一种振镜快速矫正方法及系统

本发明属于激光加工，特别是涉及一种振镜快速矫正方法及系统。

背景技术：

1、在激光加工领域中需要大量使用振镜进行扫描加工，在设备安装、使用过程中，因机械结构误差、装配误差、光路调整误差等原因会导致扫描区域中的加工图形出现错位、变形等现象，因此需要及时对振镜进行误差矫正，以减少偏差。

2、传统的多点测量并建立矫正表技术，这种方法操作复杂、耗时长，多点测量也容易出现累计误差，导致校准精度不够，因此已有通过其他方法实现振镜系统矫正的方案，例如，公开号为cn114029611a-一种直接式振镜矫正系统及矫正方法、公开号为cn102152007a-一种精密的振镜矫正系统及矫正方法的发明专利申请均采用ccd图像采集装置对矩阵标靶进行定位，并用矫正处理模块输出振镜用的补偿文件。但上述两种方法均需要采用ccd相机辅助测量标靶的位置，价格昂贵且相机的测量精度无法保证。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种振镜快速矫正方法及系统，其简单易操作、检测误差小、校正精度高、低使用成本低。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一方面，提供一种振镜快速矫正方法，其包括如下步骤：

4、建立xy坐标系，且设置封闭的四边形图形，所述四边形图形的中心与xy坐标系的原点重合；

5、产生激光，且激光在振镜系统的作用下，以所述四边形图形的一个角点为起点、且沿所述四边形图形的四条边进行扫描，以形成实际标刻图形；

6、将四边形图形、实际标刻图形均叠加至xy二维坐标系，且四边形图形的中心、实际标刻图形的中心以及xy二维坐标系的原点重合；

7、获取x方向和y方向的补偿量；

8、根据补偿量对输入的加工点坐标进行补偿，且振镜系统根据补偿结果移动至预定位置，使得激光光斑最终落在工作幅面上的期望位置。

9、优选的，所述四边形图形包括第一边、第二边、第三边以及第四边，四条边顺次连接，以形成封闭图形，且其中所述第一边、第三边相互平行，所述第二边以及第四边相互平行，且所述第一边、第三边长度均为xi，所述第二边、第四边长度均为yi。

10、优选的，所述实际标刻图形关于x轴/y轴对称。

11、优选的，获取x方向和y方向的补偿量包括如下步骤：

12、在xy二维坐标系下，获取在x轴方向上，所述实际标刻图形上两个角点之间的距离xl、距离最近的两点之间的距离xp，以及获取在y轴方向上，所述实际标刻图形上两个角点之间的距离yl、距离最远的两点之间的距离yp；

13、并根据公式(1-1)、(1-2)获取x方向和y方向的补偿量：

14、

15、

16、其中，x0、y0分别为xy二维坐标系下，激光光斑落在工作幅面的实际位置的横坐标、纵坐标，且该实际位置在实际标刻图形上；

17、δx、δy分别为xy二维坐标系下，激光光斑落在工作幅面的实际位置在x方向和y方向的补偿量；

18、a、b为x方向补偿量δx的二项式系数；c、d为y方向补偿量δy的二项式系数。

19、优选的，根据补偿量对输入的加工点坐标进行补偿包括如下步骤：

20、根据公式(2-1)、(2-2)对输入的加工点坐标进行补偿：

21、x实＝x输+δx输    (2-1)

22、y实＝y输+δy输    (2-2)

23、其中，x输、y输分别为输入的加工点的横坐标、纵坐标；x实、y实分别为经过补偿的横坐标、纵坐标；δx输为输入的加工点的横坐标补偿量，其通过将x输＝x0、y输＝y0代入公式(1-1)计算获得；δy输为输入的加工点的纵坐标补偿量，其通过将x输＝x0、y输＝y0代入公式(1-2)计算获得。

24、优选的，x方向补偿量δx的二项式系数a、b分别为：

25、

26、优选的，y方向补偿量δy的二项式系数c、d分别为：

27、

28、另一方面，还提供一种用于实现上述振镜快速矫正方法的振镜快速矫正系统，其包括：

29、激光器，其用于产生激光，且激光在振镜系统的作用下，以设置的封闭的四边形图形的一个角点为起点、且沿所述四边形图形的四条边进行扫描，以形成实际标刻图形；

30、距离获取单元，其用于在xy二维坐标系下，获取在x轴方向上，所述实际标刻图形上两个角点之间的距离xl、距离最近的两点之间的距离xp，以及获取在y轴方向上，所述实际标刻图形上两个角点之间的距离yl、距离最远的两点之间的距离yp；

31、补偿量获取单元，其用于获取x方向和y方向的补偿量；

32、补偿单元，其用于根据补偿量对输入的加工点坐标进行补偿；

33、振镜控制单元，其用于接收补偿结果，且根据补偿结果控制振镜系统移动至预定位置。

34、与现有技术相比，本发明具备以下有益效果：

35、本发明根据振镜场畸变的特性，预先标刻关于xy坐标系轴对称的正方形或矩形，仅需要测量其x向和y向的4条边长的长度，利用图形对称的特点即可完成补偿量计算，进一步实现振镜枕形及桶形畸变的校正效果，相比于传统的多点测量方法，本发明中的方法简单易操作、检测误差小、校正精度高，相比于基于视觉的误差矫正方法，本发明无需外加相机，可降低使用成本。

技术特征：

1.一种振镜快速矫正方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的振镜快速矫正方法，其特征在于，所述四边形图形包括第一边、第二边、第三边以及第四边，四条边顺次连接，以形成封闭图形，且其中所述第一边、第三边相互平行，所述第二边以及第四边相互平行，且所述第一边、第三边长度均为xi，所述第二边、第四边长度均为yi。

3.如权利要求1所述的振镜快速矫正方法，其特征在于，所述实际标刻图形关于x轴/y轴对称。

4.如权利要求1所述的振镜快速矫正方法，其特征在于，获取x方向和y方向的补偿量包括如下步骤：

5.如权利要求4所述的振镜快速矫正方法，其特征在于，根据补偿量对输入的加工点坐标进行补偿包括如下步骤：

6.如权利要求4所述的振镜快速矫正方法，其特征在于，x方向补偿量δx的二项式系数a、b分别为：

7.如权利要求4所述的振镜快速矫正方法，其特征在于，y方向补偿量δy的二项式系数c、d分别为：

8.一种用于实现权利要求1-7任一项所述振镜快速矫正方法的振镜快速矫正系统，其特征在于，包括：

技术总结
本发明公开了一种振镜快速矫正方法及系统，其包括如下步骤：设置封闭的四边形图形；激光在振镜系统的作用下，沿四边形图形的四条边进行扫描，以形成实际标刻图形；将四边形图形、实际标刻图形均叠加至XY二维坐标系；获取X方向和Y方向的补偿量；根据补偿量对输入的加工点坐标进行补偿，且振镜系统根据补偿结果移动至预定位置，使得激光光斑最终落在工作幅面上的期望位置。本发明其简单易操作、检测误差小、校正精度高、低使用成本低。

技术研发人员：黄禹,荣佑民,吴从义,张田
受保护的技术使用者：华中科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15