一種與三維振鏡同軸的ccd視覺(jué)成像裝置的制造方法
【專利說(shuō)明】
[技術(shù)領(lǐng)域]
[0001]本實(shí)用新型涉及CCD視覺(jué)成像裝置，尤其涉及一種與三維振鏡同軸的CCD視覺(jué)成像裝置。
[【背景技術(shù)】]
[0002]隨著消費(fèi)電子產(chǎn)品的多樣化，常常需要在立體表面上作三維激光加工，如三維曲面激光打標(biāo)，立體構(gòu)件的三維材料去除，復(fù)雜結(jié)構(gòu)的三維焊接等。這些加工通常要求很高的精度，CCD機(jī)器視覺(jué)無(wú)疑是待加工件精確定位的最佳工具。雖然CCD機(jī)器視覺(jué)與振鏡同軸的光路在激光工業(yè)加工領(lǐng)域已不鮮見(jiàn)，但涉及三維振鏡與CCD機(jī)器視覺(jué)同軸的光路仍是一個(gè)技術(shù)難題。目前的方法是，固定三維振鏡中的動(dòng)態(tài)聚焦鏡頭處于動(dòng)態(tài)變焦的中間位置，在動(dòng)態(tài)聚焦透鏡和振鏡之間放置透射激光反射CCD探測(cè)光的鏡片。這樣的結(jié)果是CCD只能探測(cè)振鏡掃描范圍中的某個(gè)平面成像，即只能對(duì)待加工件的某一截面成像。
[0003]然而在使用三維振鏡時(shí)，僅僅能抓取振鏡一個(gè)掃描場(chǎng)平面的任意圖像是不夠的，只有能夠抓卻振鏡三維掃面空間內(nèi)任意位置的圖像，才能滿足精確定位的要求，并且在激光加工時(shí)能實(shí)時(shí)監(jiān)控正在加工位置的變化。
[
【發(fā)明內(nèi)容】
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[0004]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種與三維振鏡同軸的CCD視覺(jué)成像裝置，能夠?qū)θS振鏡所覆蓋掃描空間的任意位置進(jìn)行圖形獲取，并且能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控正在加工位置的準(zhǔn)確性和加工效果圖像。
[0005]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是，一種與三維振鏡同軸的CCD視覺(jué)成像裝置，包括三維振鏡和CCD、f-θ鏡、LED光源、合束鏡、濾光片和變焦成像鏡頭；激光透過(guò)合束鏡，經(jīng)三維振鏡后入射到f_ Θ鏡上，聚焦在工件的某一點(diǎn)上；LED光源發(fā)出的LED光照射在該點(diǎn)附近，被工件表面反射進(jìn)入f_ Θ鏡，經(jīng)三維振鏡后，被合束鏡反射，透過(guò)濾光片，由變焦成像鏡頭聚焦在CCD上形成圖像。
[0006]以上所述的與三維振鏡同軸的CCD視覺(jué)成像裝置，所述的三維振鏡包括振鏡和動(dòng)態(tài)聚焦鏡頭，透過(guò)合束鏡的激光經(jīng)過(guò)動(dòng)態(tài)聚焦鏡頭，被振鏡偏轉(zhuǎn)后入射到Θ鏡上；從f- Θ鏡出射的LED光被振鏡偏轉(zhuǎn)后，經(jīng)過(guò)動(dòng)態(tài)聚焦鏡頭射到合束鏡上。
[0007]以上所述的與三維振鏡同軸的CXD視覺(jué)成像裝置，所述的f_ Θ鏡是對(duì)激光和LED光的波長(zhǎng)消色差的f- θ鏡。
[0008]以上所述的與三維振鏡同軸的CCD視覺(jué)成像裝置，激光透對(duì)合束鏡的入射角為45°，LED光對(duì)合束鏡的入射角和出射角分別為45°。
[0009]以上所述的與三維振鏡同軸的CCD視覺(jué)成像裝置，所述的濾光片是只透射LED光，而將其他波長(zhǎng)光濾除的濾光片。
[0010]本實(shí)用新型與振鏡同軸CXD視覺(jué)成像裝置能夠?qū)θS振鏡所覆蓋掃描空間的任意位置進(jìn)行圖形獲取，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控正在加工位置的準(zhǔn)確性和加工效果。[【附圖說(shuō)明】]
[0011]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0012]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例與三維振鏡同軸的CXD視覺(jué)成像裝置的示意圖。
[【具體實(shí)施方式】]
[0013]本實(shí)用新型實(shí)施例與三維振鏡同軸的CXD視覺(jué)成像裝置的結(jié)構(gòu)原理如圖1所示，包括三維振鏡和CXD、f-θ鏡1、LED光源2、合束鏡3、濾光片4和變焦成像鏡頭5 ;激光透過(guò)合束鏡3，經(jīng)三維振鏡后入射到f-θ鏡I上，聚焦在工件的某一點(diǎn)上；LED光源2發(fā)出的LED光照射在該點(diǎn)附近，被工件表面反射進(jìn)入f_ Θ鏡I，經(jīng)三維振鏡后，被合束鏡3反射，透過(guò)濾光片4，由變焦成像鏡頭5聚焦在CCD上形成圖像。
[0014]其中，三維振鏡包括振鏡6和動(dòng)態(tài)聚焦鏡頭7，動(dòng)態(tài)聚焦鏡頭7是一個(gè)通過(guò)內(nèi)部電機(jī)驅(qū)動(dòng)內(nèi)部鏡片，上下移動(dòng)振鏡6焦平面的鏡頭，且動(dòng)態(tài)聚焦鏡頭7對(duì)LED光和激光具有接近衍射極限的成像性能，波像差小于十六分之一波長(zhǎng)。透過(guò)合束鏡3的激光經(jīng)過(guò)動(dòng)態(tài)聚焦鏡頭7，被振鏡6偏轉(zhuǎn)后入射到f-θ鏡I上；從f- Θ鏡I出射的LED光被振鏡6偏轉(zhuǎn)后，經(jīng)過(guò)動(dòng)態(tài)聚焦鏡頭7射到合束鏡3上。
[0015]f-θ鏡I是消色差的f-θ鏡，能夠?qū)ED光和激光消色差，且對(duì)LED光具有接近衍射極限的成像性能，波像差小于八分之一波長(zhǎng)。
[0016]合束鏡3是能夠?qū)す獠ㄩL(zhǎng)透射，對(duì)LED光反射的鏡片，激光透對(duì)合束鏡3的入射角為45°，LED光對(duì)合束鏡3的入射角和出射角分別為45°。
[0017]濾光片4只透射LED光，而將激光和CXD響應(yīng)范圍內(nèi)的其他波長(zhǎng)光濾除片。
[0018]變焦成像鏡頭5能夠?qū)⒓す饨裹c(diǎn)附近反射的LED光聚焦成像在CCD上，在調(diào)節(jié)激光光路后，使激光聚焦在振鏡掃描空間的中間焦平面位置上時(shí)，調(diào)焦使CCD獲取到最清晰的圖像，如此才可實(shí)現(xiàn)CCD成像光路和激光光路同軸，實(shí)時(shí)獲取激光加工點(diǎn)附近的圖像。
[0019]本實(shí)用新型以上實(shí)施例的三維振鏡包含振鏡6和動(dòng)態(tài)聚焦鏡頭7，動(dòng)態(tài)聚焦鏡頭7必須是對(duì)激光和LED光具有接近衍射極限的光學(xué)成像性能，波像差小于十六分之一波長(zhǎng)；f-θ鏡I的特征是其為消色差f-θ鏡，同時(shí)對(duì)激光波長(zhǎng)和LED光波長(zhǎng)有很小的像差，并且接近于衍射極限，波像差小于八分之一波長(zhǎng)；合束鏡3能使激光透過(guò)，而LED光發(fā)生反射；濾光片4只透過(guò)LED光，激光波長(zhǎng)以及在CCD響應(yīng)波長(zhǎng)范圍內(nèi)的其他波長(zhǎng)都不能透過(guò)，如此CCD只接受來(lái)自于LED的光。經(jīng)過(guò)精細(xì)調(diào)節(jié)，可以使激光與CCD成像的光路同軸，即激光透過(guò)合束鏡3，經(jīng)過(guò)動(dòng)態(tài)聚焦鏡頭7，被振鏡6偏轉(zhuǎn)后入射到f- Θ鏡I上，聚焦在焦平面上；動(dòng)態(tài)聚焦鏡頭7可以通過(guò)內(nèi)部電機(jī)驅(qū)動(dòng)內(nèi)部鏡片的運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)變焦，從而上下移動(dòng)焦平面的位置，振鏡6掃描場(chǎng)隨著焦平面上下移動(dòng)而形成的體積即為三維振鏡的掃描空間。當(dāng)激光被聚焦在掃描空間內(nèi)被加工件某一點(diǎn)時(shí)，同時(shí)LED光照射在該點(diǎn)附近，被加工件表面反射進(jìn)入Θ鏡1，經(jīng)三維振鏡在合束鏡3上被反射，濾光片4濾除激光和CXD響應(yīng)波長(zhǎng)范圍內(nèi)的其他波長(zhǎng)光后，LED光被變焦成像鏡頭5聚焦在CCD上，從而得到被加工件附近的圖像。變焦成像鏡頭5在激光光路調(diào)節(jié)完成后，使激光焦平面處于掃描空間的中間位置時(shí)，調(diào)焦使CCD得到最為清晰的圖像。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種與三維振鏡同軸的CCD視覺(jué)成像裝置，包括三維振鏡和CCD，其特征在于，包括f- Θ鏡、LED光源、合束鏡、濾光片和變焦成像鏡頭；激光透過(guò)合束鏡，經(jīng)三維振鏡后入射到f- Θ鏡上，聚焦在工件的某一點(diǎn)上；LED光源發(fā)出的LED光照射在該點(diǎn)附近，被工件表面反射進(jìn)入Θ鏡，經(jīng)三維振鏡后，被合束鏡反射，透過(guò)濾光片，由變焦成像鏡頭聚焦在CCD上形成圖像。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的與三維振鏡同軸的CCD視覺(jué)成像裝置，其特征在于，所述的三維振鏡包括振鏡和動(dòng)態(tài)聚焦鏡頭，透過(guò)合束鏡的激光經(jīng)過(guò)動(dòng)態(tài)聚焦鏡頭，被振鏡偏轉(zhuǎn)后入射到f_ Θ鏡上；從f_ Θ鏡出射的LED光被振鏡偏轉(zhuǎn)后，經(jīng)過(guò)動(dòng)態(tài)聚焦鏡頭射到合束鏡上。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的與三維振鏡同軸的CCD視覺(jué)成像裝置，其特征在于，所述的f- Θ鏡是對(duì)激光和LED光的波長(zhǎng)消色差的f_ Θ鏡。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的與三維振鏡同軸的CCD視覺(jué)成像裝置，其特征在于，激光透對(duì)合束鏡的入射角為45°，LED光對(duì)合束鏡的入射角和出射角分別為45°。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的與三維振鏡同軸的CCD視覺(jué)成像裝置，其特征在于，所述的濾光片是只透射LED光，而將其他波長(zhǎng)光濾除的濾光片。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種與三維振鏡同軸的CCD視覺(jué)成像裝置，包括三維振鏡和CCD、f-θ鏡、LED光源、合束鏡、濾光片和變焦成像鏡頭；激光透過(guò)合束鏡，經(jīng)三維振鏡后入射到f-θ鏡上，聚焦在工件的某一點(diǎn)上；LED光源發(fā)出的LED光照射在該點(diǎn)附近，被工件表面反射進(jìn)入f-θ鏡，經(jīng)三維振鏡后，被合束鏡反射，透過(guò)濾光片，由變焦成像鏡頭聚焦在CCD上形成圖像。本實(shí)用新型能夠?qū)θS振鏡所覆蓋掃描空間的任意位置進(jìn)行圖形獲取，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控正在加工位置的準(zhǔn)確性和加工效果。
【IPC分類】B23K26/03, B23K26/042
【公開(kāi)號(hào)】CN204800146
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520140602
【發(fā)明人】馮廣智, 郭歲延
【申請(qǐng)人】深圳市奧華激光科技有限公司
【公開(kāi)日】2015年11月25日
【申請(qǐng)日】2015年3月12日