雕刻圖形的坐標錄入其內(nèi)，該坐標即為預雕刻圖形的基準坐標。開始雕刻待雕刻產(chǎn)品16時，圖像處理器13接收圖像捕捉器12 捕捉的待雕刻產(chǎn)品16的顯著形狀特征數(shù)字信號，并將其數(shù)模轉(zhuǎn)換為 待雕刻產(chǎn)品16的顯著形狀特征，該顯著形狀特征與預存預雕刻圖形 的基準坐標時捕捉的顯著形狀特征相同；圖像處理器13以該顯著形 狀特征為基準生成一預雕刻圖形的捕捉坐標，之后，圖像處理器13 將預雕刻圖形的捕捉坐標與預存的預雕刻圖形的基準坐標作比較 若預雕刻圖形的捕捉坐標與基準坐標相符，圖像處理器13則會發(fā)出 指令信號給雕刻控制單元14以啟動激光發(fā)射裝置15進行雕刻；若 預雕刻圖形的捕捉坐標與基準坐標不相符，圖像處理器13將會自動 調(diào)整坐標位差直至預雕刻圖形的捕捉坐標與基準坐標相符，然后發(fā) 出指令給激光雕刻控制單元14以啟動激光發(fā)射裝置15進行雕刻。該雕刻控制單元14用于編輯制作預雕刻圖形、控制激光發(fā)射裝 置15的雕刻頻率、強度及速度等。編輯制作預雕刻圖形是指應用圖 象掃描儀等圖象采集設備進行預雕刻圖形的釆集及編輯等操作?？?制雕刻的頻率、強度及速度則可以改善雕刻在待雕刻產(chǎn)品16表面上 的圖形的質(zhì)量及細膩程度。激光發(fā)射裝置15用于發(fā)射激光以對待雕刻產(chǎn)品16進行雕刻操作。使用該激光雕刻系統(tǒng)對一待雕刻產(chǎn)品16進行激光雕刻時，其包 括以下步驟將待雕刻產(chǎn)品16固定在工作臺11上；圖像處理器13預存一預雕刻圖形的基準坐標；圖像捕捉器12捕捉該待雕刻產(chǎn)品16的顯著形狀特征并將該顯 著形狀特征模數(shù)轉(zhuǎn)換為顯著形狀特征數(shù)字信號，然后將該顯著形狀 特征數(shù)字信號傳送給圖像處理器13;圖像處理器13將接收到的顯著形狀特征數(shù)字信號數(shù)模轉(zhuǎn)換為 待雕刻產(chǎn)品16的顯著形狀特征，并以該顯著形狀特征為基準生成一 預雕刻圖形的捕捉坐標；圖像處理器13將預雕刻圖形的捕捉坐標與基準坐標作比較若 預雕刻圖形的捕捉坐標與基準坐標相符，圖像處理器13將會發(fā)出指 令信號給雕刻控制單元14以啟動激光發(fā)射裝置15進行雕刻；若預 雕刻圖形的捕捉坐標與基準坐標不相符，圖像處理器13將會自動調(diào) 整坐標位差直至預雕刻圖形的捕捉坐標與基準坐標相符，然后發(fā)出 指令信號給雕刻控制單元14以啟動激光發(fā)射裝置15進行雕刻。雕刻若干同一種產(chǎn)品時，雕刻第一個產(chǎn)品需預存該預雕刻圖形 的基準坐標，而之后則不需預存預雕刻圖形的基準坐標?？梢岳斫?，該激光雕刻系統(tǒng)由于采用了圖像捕捉器12及圖像處 理器13，其可精準地對待雕刻產(chǎn)品16進行捕捉，因此其不僅可用 于待雕刻產(chǎn)品16單面尺寸精度要求高的雕刻，也可以實現(xiàn)待雕刻產(chǎn) 品16雙面同心度精度要求高的雕刻。本實施例的激光雕刻系統(tǒng)是一閉環(huán)控制系統(tǒng)，其可以通過自動 調(diào)整坐標位差來糾正預雕刻圖形的捕捉坐標與圖像處理器13預存 的預雕刻圖形的基準坐標的偏差，因此其很好地消除了定位治具精 度、人為操作因素和產(chǎn)品對位精度因素的影響，并大大提高了產(chǎn)品 雕刻效率。
權利要求
1. 一種激光雕刻系統(tǒng)，其特征在于該激光雕刻系統(tǒng)包括一圖像捕捉器、一圖像處理器、一雕刻控制單元及一激光發(fā)射裝置，該圖像捕捉器捕捉一待雕刻產(chǎn)品的顯著形狀特征，并輸出待雕刻產(chǎn)品的顯著形狀特征數(shù)字信號，該圖像處理器與圖像捕捉器電連接以接收圖像捕捉器捕捉的待雕刻產(chǎn)品的顯著形狀特征數(shù)字信號，并預存預雕刻圖形的基準坐標及生成預雕刻圖形的捕捉坐標，該圖像處理器將預雕刻圖形的捕捉坐標與基準坐標作比較，并根據(jù)比較結(jié)果調(diào)整預雕刻圖形的捕捉坐標及啟動激光發(fā)射裝置進行雕刻，該雕刻控制單元與圖像處理器電連接，其用于編輯制作預雕刻圖形以及控制激光發(fā)射裝置的雕刻頻率、強度及速度，該激光發(fā)射裝置與雕刻控制單元電連接，其用于發(fā)射激光以對待雕刻產(chǎn)品進行雕刻。
2. 如權利要求1所述的激光雕刻系統(tǒng)，其特征在于所述圖像 處理器將預雕刻圖形的捕捉坐標與基準坐標作如下比較當預雕刻 圖形的捕捉坐標與基準坐標相符，圖像處理器發(fā)出指令信號給雕刻 控制單元以啟動激光發(fā)射裝置進行雕刻；當預雕刻圖形的捕捉坐標 與基準坐標不一致，圖像處理器自動調(diào)整坐標位差直至預雕刻圖形 的捕捉坐標與基準坐標 一 致。
3. 如權利要求1所述的激光雕刻系統(tǒng)，其特征在于所述激光 雕刻系統(tǒng)還包括一工作臺，其具有一用于固定待雕刻產(chǎn)品的定位裝 置。
4. 如權利要求1所述的激光雕刻系統(tǒng)，其特征在于所述圖像 捕捉器包括一攝像機，用于捕捉待雕刻產(chǎn)品。
5. 如權利要求1所述的激光雕刻系統(tǒng)，其特征在于所述圖像 捕捉器包括一照明光源，用于向待雕刻產(chǎn)品發(fā)射光線以確保圖像捕 捉器能捕捉到待雕刻產(chǎn)品清晰的顯著形狀特征。
6. —種應用權利要求1所述激光雕刻系統(tǒng)的激光雕刻方法，其 特征在于包括以下步驟 將待雕刻產(chǎn)品固定在工作臺上；圖像處理器上預存預雕刻圖形的基準坐標；圖像捕捉器捕捉該待雕刻產(chǎn)品的一顯著形狀特征并將該顯著形 狀特征模數(shù)轉(zhuǎn)換為顯著形狀特征數(shù)字信號，然后將該顯著形狀特征 數(shù)字信號傳送給圖像處理器；圖像處理器接收顯著形狀特征數(shù)字信號，并生成預雕刻圖形的 捕捉坐標；該圖像處理器將預雕刻圖形的捕捉坐標與圖像處理器預存的預 雕刻圖形的基準坐標作比較若預雕刻圖形的捕捉坐標與基準坐標 相符，圖像處理器則會發(fā)出指令信號給雕刻控制單元以啟動激光發(fā) 射裝置進行雕刻；若預雕刻圖形的捕捉坐標與基準坐標不相符，圖 像處理器將會自動調(diào)整坐標位差直至預雕刻圖形的捕捉坐標與基準 坐標相符，然后發(fā)出指令信號給雕刻控制單元以啟動激光發(fā)射裝置 進行雕刻。
7.如權利要求6所述的激光雕刻方法，其特征在于所述圖像處理器上預存預雕刻圖形的基準坐標的步驟如下圖像捕捉器捕捉待雕刻產(chǎn)品的所述顯著形狀特征；圖像處理器以該顯著形狀特征為基準建立 一 基準坐標系；通過調(diào)節(jié)預雕刻圖形的坐標直至預雕刻圖形能雕刻在待雕刻產(chǎn)品的預設位置上；圖像處理器將此時預雕刻圖形的坐標錄入其內(nèi)，從而得到所述基準坐標。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種激光雕刻系統(tǒng)及方法，該激光雕刻系統(tǒng)包括一圖像捕捉器，其用于捕捉待雕刻產(chǎn)品的一顯著形狀特征；一圖像處理器，其用于接收顯著形狀特征信號，并預存預雕刻圖形的基準坐標和建立預雕刻圖形的捕捉坐標，然后對預雕刻圖形的基準坐標和捕捉坐標進行比較并根據(jù)比較結(jié)果啟動雕刻控制單元進行雕刻；一雕刻控制單元，用于編輯制作預雕刻圖形、控制雕刻的頻率、強度及速度；一激光發(fā)射裝置，其用于發(fā)射激光以對待雕刻產(chǎn)品進行雕刻操作。
文檔編號B44B3/00GK101209641SQ20061006462
公開日2008年7月2日 申請日期2006年12月29日 優(yōu)先權日2006年12月29日
發(fā)明者闖 劉, 李泓璋, 林知本, 凱 殷, 陳玉川 申請人:深圳富泰宏精密工業(yè)有限公司