一种激光加工的监测系统

技术领域

本发明涉及近红外激光加工监控领域，特别是涉及一种激光加工的监测系统。

背景技术

激光加工技术是利用激光束，对材料进行切割、焊接、表面处理、打孔及微加工等的一门加工技术。在激光加工领域，激光束对材料的每一加工步骤都将改变材料的形貌，即每一加工步骤都将决定成型后产品的质量。为了在产品质量不达标时，能够及时发现激光加工流程的问题，需要实时对激光加工过程进行监控。

在现有技术中，因为激光器和摄像机都占据一定的空间，无法同轴线进行布置，彼此之间存在干涉。为了使得摄像机和激光器之间相互避让，通常将激光器和摄像头以不同的角度对准加工平台，以对激光加工过程进行监控，但存在着工件表面亮度差别大而导致成像清晰度模糊的问题。因此，存在待改进之处。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种激光加工的监测系统，用以解决摄像机和激光器之间相互避让导致成像清晰度模糊的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种激光加工的监测系统，包括：

主控模块；

多个记录模块，与所述主控模块电性连接；以及

多个成像单元，每个所述成像单元与一个所述记录模块电性连接，一个所述成像单元包括：

激光器，其发射端朝向工作平台；

第一反射镜，位于所述激光器和所述工作平台之间；

第二反射镜，位于所述第一反射镜的一侧；以及

录像机，位于所述第二反射镜的一侧，所述工作平台上的光线，经过所述第一反射镜、所述第二反射镜反射后，朝向所述录像机。

在本发明一实施例中，所述激光束的方向与所述录像机的拍摄方向平行。

在本发明一实施例中，所述激光器、所述第一反射镜、所述第二反射镜和所述录像机安装于同一壳体上。

在本发明一实施例中，所述成像单元还包括投光灯，所述投光灯的发射端朝向所述工作平台。

在本发明一实施例中，所述投光灯位于所述第二反射镜的一侧，所述投光灯的照射光依次经过所述第二反射镜、所述第一反射镜进行反射。

在本发明一实施例中，所述投光灯、所述第二反射镜、所述第一反射镜位于水平方向上。

在本发明一实施例中，所述激光器、所述第一反射镜、所述工作平台位于竖直方向上。

在本发明一实施例中，所述第一反射镜和所述第二反射镜相互平行。

在本发明一实施例中，所述第一反射镜与水平方向的夹角在42°～48°之间，所述第二反射镜与水平方向的夹角在42°～48°之间。

在本发明一实施例中，多个所述成像单元设置为一个成像模块，一个所述成像模块与一个所述记录模块电性连接。

如上所述，本发明的一种激光加工的监测系统，具有以下有益效果：可提高激光工作时的成像清晰度，并具有适用范围广、观测精度高的优点

附图说明

图1显示为本发明一种激光加工的监测系统的连接示意图。

图2显示为本发明中成像单元的一结构示意图。

图3显示为本发明中成像单元的一立体示意图。

图4显示为本发明中成像单元的又一结构示意图。

元件标号说明

10、主控模块；20、记录模块；30、成像模块；40、工作平台；

300、成像单元；310、激光器；320、第一反射镜；330、第二反射镜；340、录像机；350、投光灯。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。还应当理解，本发明实施例中使用的术语是为了描述特定的具体实施方案，而不是为了限制本发明的保护范围。下列实施例中未注明具体条件的试验方法，通常按照常规条件，或者按照各制造商所建议的条件。

请参阅图1至图4。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

请参阅图1至图4，本发明提供一种激光加工的监测系统，可应用于视觉监控系统在近红外激光工作领域中，例如，可应用在激光作业实时监控系统中。本发明在监测过程中成像无形变，激光工作区域的成像清晰明显。本发明可实现对工业相机群体进行同步访问，或者对工业相机群体进行参数的变更设置，具有多设备多画面同步管理的功能，多路频道可同步回放和倒放，并且可自动清理硬盘空间。下面通过具体的实施例进行详细的描述。

请参阅图1所示，在本发明一实施例中，本发明提出一种激光加工的监测系统，可包括主控模块10、记录模块20、成像模块30。其中，主控模块10可为计算机，主控模块10可与外界的I/O(input，输入口/output，输出口)电性连接，以接收输入指令或者发送输出指令。记录模块20可为存储器，可用于存储监测视频，将激光加工过程进行录像，以进行后期的回放查找。记录模块20的数量可为多个，多个记录模块20与主控模块10电性连接。成像模块30的数量可为多个，一个成像模块30可与一个记录模块20电性连接，即一个记录模块20对应的记录存储一个成像模块30的录像视频。一个成像模块30可包括多个成像单元300，即多个成像单元300可与同一个记录模块20电性连接。

请参阅图2和图3所示，在本发明一实施例中，一个成像单元300可包括激光器310、第一反射镜320、第二反射镜330和录像机340，其中，激光器310可发射激光束至工作平台40，以对工作平台40上的待加工件进行加工，激光器310的输入端，可通过外部的机械手臂进行夹持，以实现对工作平台40上的待加工件进行自动化控制。第一反射镜320可位于激光器310和工作平台40之间，第一反射镜320可将工作平台40加工场景的景象光线进行反射。第二反射镜330可位于第一反射镜320的一侧位置处，第二反射镜330可将第一反射镜320反射的光线进行再次进行反射。录像机340可位于第二反射镜330的一侧位置处，工作平台40加工场景的景象光线，在经过第一反射镜320、第二反射镜330反射后，可照射录像机340。

请参阅图2和图3所示，在本发明一实施例中，在一个成像单元30中，激光器310发射激光束的照射方向，与录像机340的拍摄方向相互平行。即在激光束垂直于待加工件进行作业时，录像机340也是以激光束中心进行摄像录制，可同轴观测激光束工作区域内的工况变化，实现从激光束的视角对激光工作过程进行监控。录像机340在成像过程中，不会产生拍摄景象发生改变的情况。本发明可实现激光束工作区域和工作平台40表面均成像清晰明显，客服了工件表面亮度差别大而造成的成像清晰度模糊的问题。为了更好的保证录像机340同轴观测激光束工作区域内的工况变化，如图3所示，可将激光器310、第一反射镜320、第二反射镜330和录像机340安装于同一壳体上，以保证激光器310、第一反射镜320、第二反射镜330和录像机340彼此之间的位置相对固定。

请参阅图4所示，在本发明一实施例中，在一个成像单元300中，成像单元300可还包括投光灯350，可用于照射工作平台40。在激光加工的监测系统处于夜晚或者光线昏暗的环境中，为了能够保证录像机340能够正常的对激光束加工过程进行监控，投光灯350起到照明的作用。但是通常情况下，激光束对不同待加工件的加工方式不同，因此激光器310和加工平台40之间的高度也会随之变化，投光灯350为了照射工作平台40，也需要不断的调整照射角度。为了使得投光灯350不必每次都进行调整角度的操作，将投光灯350设置于第二反射镜330的一侧位置处，投光灯350的照射光依次经过第二反射镜330、第一反射镜320进行反射，然后照射至工作平台40上。即投光灯350通过第二反射镜330、第一反射镜320的反射作用，实现将光源照射至工作平台40上，以提高工作平台40上的视野亮度。

请参阅图4所示，在本发明一实施例中，在一个成像单元300中，透光灯350、第二反射镜330、第一反射镜320可位于水平直线上。激光器310、第一反射镜320、工作平台40可位于竖直直线上，工作平台40位于水平面上，录像机340可位于激光器310的一侧位置处。激光器310可垂直照射工作平台40，以对待加工件进行垂直加工，录像机340以激光束为中心进行录制，录像机340对工作平台40以俯视角度进行录像存储。第一反射镜320和第二反射镜330可相互平行布置，并且第一反射镜320与水平面的夹角在42°～48°之间，第二反射镜330与水平面的夹角在42°～48°之间。

请参阅图1所示，在本发明一实施例中，软件系统可为设置带有用户界面的监测系统，监测系统为计算机控制系统，可包括主控模块10、记录模块20、成像模块30。通过用户界面实现对记录模块20和所有硬件的控制。用户界面中可包括了如下的四种模式：实时模式，录像模式，回放模式，设置模式。实时模式用于调试时实时监控状态，显示了录像机340的监控状态，以及硬盘空间使用状况等，实时模式下可以进行单个成像单元300模式查看细节，也可以进行多个成像单元300浏览模式，总览整体。录像模式为正常工作状态，录像机340进行视频录像。回放模式是人为介入后进行视频追踪使用，可以根据日期和时间进行选择回放，同步多个成像单元300同时回放功能。设置模式为相关参数设置，涉及对所有录像机进行的参数设置，相机触发信号的设置，视频格式转换等。

请参阅图1所示，在本发明一实施例中，主控模块10与记录模块20通过光纤相连，进行指令和数据传输。记录模块20与成像模块30通过线缆连接，进行指令和数据传输。当主控模块10收到外部IO(input，输入口/output，输出口)信号时，发出指令给记录模块20，进行录像、存储以及停止。主控模块10也可发送指定给录像机340对工业相机进行参数设置，以及对录像文件进行处理，数据在此过程中进行增删。同时用户也可通过主控模块10的用户界面查看记录的录像文件等相关操作。对于成像单元300内的激光工作和录像记录是通过同轴光路的安排得以实现，从激光的视角实现对激光工作过程的监控。激光加工的监测系统是由硬软件构成的一体化系统，在近红外激光工作的场景中均可使用，适用性广泛。本发明与IO交互自动运行，观测精度高，以其自身优势，在激光加工的特殊作业场景中发挥了重要作用。

综上所述，本发明提出一种激光加工的监测系统，可提高激光工作时的成像清晰度，并具有适用范围广、观测精度高的优点。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用以限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

本文已经在总体上将系统和方法描述为有助于理解本发明的细节。此外，已经给出了各种具体细节以提供本发明实施例的总体理解。然而，相关领域的技术人员将会认识到，本发明的实施例可以在没有一个或多个具体细节的情况下进行实践，或者利用其它装置、系统、配件、方法、组件、材料、部分等进行实践。在其它情况下，并未特别示出或详细描述公知结构、材料和/或操作以避免对本发明实施例的各方面造成混淆。