一种多功能视觉定位激光主梁系统论文和设计-巩喜然

全文摘要

本实用新型公开了一种多功能视觉定位激光主梁系统，包括激光系统、大视野CCD系统、与大视野CCD系统相适配的大视野光源、小视野CCD系统、与小视野CCD系统相适配的小视野光源，所述小视野CCD系统的分辨率高于所述大视野CCD系统，通过所述大视野CCD系统和所述小视野CCD系统共同比对，确定加工路径。本实用新型的有益效果是：通过激光系统、大视野CCD系统和小视野CCD系统三者的相互配合，将MARK点定位方法和图像拍照方法兼容于该主梁系统；针对于不同的加工产品和不同加工精度需求的产品，运用这两种传统的激光加工方法，提高产品的加工工艺精度。

主设计要求

1.一种多功能视觉定位激光主梁系统，其特征在于，包括激光系统、大视野CCD系统、与大视野CCD系统相适配的大视野光源、小视野CCD系统、与小视野CCD系统相适配的小视野光源，所述小视野CCD系统的分辨率高于所述大视野CCD系统，通过所述大视野CCD系统和所述小视野CCD系统共同比对，确定加工路径。

设计方案

2.根据权利要求1所述的一种多功能视觉定位激光主梁系统，其特征在于，所述主梁系统还设置有转接板，大视野CCD系统和小视野CCD系统均固定于所述转接板。

3.根据权利要求2所述的一种多功能视觉定位激光主梁系统，其特征在于，所述激光系统包括激光器、聚焦镜、振镜、调光组件、准直镜和透反镜；调光组件、准直镜、振镜、聚焦镜以及透反镜顺次位于激光系统的出射光路上。

4.根据权利要求3所述的一种多功能视觉定位激光主梁系统，其特征在于，所述聚焦镜与振镜固定连接，振镜通过机加件固定于转接板，透反镜垂直固定于转接板。

5.根据权利要求4所述的一种多功能视觉定位激光主梁系统，其特征在于，所述激光器发出的激光通过调光组件而垂直于激光器前端面，然后通过准直镜进行准直，再通过振镜改变激光方向，再通过聚焦镜进行聚焦，最后通过透反镜而与大视野CCD系统视野同向。

6.根据权利要求1—5任意一项所述的一种多功能视觉定位激光主梁系统，其特征在于，所述多功能视觉定位激光主梁系统还设置有预览模块。

7.根据权利要求6所述的一种多功能视觉定位激光主梁系统，其特征在于，所述预览模块包括驱动机构、传动机构和摇臂；所述摇臂的侧面设置有限位槽、自由端设置有红光发射装置；所述传动机构包括摆杆和连接件，所述摆杆上设置有第一安装孔以及第二安装孔，所述连接件穿过所述第一安装孔后容纳于所述限位槽，所述驱动机构的输出轴伸入所述第二安装孔；驱动机构带动所述摆杆围绕所述输出轴旋转，所述摆杆的旋转带动所述连接件摆动，所述连接件的摆动带动所述摇臂抬起或放下。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及印刷电路板的制作技术领域，特别涉及一种多功能视觉定位激光主梁系统。

背景技术

目前，随着智能型产品的飞速发展，产品的集成度越来越高，PCB板作为智能型产品的核心部件之一，其体积大小不一且形状各异，内部点胶工艺越来越复杂，且集成度越来越高，这就对除胶工艺的加工精度提出了新的挑战。而对于传统的激光加工方法，针对较大尺寸的产品，最直接的方法是采用较大视野的镜头，通过对除胶轮廓的拍照及图形处理形成激光的加工路径，对于超过镜头视野的产品，通常采用将产品固定在二维平台上，通过产品的移动对产品分块拍照，以拼接的方式形成所有附件的加工，但拼接图形容易产生误差，因此会采用比较大视野的镜头以减少拼接次数，但大视野的镜头分辨率较低，且价格比较昂贵。

另外一种传统的加工方法是采用定位MARK点的形式进行加工产品的定位，通过产品上固定的MARK点位置进行CCD拍照识别，然后套用固定打标模板直接形成除胶加工轨迹。此方法需要产品的一致性较高，但要求镜头为小视野且需分辨率较高。

如何采用一种主梁系统兼容上述两种加工方法，使得镜头视野内的产品可以直接拍照抓取除胶轮廓行程加工路径，同时使得抓取的轮廓具有可编辑功能，保证加工精度；而对于超过视野内的产品进行抓取MARK点进行套用模板加工。使该主梁满足现市场变化多样的产品，已然成为现阶段激光加工的一大需求。

实用新型内容

为克服上述技术中激光加工系统中无法兼容两种加工方法的缺陷，本实用新型提出一种多功能视觉定位激光主梁系统，其功能是通过如下技术方案实现的。

一种多功能视觉定位激光主梁系统，包括激光系统、大视野CCD系统、与大视野CCD系统相适配的大视野光源、小视野CCD系统、与小视野CCD系统相适配的小视野光源，所述小视野CCD系统的分辨率高于所述大视野CCD系统，通过所述大视野CCD系统和所述小视野CCD系统共同比对，确定加工路径。

进一步的，所述主梁系统还设置有转接板，大视野CCD系统和小视野CCD系统均固定于所述转接板。

进一步的，所述激光系统包括激光器、聚焦镜、振镜、调光组件、准直镜和透反镜；调光组件、准直镜、振镜、聚焦镜以及透反镜顺次位于激光系统的出射光路上。

进一步的，所述聚焦镜与振镜固定连接，振镜通过机加件固定于转接板，透反镜垂直固定于转接板。

进一步的，所述激光器发出的激光通过调光组件而垂直于激光器前端面，然后通过准直镜进行准直，再通过振镜改变激光方向，再通过聚焦镜进行聚焦，最后通过透反镜而与大视野CCD系统视野同向。

进一步的，所述多功能视觉定位激光主梁系统还设置有预览模块。

进一步的，所述预览模块包括驱动机构、传动机构和摇臂；所述摇臂的侧面设置有限位槽、自由端设置有红光发射装置；所述传动机构包括摆杆和连接件，所述摆杆上设置有第一安装孔以及第二安装孔，所述连接件穿过所述第一安装孔后容纳于所述限位槽，所述驱动机构的输出轴伸入所述第二安装孔；驱动机构带动所述摆杆围绕所述输出轴旋转，所述摆杆的旋转带动所述连接件摆动，所述连接件的摆动带动所述摇臂抬起或放下。

本实用新型的有益效果是：

通过激光系统、大视野CCD系统和小视野CCD系统三者的相互配合，将MARK点定位方法和图像拍照方法兼容于该主梁系统；针对于不同的加工产品和不同加工精度需求的产品，运用这两种传统的激光加工方法，提高产品的加工工艺精度。

附图说明

图1是本实用新型具体实施例立体结构示意图。

图2是本实用新型具体实施例侧面结构示意图。

图3是本实用新型具体实施例中激光路线示意图。

图4是本实用新型具体实施例的预览模块结构示意图。

图5是本实用新型具体实施例的预览模块爆炸结构示意图。

图6是本实用新型具体实施例中传动机构结构示意图。

其中：1—激光系统；11—聚焦镜；12—振镜；13—激光器；14—调光组件；15—准直镜；2—大视野CCD系统；3—大视野光源；4—小视野CCD系统；5—小视野光源；6—转接板；61—透反镜；7—预览模块；71—驱动机构；711—输出轴；72—传动机构；721—摆杆；7211—第一安装孔；7212—第二安装孔；722—连接件；73—摇臂；731—限位槽；732—红光发射装置。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1至图6所示，一种多功能视觉定位激光主梁系统，包括激光系统1、大视野CCD系统2、与大视野CCD系统2相适配的大视野光源3、小视野CCD系统4、与小视野CCD系统4相适配的小视野光源5，所述小视野CCD系统4的分辨率高于所述大视野CCD系统2，通过所述大视野CCD系统2和所述小视野CCD系统4共同比对，确定加工路径。在具体实施例中，大视野CCD系统2是指包含有低分辨率、大视野镜头的CCD图像传感器的图像处理系统；小视野CCD系统4是指包含有高分辨率、小视野镜头的CCD图像传感器的图像处理系统。在大视野CCD系统和小视野CCD系统中，CCD图像传感器均与镜头通信连接，其原理和普通CCD图像传感器一致，均是使用高感光度的半导体材料制成，将光线转变成电荷，通过模数转换器芯片转换成数字信号，数字信号经过压缩以后由相机内部的闪速存储器或内置硬盘卡保存。在使用时，首先利用大视野CCD系统2中的大视野低分辨率镜头对产品进行整体拍照，然后将产品图像传送给CCD图像传感器，在CCD图像传感器中完成对产品的整体轮廓抓取。同时大视野CCD系统2具有轮廓编辑功能，可在镜头拍照完成之后对产品进行人工编辑抓取轮廓。其次小视野CCD系统4中的小视野高分辨率镜头可对产品中的MARK点进行识别，抓取产品的局部高清轮廓。对于超出镜头视野的大面积产品或者加工要求质量较高的产品，可先通过小视野CCD系统4进行MARK点定位识别，抓取产品的局部高清轮廓，再通过大视野CCD系统2进行整体轮廓抓取，然后将两个轮廓进行匹配和校正，得到精确的加工路径。

所述主梁系统还设置有转接板6，大视野CCD系统2和小视野CCD系统4均固定于所述转接板6，所述转接板6上固定设置有透反镜61，所述透反镜61是镀有透反膜的平面镜，反馈率在0.15％—15％之间。透反镜61是将激光系统发出的激光进行反射，调整激光方向以使得激光方向与大视野CCD系统2的镜头方向相同。在具体实施例中，透反镜61固定于转接板6，聚焦镜11出射的激光光线在透反镜的入射角为45°角。同时，为减少反射过程中的光衰减，透反镜61的反馈率可设为0.15％—15％之间。

所述激光系统包括聚焦镜11、振镜12、激光器13、调光组件14、准直镜15。所述聚焦镜11与振镜12固定连接，振镜12通过机加件固定于转接板6。调光组件14、准直镜15、振镜12、聚焦镜11以及透反镜61顺次位于激光系统的出射光路上。如图3所示，所述激光器13发出的激光通过调光组件14而垂直于激光器前端面，然后通过准直镜15进行准直，再通过振镜12改变激光方向，最后通过聚焦镜11聚焦后，由透反镜61反射，经过透反镜的激光会与大视野CCD系统的视野同向，此时，调整激光系统发出的激光位置，可以使得大视野CCD系统的镜头中心轴线与激光重合。当大视野CCD系统2的镜头中心轴线与激光重合时，激光光斑与大视野CCD系统2拍照的光斑重合，用于激光进行加工。其中：激光器13用于产生激光，调光组件14用于将激光垂直激光前端面，准直镜15用于将激光进行准直，同时调整激光光斑大小以满足加工工艺，振镜12用于改变激光方向，聚焦镜11用于将激光聚焦以照射加工产品。

所述多功能视觉定位激光主梁系统还设置有预览模块7。预览模块7可产生预览光斑，实现在加工之前形成加工路径的预览功能。

所述预览模块7包括驱动机构71、传动机构72和摇臂73；所述摇臂73的侧面设置有限位槽731、自由端设置有红光发射装置732；所述传动机构72包括摆杆721和连接件722，所述摆杆721上设置有第一安装孔7211以及第二安装孔7212，所述连接件722穿过所述第一安装孔7211后容纳于所述限位槽731，所述驱动机构71的输出轴711伸入所述第二安装孔7212；驱动机构71带动所述摆杆721围绕所述输出轴711旋转，所述摆杆721的旋转带动所述连接件722摆动，所述连接件722的摆动带动所述摇臂73抬起或放下。此预览模块7省略了现有的45度设置的透镜，因而有效避免了45度透镜造成的光损。并且预览的实现依靠的是摇臂73的抬起或放下，在不需要进行红光预览时将摇臂抬起或者收起，因而可以有效节省安装空间，占用的空间较小。

预览模块7可参考但不限于以上预览模块7，其他不涉及计算机程序改进的现有预览模块7均可使用于本实用新型。

在本实用新型中，大视野取值范围是指85*85mm及其以上，小视野取值范围是35*35mm及其以下；高分辨率是指小视野镜头拍摄图片的像素达到1000万像素左右，低分辨率是指大视野镜头拍摄图片的像素达到500万像素左右。

在本实施方式中，以除胶为例：大视野CCD系统2采用大视野、低分辨率的镜头对产品直接进行拍照，通过对除胶轮廓的拍照然后传输给CCD图像传感器，在CCD图像传感器中完成图形的处理以形成激光的加工路径。

小视野CCD系统4采用小视野、高分辨率的镜头对产品上固定的MARK点位置进行识别然后拍照传输给CCD图像传感器，CCD图像传感器套用固定打标模板形成除胶加工轨迹。

对于产品MARK点的选择可以参考以下方法：对待定位基准点Mark点的图片按照像素值之间的差值进行图片分割，得到子图片；采用形心法获取所述子图片中圆形区域的粗略圆心和粗略半径；基于所述圆形区域的粗略圆心和粗略半径，利用探针法确定所述图片中的基准点；所述基于所述圆形区域的粗略圆心和粗略半径，利用探针法确定所述图片中的基准点，包括：选取通过所述圆形区域的粗略圆心的任一方向直线；从所述直线上粗略圆心、1.5倍半径处和3.5倍半径处开始以一定间隔提取设定数量的像素点灰度值，并分别计算提取的所有像素点的灰度平均值Gm 1、Gm 2与Gm 3；如果P 1×Gm 1>Gm 2且P 3×Gm 3>Gm 2，则确定所述粗略圆心所属的圆为正确的基准点，其中P 1及P 3为预设的0到1之间的灰度比较权值。此方法可以在PCB板具有圆形物干扰下，准确定位PCB板MARK点。

同时本实用新型中，大视野CCD系统2、小视野CCD系统4、激光系统1和预览模块7中所涉及的计算机程序均为现有技术，没有相关计算机程序的改进，旨在保护本实用新型中的结构、构造和连接关系。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

设计图

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