一种激光去毛刺系统及方法
【专利摘要】本发明涉及激光加工【技术领域】，提供一种激光去毛刺方法，包括以下步骤：通过工件图像获取工件真实轮廓及毛刺轮廓；根据工件真实轮廓与毛刺轮廓之间的距离确定毛刺起点及终点坐标；根据工件毛刺的起点及终点坐标切割毛刺。使用该方法，仅需切割有毛刺的部位，而不需要对物体整个轮廓进行去毛刺处理，从而提高了去毛刺的效率，同时由于工件上不存在毛刺的部位不会受到激光热影响，从而保证了工件质量。
【专利说明】一种激光去毛刺系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及激光加工【技术领域】，尤其涉及激光去毛刺的系统及方法。
【背景技术】
[0002]当利用铣削、铸造等工艺加工工件时，在工件边缘处会形成毛刺，需进行去毛刺处理。目前常用的去毛刺法主要有电化学、超声波及激光去毛刺法，电化学去毛刺法对工件的腐蚀程度较大，且会对环境造成污染；而超声波去毛刺法由于其冲击力不均匀，会导致去毛刺不彻底；激光去毛刺法利用激光的热作用使工件周边的毛刺溶解、气化，从而达到去除毛刺的目的，该方法相较于电化学法不但对工件的损伤小，而且也更环保，相较于超声波法可以更彻底地去除毛刺，因而被越来越广泛地使用。
[0003]但是现有的激光去毛刺法仍存在不足之处。首先，该方法根据工件尺寸沿工件边缘对毛刺进行扫描切割，由于实际的工件与其标准尺寸存在一定误差，激光不可避免地会扫描到工件本身，使工件受到激光的热作用而影响其表面质量；其次，由于毛刺通常是断续附着在工件边缘的，根据工件尺寸扫描不仅会扫描工件存在毛刺的部位，也会扫描其不存在毛刺的部位，结果会影响去毛刺效率。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是提供一种激光去毛刺系统及方法，能够保证工件质量并提高去毛刺效率。
[0005]为解决该问题，本发明提供一种激光去毛刺方法，包括以下步骤:
[0006]S102，通过工件图像获取工件真实轮廓及毛刺轮廓；
[0007]S103，根据工件真实轮廓与毛刺轮廓之间的距离确定毛刺起点及终点坐标；
[0008]S105，根据工件毛刺的起点及终点坐标切割毛刺。
[0009]进一步地，在步骤S102之前还包括:
[0010]S101，确定图像中心与激光加工中心的位置关系。
[0011]进一步地，在步骤S103与S105之间还包括:
[0012]S104，根据图像中心与激光加工中心的位置关系对上述坐标进行校正。
[0013]进一步地,步骤SlOl具体包括:
[0014]在激光加工中心扫描一个“十”字；
[0015]平移该“十”字使其中心点与图像中心点重合；
[0016]获取“十”字沿X、Y方向平移的距离x、y，及其与图像坐标系的夹角Θ。
[0017]进一步地,步骤S104具体包括:
[0018]将上述坐标的坐标值分别与“十”字沿X、Y方向平移的距离X、y相加；
[0019]将与x、y相加后的坐标旋转Θ角。
[0020]进一步地,步骤S102具体包括:
[0021]采集没有毛刺的工件图像；[0022]通过图像阈值分割方法找到该工件的轮廓，以此作为工件真实轮廓的标准模板；
[0023]采集待加工工件图像；
[0024]将待加工工件图像与工件真实轮廓的标准模板进行模板匹配，找到工件毛刺轮廓。
[0025]进一步地,步骤S103具体包括:
[0026]根据工件公差设置毛刺阈值；
[0027]由工件任一段毛刺的任一端点开始，沿该段毛刺轮廓逐点计算工件毛刺轮廓与真实轮廓的距离；
[0028]将每一点所对应的距离与毛刺阈值进行比较；
[0029]如果该距离小于阈值，则继续进行下一点的计算；
[0030]如果该距离大于阈值，则将当前点所对应的工件真实轮廓的点确定为该段毛刺的起点；
[0031]直到该距离再一次小于阈值，将当前点的前一点所对应的工件真实轮廓的点确定为该段毛刺的终点；
[0032]确定下一段毛刺的起点和终点，直至找到每一段毛刺的起点和终点。
[0033]本发明同时提供一种激光去毛刺系统，包括激光加工装置，其特征在于，该系统还包括图像采集及处理装置，图像采集及处理装置内设置有用于通过工件图像获取工件真实轮廓及毛刺轮廓的轮廓获取模块，以及用于根据工件真实轮廓与毛刺轮廓之间的距离确定毛刺起点及终点坐标的坐标获取模块，激光加工装置接收毛刺起点及终点坐标并根据该坐标切割毛刺。
[0034]进一步地，该系统还包括用于确定图像中心与激光加工中心位置关系的标定模块。
[0035]进一步地，该系统还包括用于根据图像中心与激光加工中心的位置关系对工件毛刺起点及终点坐标进行校正的坐标校正模块。
[0036]与现有技术相比，本发明通过工件图像获取工件毛刺的起点及终点坐标，激光加工装置根据工件毛刺的起点及终点坐标切割毛刺，即仅切割有毛刺的部位，而不需要对物体整个轮廓进行去毛刺处理，从而提高了去毛刺的效率，同时由于工件上不存在毛刺的部位不会受到激光热影响，从而保证了工件质量。
【专利附图】
【附图说明】
[0037]图1为本发明激光去毛刺系统结构示意图；
[0038]图2为本发明激光去毛刺系统标定模块原理图；
[0039]图3为本发明激光去毛刺系统轮廓获取模块原理图；
[0040]图4为本发明激光去毛刺方法流程图。
【具体实施方式】
[0041]以下结合附图及实施例，对本发明进行详细说明。
[0042]本发明的激光去毛刺系统，包括激光加工装置1、图像采集及处理装置2，如图1所示，激光加工装置I包括可沿X、Y方向移动的操作平台3。[0043]图像采集及处理装置2可以是CXD图像采集及处理装置或CMOS图像采集及处理装置，本实施例所采用的是CCD图像采集及处理装置，其所采集的图像更清晰。图像采集及处理装置2配备有圆顶光源4及背光源5，以保证能够更清晰地采集到工件图像。
[0044]图像采集及处理装置2采集工件图像并进行图像处理，其内部设置有用于获取工件真实轮廓与毛刺轮廓的轮廓获取模块、用于根据工件真实轮廓与毛刺轮廓之间的距离确定工件毛刺起点及终点坐标的坐标获取模块。
[0045]该系统还包括标定模块，用于在获取工件毛刺的起点及终点坐标之前，确定图像中心点Cl与激光加工中心点C2的位置关系，即对两中心点进行标定，具体过程如下:
[0046]由激光加工装置在其中心点C2处扫描一个“十”字；
[0047]由操作平台带动“十”字在X轴方向运动xmm,在Y轴方向运动ymm，使“十”字的中心点与图像中心点Cl重合；
[0048]如图2 (a)所示，图像坐标系Al与激光加工装置的坐标系A2存在夹角Θ，“十”子与图像坐标系Al也存在相应的夹角，将“十”子移动到图像中心Cl后拍摄一幅图像，通过对此图像进行阈值分割，找到十字中的任意一条直线，在图像处理软件中即可自动计算出该直线与图像坐标系Al之间夹角的大小，S卩Θ的值。此时，根据X轴、Y轴运动的轴向距离x、y，以及“十”字与图像坐标系Al的夹角Θ就可以确定两中心点的位置关系。
[0049]如图2 (b)所示，图像坐标系Al与激光加工装置的坐标系A2相互平行，S卩“十”字与图像坐标系Al之间的夹角Θ为0，该种情况为图2 (a)所示情况的一种特例。此时，仍可根据X轴、Y轴运动的轴向距离x、y以及“十”字与图像坐标系Al的夹角Θ来确定两中心点的位置关系，只是此时Θ为O。
[0050]图像中心点与激光加工中心点的位置关系确定后，由轮廓获取模块对没有毛刺的标准工件进行图像采集，通过图像阈值分割的方法找到没有毛刺的工件轮廓，将此轮廓作为工件真实轮廓的标准模板，如图3 Ca)所示；再对有毛刺的待加工工件进行图像采集，将待加工工件图像与工件真实轮廓的标准模板进行模板匹配，即可找到工件毛刺轮廓，如图3(b)所示，由于工件毛刺可能是不连续的，因此模板匹配之后，可以得到η段不连续的毛刺，图中所示为4段不连续的毛刺。
[0051]此处的图像阈值分割方法是一种传统的图像分割方法，其原理是按照灰度级，对像素集合进行一个划分，得到的每个子集形成一个与现实景物相对应的区域，各个区域内部具有一致的属性。
[0052]之后坐标获取模块根据工件真实轮廓与毛刺轮廓之间的距离确定毛刺起点及终点坐标，对应于η段毛刺可以得到η组毛刺起点及终点坐标，如图3 (b)所示，分别为Dl与D2、D3与D4、D5与D6、D7与D8的坐标。具体过程如下:
[0053]根据工件公差设置毛刺阈值；
[0054]由工件任一段毛刺的任一端点开始，沿该段毛刺轮廓逐点计算工件毛刺轮廓与真实轮廓的距离；
[0055]将每一点所对应的距离与毛刺阈值进行比较；
[0056]如果该距离小于阈值，则继续进行下一点的计算；
[0057]如果该距离大于阈值，则将当前点所对应的工件真实轮廓的点确定为该段毛刺的起点；[0058]直到该距离再一次小于阈值，将当前点的前一点所对应的工件真实轮廓的点确定为该段毛刺的终点；
[0059]用同样的方法确定下一段毛刺的起点和终点，直至找到每一段毛刺的起点和终点。
[0060]该系统还包括用于根据图像中心点与激光加工中心点的位置关系对工件毛刺起点及终点坐标进行校正的坐标校正模块，即根据图像中心点与激光加工中心点的位置关系将图像坐标系中的坐标转换为激光加工装置坐标系中的坐标。假设已知工件毛刺的起点或终点在图像坐标系中的坐标为(a，b)，将其坐标值分别与前述“十”字沿X轴、Y轴运动的轴向距离x、y相加，并旋转相应的Θ角，即可得到该点在激光加工装置坐标系中的坐标。η组毛刺起点与终点坐标进行校正后，被发送至激光加工装置I。
[0061]激光加工装置I控制激光根据其接收到的毛刺起点及终点坐标进行切割，实现去除毛刺的目的。对于毛刺不连续的工件，激光加工装置仅需要切割有毛刺的部位，而不需要对物体整个轮廓进行去毛刺处理，从而提高了去毛刺的效率，同时由于工件上不存在毛刺的部位不会受到激光热影响，从而保证了工件质量。
[0062]为了对本发明有更进一步的了解，下面结合本发明激光去毛刺方法的具体步骤及附图予以说明，该方法包括:
[0063]S101，确定图像中心与激光加工中心的位置关系；
[0064]S102，通过工件图像获取工件真实轮廓及毛刺轮廓；
[0065]S103，根据工件真实轮廓与毛刺轮廓之间的距离确定毛刺起点及终点坐标；
[0066]S104，根据图像中心与激光加工中心的位置关系对上述坐标进行校正；
[0067]S105，根据工件毛刺的起点及终点坐标切割毛刺。
[0068]其中，步骤SlOl具体包括:
[0069]在激光加工中心扫描一个“十”字；
[0070]平移该“十”字使其中心点与图像中心点重合；
[0071]获取“十”字沿Χ、Υ方向平移的距离x、y，及其与图像坐标系的夹角Θ。
[0072]其中，步骤S104具体包括:
[0073]将上述坐标的坐标值分别与“十”字沿X、Y方向平移的距离X、y相加；
[0074]将与x、y相加后的坐标旋转Θ角。
[0075]其中，步骤S102具体包括:
[0076]采集没有毛刺的工件图像；
[0077]通过图像阈值分割方法找到该工件的轮廓，以此作为工件真实轮廓的标准模板；
[0078]采集待加工工件图像；
[0079]将待加工工件图像与工件真实轮廓的标准模板进行模板匹配，找到工件毛刺轮廓。
[0080]其中，步骤S103具体包括:
[0081]根据工件公差设置毛刺阈值；
[0082]由工件任一段毛刺的任一端点开始，沿该段毛刺轮廓逐点计算工件毛刺轮廓与真实轮廓的距离；
[0083]将每一点所对应的距离与毛刺阈值进行比较；[0084]如果该距离小于阈值，则继续进行下一点的计算；
[0085]如果该距离大于阈值，则将当前点所对应的工件真实轮廓的点确定为该段毛刺的起点；
[0086]直到该距离再一次小于阈值，将当前点的前一点所对应的工件真实轮廓的点确定为该段毛刺的终点。
[0087]确定下一段毛刺的起点和终点，直至找到每一段毛刺的起点和终点。
【权利要求】
1.一种激光去毛刺方法，其特征在于，包括以下步骤: S102，通过工件图像获取工件真实轮廓及毛刺轮廓； S103，根据工件真实轮廓与毛刺轮廓之间的距离确定毛刺起点及终点坐标； S105，根据工件毛刺的起点及终点坐标切割毛刺。
2.根据权利要求1所述的激光去毛刺方法，其特征在于，在步骤S102之前还包括: S101，确定图像中心与激光加工中心的位置关系。
3.根据权利要求2所述的激光去毛刺方法，其特征在于，在步骤S103与S105之间还包括: S104，根据图像中心与激光加工中心的位置关系对上述坐标进行校正。
4.根据权利要求3所述的激光去毛刺方法，其特征在于，步骤SlOl具体包括: 在激光加工中心扫描一个“十”字； 平移该“十”字使其中心点与图像中心点重合； 获取“十”字沿X、Y方向平移的距离x、y，及其与图像坐标系的夹角Θ。
5.根据权利要求4所述的激光去毛刺方法，其特征在于，步骤S104具体包括: 将上述坐标的坐标值分别与“十”字沿X、Y方向平移的距离X、y相加； 将与x、y相加后的坐标旋转θ角。
6.根据权利要求1或3所述的激光去毛刺方法，其特征在于，步骤S102具体包括: 采集没有毛刺的工件图像； 通过图像阈值分割方法找到该工件的轮廓，以此作为工件真实轮廓的标准模板； 采集待加工工件图像； 将待加工工件图像与工件真实轮廓的标准模板进行模板匹配，找到工件毛刺轮廓。
7.根据权利要求1或3所述的激光去毛刺方法，其特征在于，步骤S103具体包括: 根据工件公差设置毛刺阈值； 由工件任一段毛刺的任一端点开始，沿该段毛刺轮廓逐点计算工件毛刺轮廓与真实轮廓的距离； 将每一点所对应的距离与毛刺阈值进行比较； 如果该距离小于阈值，则继续进行下一点的计算； 如果该距离大于阈值，则将当前点所对应的工件真实轮廓的点确定为该段毛刺的起占.直到该距离再一次小于阈值，将当前点的前一点所对应的工件真实轮廓的点确定为该段毛刺的终点； 确定下一段毛刺的起点和终点，直至找到每一段毛刺的起点和终点。
8.一种激光去毛刺系统，包括激光加工装置，其特征在于，该系统还包括图像采集及处理装置，图像采集及处理装置内设置有用于通过工件图像获取工件真实轮廓及毛刺轮廓的轮廓获取模块，以及用于根据工件真实轮廓与毛刺轮廓之间的距离确定毛刺起点及终点坐标的坐标获取模块，激光加工装置接收毛刺起点及终点坐标并根据该坐标切割毛刺。
9.根据权利要求8所述的激光去毛刺系统，其特征在于，该系统还包括用于确定图像中心与激光加工中心位置关系的标定模块。
10.根据权利要求9所述的激光去毛刺系统，其特征在于，该系统还包括用于根据图像中心与激光加工中心的位置关系对工件毛刺起点及终点坐标进行校正的坐标校正模块。``
【文档编号】B23K26/361GK103639599SQ201310711264
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2013年12月20日 优先权日:2013年12月20日
【发明者】舒远, 闫静, 米野, 王光能, 高云峰 申请人:深圳市大族激光科技股份有限公司, 深圳市大族电机科技有限公司