一种大幅面激光扫描系统的校正方法与流程

本发明属于激光精密加工技术领域，具体涉及一种大幅面激光扫描系统的校正方法。

背景技术：

目前，扫描振镜系统因其优良的性能已经成为激光打标领域的主流技术，但是，随着对激光加工精细化要求越来越高，对扫描振镜的加工精度提出了苛刻的要求。特别是有些场合，既要求大的加工幅面，又要求高精度。导致对扫描振镜进行校正时，需要采集的位置点数成倍的增加，校正次数也成倍的增加，需要消耗高的时间成本和人工成本才能实现高精度的校正。

现有常规的扫码振镜系统校正的方法主要分为两种，一种是手工用直尺或游标卡尺等工具测量，另一种是基于精密移动平台的ccd图像采集方法逐点进行扫描测量。这两种校正方法，第一种精度不高，严重依赖于校正人员的经验和测量技巧，具有较大的主观性误差，而且对于大幅面的校正，必须从3*3＝9点、5*5＝25点、9*9＝81点、17*17＝289点，点数从小到大的顺序逐步校正，耗费的时间和人工非常大，效率非常低下。第二种虽然精度有所提高，但是ccd图像采集镜头本身的畸变对校正误差的影响无法消除，导致每个标记点的位置偏差计算误差仍然存在，进而对扫码振镜系统的校正精度会造成不利影响。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术中大面幅扫描振镜系统精度低的问题。

为此，本发明提供了一种大幅面激光扫描系统的校正方法，包括：

s1：获取激光扫描系统的成像坐标幅面的理论坐标系，在所述成像坐标幅面上设置阵列标记以均匀等分所述成像幅面；

s2：在所述激光扫描系统的激光聚焦平面处设置平板，根据阵列标记在理论坐标系中的坐标调整激光参数射出激光，将所述阵列标记的各标记点一一对应打标至所述平板上；

s3：扫描所述平板得到带有打标点的电子图像；

s4：获取所述电子图像中各所述打标点的实际坐标系，将所述实际坐标系与理论坐标进行比对，并输出所述理论坐标系中各标记点的校正补偿值。

优选地，所述平板全面覆盖所述理论坐标系。

优选地，在所述平板的表面贴附并抚平一张纯色的相纸。

优选地，所述步骤s2包括：调整的激光参数然后射出激光，保证在相纸上打标出所述阵列标记中的所有点的印迹，且不将相纸打穿。

优选地，所述相纸厚度不超过3mm。

优选地，所述阵列标记中的各所述标记点为“十字”图标或“圆形”图标。

优选地，所述步骤s3包括：在扫描头和相纸相对平行的条件下，机械结构对校正精度没有影响。

优选地，设置不同数量的阵列标记的标记点，多次重复步骤s1至步骤s4得到不同精度的校正补偿值。

优选地，所述阵列标记的行与列的标记点数量为奇数。

优选地，将所述电子图像导入adobeillustrator或adobephotoshop的图像处理软件，画出与所述理论坐标系相对应的实际坐标系。

本发明的有益效果：本发明提供的这种大幅面激光扫描系统的校正方法，包括：s1：获取激光扫描系统的成像坐标幅面的理论坐标系，在所述成像坐标幅面上设置阵列标记以均匀等分所述成像幅面；s2：在所述激光扫描系统的激光聚焦平面处设置平板，根据阵列标记在理论坐标系中的坐标调整激光参数射出激光，将所述阵列标记的各标记点一一对应打标至所述平板上；s3：扫描所述平板得到带有打标点的电子图像；s4：获取所述电子图像中各所述打标点的实际坐标系，将所述实际坐标系与理论坐标进行比对并输出所述理论坐标系中各标记点的校正补偿值。该方案使用的工具少，成本低廉。不需要采用ccd和直线电机等高价值高精度的专用仪器，不依赖于时间和空间的限制，也不受机械结构本身对校正精度的影响，更不会引入新的影响校正精度的因素，且随时随地可以进行校正。

以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。

附图说明

图1是本发明大幅面激光扫描系统的校正方法的流程示意图；

图2是本发明大幅面激光扫描系统的校正方法的理论坐标系示意图；

图3是本发明大幅面激光扫描系统的校正方法的实际坐标系示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征；在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

如图1至图3所示，本发明实施例提供了一种大幅面激光扫描系统的校正方法，包括：

s1：获取激光扫描系统的成像坐标幅面的理论坐标系，在所述成像坐标幅面上设置阵列标记以均匀等分所述成像幅面；

s2：在所述激光扫描系统的激光聚焦平面处设置平板，根据阵列标记在理论坐标系中的坐标调整激光参数射出激光，将所述阵列标记的各标记点一一对应打标至所述平板上；

s3：扫描所述平板得到带有打标点的电子图像；

s4：获取所述电子图像中各所述打标点的实际坐标系，将所述实际坐标系与理论坐标进行比对，并输出所述理论坐标系中各标记点的校正补偿值。

由此可知，激光扫描系统在工作时有一个显示屏，通过在显示屏上进行绘制阵列标记，将阵列标记上的中心点作为原点，以原点为中心，做出理论坐标系，若将阵列标记相邻两个标记点连接，则会将整个理论坐标系均匀分割成若干个均匀等分，且每个阵列标记的标记点都有一个理论坐标系上所对应的理论坐标值。

得到理论坐标系后，调节激光参数，开启激光进行扫描，在激光的焦点处竖立一个平板，使得激光束刚好聚焦在平板上。开启激光发射，使得激光的射出激光在平板上形成打标点，每个打标点对应一个理论坐标系上的标记点。

通过对平板进行扫描得到带有打标点的电子图像，电子图像上包括每个打标点，找到中心打标点，该中心打标点即为实际坐标系下的原点，实际坐标系下的每个打标点都分别一一与理论坐标系下的标记点对应。通过测量得出每个实际坐标系下的每个打标点的坐标，将每个打标点的坐标与对应的标记点坐标值进行比较分析计算差值，便可得知每个激光扫描系统的激光点路径的理论值与实际值的差值。最后将每一个点理论值与实际值的差值输出给校正处理模块，由校正处理模块输出扫描系统补偿文件给扫描控制系统，对扫描系统进行校正。

优选的方案，所述平板全面覆盖所述理论坐标系。平板尽量大，表面积要比激光扫描系统的打标点所需要的范围大即可。一般平板为方形。

优选的方案，在所述平板的表面贴附并抚平一张纯色的相纸。需要选取比平板尺寸稍大的相纸，便于有效固定相纸和确保相纸的平整。

优选的方案，所述步骤s2包括：调整的激光参数然后射出激光，保证在相纸上打标出所述阵列标记中的所有点的印迹，且不将相纸打穿。只需要有个标记就行，便于后续将带有打标点的相纸进行扫描得到电子图像即可。

优选的方案，所述相纸厚度不超过3mm。相纸为纯色的普通相纸，厚度一般不超过3mm，够用就行，节约资源，降低成本。可以通过调整激光功率的大小来适应不同颜色的相纸对激光的吸收率的差异。

优选的方案，所述阵列标记中的各所述标记点为“十字”图标或“圆形”图标。十字和圆形都有中心对称点，便于取点标记，也便于观察分析。

优选的方案，所述步骤s3包括：保持扫描镜头与所述平板平行。在扫描头和相纸相对平行的条件下，机械结构对校正精度没有影响。

优选的方案，设置不同数量的阵列标记的标记点，多次重复步骤s1至步骤s4得到不同精度的校正补偿值。根据不同的精度需要，选取不同标记点数量进行校正。标记点越多精度越高。

优选的方案，所述阵列标记的行与列的标记点数量为奇数。便于确认实际坐标系中心点。

优选的方案，所述步骤s4具体包括：将所述电子图像导入adobeillustrator或adobephotoshop的图像处理软件，画出与所述理论坐标系相对应的实际坐标系。以中心点为原点，在电子图像上用adobeillustrator或adobephotoshop等图像处理软件测量得出其余的点相对于原点的x和y两个方向实际坐标值，以mm为单位，精确到小数点后面3位即可。

下面以一个具体的实施场景为例说明整个操作原理：

步骤1：在激光扫描系统的软件操作界面上绘制9*9＝81个小“十字”或小“圆”(点数根据需校正幅面的大小来选择，一般待校正幅面越大，需要的点数越多，本方法的说明中以81个点校正400*400mm的幅面为例)，这81个点将400*400mm的幅面均匀等分；

步骤2：取一张尺寸超过400*400mm的大平板，在保证平面度不超过1的情况下，大平板越薄约好。将大平板的上表面放置在激光加工设备的焦平面上，并调节大平板使之与扫描头处于相对水平的位置；

步骤3：取一张a2规格以上的纯色纸(一般用黑色相纸，便于激光加工的点和底色有较好的对比度)，抚平放在大平板的上表面上；

步骤4：调整合适的激光参数，出激光，保证在纯色纸上打标出9*9＝81个点的印迹但不要将纯色纸打穿；

步骤5：用大型高质量扫描系统对带有81个点印迹的纯色纸进行扫描，得到分辨率不低于600dpi的带有81个点印迹的电子图像(扫描得到图像的分辨率越高，校正精度越好)；

步骤6：用adobeillustrator或adobephotoshop等图像处理软件打开扫描得到的81个点印迹的电子图像，以81个点的中心点为原点，将中心点放大后沿垂直和水平两个方向分别等分该中心点，得到笛卡尔坐标的4个象限，用adobeillustrator或adobephotoshop等图像处理软件测量其他的点相对于中心点的x和y两个方向的坐标值，以mm为单位，精确到小数点后面3位。如图2和图3所示，以最右上角的标记点为例，标记点在理论坐标系下的理论坐标为(200,200)，其对应在相纸上的实际坐标为(201.414,199.220)因此横坐标的差值为201.414-200＝1.414，纵坐标的差值为200-199.220＝0.780。如此便可计算所有点的差值，取平均值即可分别得到x轴和y轴的偏差值。

步骤7：同样以中心点为原点，计算得出81个点将400*400mm的幅面均匀等分后，每一个点的理论坐标值，并计算出每个点的理论值与实际值的差值。

步骤8：将每一个点理论值与实际值的差值输出给校正处理模块，由校正处理模块输出扫描系统补偿文件给扫描控制系统，对扫描系统进行校正。

本发明的有益效果：本发明提供的这种大幅面激光扫描系统的校正方法，包括：s1：获取激光扫描系统的成像坐标幅面的理论坐标系，在所述成像坐标幅面上设置阵列标记以均匀等分所述成像幅面；s2：在所述激光扫描系统的激光聚焦平面处设置平板，根据阵列标记在理论坐标系中的坐标调整激光参数射出激光，将所述阵列标记的各标记点一一对应打标至所述平板上；s3：扫描所述平板得到带有打标点的电子图像；s4：获取所述电子图像中各所述打标点的实际坐标系，将所述实际坐标系与理论坐标进行比对并输出所述理论坐标系中各标记点的校正补偿值。该方案使用的工具少，成本低廉。不需要采用ccd和直线电机等高价值高精度的专用仪器，不依赖于时间和空间的限制，也不受机械结构本身对校正精度的影响，更不会引入新的影响校正精度的因素，且随时随地可以进行校正。

以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。