專利名稱：激光雕刻系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)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(shù)：
目前，業(yè)界針對(duì)激光雕刻的應(yīng)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(biāo)記"，即在產(chǎn)品表面上 雕刻圖案、文字及導(dǎo)電位等。雙面激光雕刻是用兩臺(tái)雕刻機(jī)， 一臺(tái) 雕刻待雕刻產(chǎn)品正面， 一臺(tái)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(yīng)用通常通過(guò)定位治具來(lái)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(yīng)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(hào)，該圖像 處理器與圖像捕捉器電連接以接收?qǐng)D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(hào)，并預(yù)存預(yù)雕刻圖形的基準(zhǔn)坐標(biāo)及生成預(yù)雕
刻圖形的捕捉坐標(biāo)，該圖 <象處理器將預(yù)雕刻圖形的捕捉坐標(biāo)與基準(zhǔn) 坐標(biāo)作比較，并根據(jù)比較結(jié)果調(diào)整預(yù)雕刻圖形的捕捉坐標(biāo)及啟動(dòng)激 光發(fā)射裝置進(jìn)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(yù)雕刻圖形以及控制激光發(fā)射裝置的雕刻頻率、強(qiáng)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(duì)待雕刻產(chǎn)品進(jìn)行雕刻。一種應(yīng)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(tái)上； 圖像處理器預(yù)存預(yù)雕刻圖形的基準(zhǔn)坐標(biāo)；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(hào)，然后將該顯著形狀特征 數(shù)字信號(hào)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(hào)，并生成預(yù)雕刻圖形的 捕捉坐標(biāo)；該圖像處理器將預(yù)雕刻圖形的捕捉坐標(biāo)與基準(zhǔn)坐標(biāo)作比較若 預(yù)雕刻圖形的捕捉坐標(biāo)與基準(zhǔn)坐標(biāo)相符，圖像處理器則會(huì)發(fā)出指令 信號(hào)給雕刻控制單元以啟動(dòng)激光發(fā)射裝置進(jìn)行雕刻；若預(yù)雕刻圖形 的捕捉坐標(biāo)與基準(zhǔn)坐標(biāo)不相符，圖像處理器將會(huì)自動(dòng)調(diào)整坐標(biāo)位差 直至預(yù)雕刻圖形的捕捉坐標(biāo)與基準(zhǔn)坐標(biāo)相符，然后發(fā)出指令信號(hào)給 雕刻控制單元以啟動(dòng)激光發(fā)射裝置進(jìn)行雕刻。相較現(xiàn)有技術(shù)，所述激光雕刻系統(tǒng)是一閉環(huán)控制系統(tǒng)，其可以 通過(guò)自動(dòng)調(diào)整坐標(biāo)位差來(lái)糾正預(yù)雕刻圖形的捕捉坐標(biāo)與基準(zhǔn)坐標(biāo)的 坐標(biāo)偏差，排除了定位治具精度、人為操作因素和產(chǎn)品對(duì)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(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖l所示，本發(fā)明激光雕刻系統(tǒng)的一較佳實(shí)施例，其包括一工作臺(tái)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(tái)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(jī)及一照明光源，如發(fā)光二 極管。該高分辨率攝像機(jī)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(hào)。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(kāi)始前預(yù)存有一預(yù)雕刻圖形的基準(zhǔn)坐標(biāo)。 預(yù)雕刻圖形的基準(zhǔn)坐標(biāo)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(zhǔn)建立一基準(zhǔn)坐標(biāo)系，然后通過(guò)調(diào)節(jié)預(yù)雕刻圖形的坐標(biāo)直至預(yù)雕刻 圖形能雕刻在待雕刻產(chǎn)品16的預(yù)設(shè)位置上，圖像處理器13將此時(shí) 預(yù)雕刻圖形的坐標(biāo)錄入其內(nèi)，該坐標(biāo)即為預(yù)雕刻圖形的基準(zhǔn)坐標(biāo)。開(kāi)始雕刻待雕刻產(chǎn)品16時(shí)，圖像處理器13接收?qǐng)D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(hào)，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(yù)存預(yù)雕刻圖形 的基準(zhǔn)坐標(biāo)時(shí)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(zhǔn)生成一預(yù)雕刻圖形的捕捉坐標(biāo)，之后，圖像處理器13 將預(yù)雕刻圖形的捕捉坐標(biāo)與預(yù)存的預(yù)雕刻圖形的基準(zhǔn)坐標(biāo)作比較 若預(yù)雕刻圖形的捕捉坐標(biāo)與基準(zhǔn)坐標(biāo)相符，圖像處理器13則會(huì)發(fā)出 指令信號(hào)給雕刻控制單元14以啟動(dòng)激光發(fā)射裝置15進(jìn)行雕刻；若 預(yù)雕刻圖形的捕捉坐標(biāo)與基準(zhǔn)坐標(biāo)不相符，圖像處理器13將會(huì)自動(dòng) 調(diào)整坐標(biāo)位差直至預(yù)雕刻圖形的捕捉坐標(biāo)與基準(zhǔn)坐標(biāo)相符，然后發(fā) 出指令給激光雕刻控制單元14以啟動(dòng)激光發(fā)射裝置15進(jìn)行雕刻。該雕刻控制單元14用于編輯制作預(yù)雕刻圖形、控制激光發(fā)射裝 置15的雕刻頻率、強(qiáng)度及速度等。編輯制作預(yù)雕刻圖形是指應(yīng)用圖 象掃描儀等圖象采集設(shè)備進(jìn)行預(yù)雕刻圖形的釆集及編輯等操作。控 制雕刻的頻率、強(qiáng)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(xì)膩程度。激光發(fā)射裝置15用于發(fā)射激光以對(duì)待雕刻產(chǎn)品16進(jìn)行雕刻操作。使用該激光雕刻系統(tǒng)對(duì)一待雕刻產(chǎn)品16進(jìn)行激光雕刻時(shí)，其包 括以下步驟將待雕刻產(chǎn)品16固定在工作臺(tái)11上；圖像處理器13預(yù)存一預(yù)雕刻圖形的基準(zhǔn)坐標(biāo)；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(hào)，然后將該顯著形狀 特征數(shù)字信號(hào)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(hào)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(zhǔn)生成一 預(yù)雕刻圖形的捕捉坐標(biāo)；圖像處理器13將預(yù)雕刻圖形的捕捉坐標(biāo)與基準(zhǔn)坐標(biāo)作比較若 預(yù)雕刻圖形的捕捉坐標(biāo)與基準(zhǔn)坐標(biāo)相符，圖像處理器13將會(huì)發(fā)出指 令信號(hào)給雕刻控制單元14以啟動(dòng)激光發(fā)射裝置15進(jìn)行雕刻；若預(yù) 雕刻圖形的捕捉坐標(biāo)與基準(zhǔn)坐標(biāo)不相符，圖像處理器13將會(huì)自動(dòng)調(diào) 整坐標(biāo)位差直至預(yù)雕刻圖形的捕捉坐標(biāo)與基準(zhǔn)坐標(biāo)相符，然后發(fā)出 指令信號(hào)給雕刻控制單元14以啟動(dòng)激光發(fā)射裝置15進(jìn)行雕刻。雕刻若干同一種產(chǎn)品時(shí)，雕刻第一個(gè)產(chǎn)品需預(yù)存該預(yù)雕刻圖形 的基準(zhǔn)坐標(biāo)，而之后則不需預(yù)存預(yù)雕刻圖形的基準(zhǔn)坐標(biāo)。可以理解，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(zhǔn)地對(duì)待雕刻產(chǎn)品16進(jìn)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(shí)現(xiàn)待雕刻產(chǎn) 品16雙面同心度精度要求高的雕刻。本實(shí)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(guò)自動(dòng) 調(diào)整坐標(biāo)位差來(lái)糾正預(yù)雕刻圖形的捕捉坐標(biāo)與圖像處理器13預(yù)存 的預(yù)雕刻圖形的基準(zhǔn)坐標(biāo)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(duì)位精度因素的影響，并大大提高了產(chǎn)品 雕刻效率。
權(quán)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(hào)，該圖像處理器與圖像捕捉器電連接以接收?qǐng)D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(hào)，并預(yù)存預(yù)雕刻圖形的基準(zhǔn)坐標(biāo)及生成預(yù)雕刻圖形的捕捉坐標(biāo)，該圖像處理器將預(yù)雕刻圖形的捕捉坐標(biāo)與基準(zhǔn)坐標(biāo)作比較，并根據(jù)比較結(jié)果調(diào)整預(yù)雕刻圖形的捕捉坐標(biāo)及啟動(dòng)激光發(fā)射裝置進(jìn)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(yù)雕刻圖形以及控制激光發(fā)射裝置的雕刻頻率、強(qiáng)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(duì)待雕刻產(chǎn)品進(jìn)行雕刻。
2. 如權(quán)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(yù)雕刻圖形的捕捉坐標(biāo)與基準(zhǔn)坐標(biāo)作如下比較當(dāng)預(yù)雕刻 圖形的捕捉坐標(biāo)與基準(zhǔn)坐標(biāo)相符，圖像處理器發(fā)出指令信號(hào)給雕刻 控制單元以啟動(dòng)激光發(fā)射裝置進(jìn)行雕刻；當(dāng)預(yù)雕刻圖形的捕捉坐標(biāo) 與基準(zhǔn)坐標(biāo)不一致，圖像處理器自動(dòng)調(diào)整坐標(biāo)位差直至預(yù)雕刻圖形 的捕捉坐標(biāo)與基準(zhǔn)坐標(biāo) 一 致。
3. 如權(quán)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(tái)，其具有一用于固定待雕刻產(chǎn)品的定位裝 置。
4. 如權(quán)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(jī)，用于捕捉待雕刻產(chǎn)品。
5. 如權(quán)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(yīng)用權(quán)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(tái)上；圖像處理器上預(yù)存預(yù)雕刻圖形的基準(zhǔn)坐標(biāo)；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(hào)，然后將該顯著形狀特征 數(shù)字信號(hào)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(hào)，并生成預(yù)雕刻圖形的 捕捉坐標(biāo)；該圖像處理器將預(yù)雕刻圖形的捕捉坐標(biāo)與圖像處理器預(yù)存的預(yù) 雕刻圖形的基準(zhǔn)坐標(biāo)作比較若預(yù)雕刻圖形的捕捉坐標(biāo)與基準(zhǔn)坐標(biāo) 相符，圖像處理器則會(huì)發(fā)出指令信號(hào)給雕刻控制單元以啟動(dòng)激光發(fā) 射裝置進(jìn)行雕刻；若預(yù)雕刻圖形的捕捉坐標(biāo)與基準(zhǔn)坐標(biāo)不相符，圖 像處理器將會(huì)自動(dòng)調(diào)整坐標(biāo)位差直至預(yù)雕刻圖形的捕捉坐標(biāo)與基準(zhǔn) 坐標(biāo)相符，然后發(fā)出指令信號(hào)給雕刻控制單元以啟動(dòng)激光發(fā)射裝置 進(jìn)行雕刻。
7.如權(quán)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(yù)存預(yù)雕刻圖形的基準(zhǔn)坐標(biāo)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(zhǔn)建立 一 基準(zhǔn)坐標(biāo)系；通過(guò)調(diào)節(jié)預(yù)雕刻圖形的坐標(biāo)直至預(yù)雕刻圖形能雕刻在待雕刻產(chǎn)品的預(yù)設(shè)位置上；圖像處理器將此時(shí)預(yù)雕刻圖形的坐標(biāo)錄入其內(nèi)，從而得到所述基準(zhǔn)坐標(biāo)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)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(hào)，并預(yù)存預(yù)雕刻圖形的基準(zhǔn)坐標(biāo)和建立預(yù)雕刻圖形的捕捉坐標(biāo)，然后對(duì)預(yù)雕刻圖形的基準(zhǔn)坐標(biāo)和捕捉坐標(biāo)進(jìn)行比較并根據(jù)比較結(jié)果啟動(dòng)雕刻控制單元進(jìn)行雕刻；一雕刻控制單元，用于編輯制作預(yù)雕刻圖形、控制雕刻的頻率、強(qiáng)度及速度；一激光發(fā)射裝置，其用于發(fā)射激光以對(duì)待雕刻產(chǎn)品進(jìn)行雕刻操作。
文檔編號(hào)B44B3/00GK101209641SQ20061006462
公開(kāi)日2008年7月2日 申請(qǐng)日期2006年12月29日 優(yōu)先權(quán)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(qǐng)人:深圳富泰宏精密工業(yè)有限公司