基于机器视觉的全自动激光清洗系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及激光清洗技术，具体涉及一种基于机器视觉的全自动激光清洗系统。
【背景技术】
[0002]激光清洗技术是近年飞速发展起来的新型清洗技术。激光清洗的机理主要是基于物体表面污染物吸收激光能量后，或汽化挥发，或瞬间受热膨胀而克服表面对粒子的吸附力，使其脱离物体表面，进而达到清洗的目的。与传统清洗方式相比，激光清洗不需要清洁液或其他化学试剂，对材料无损伤、无二次污染，且清除污物的范围和适用的基材十分广泛，被认为是最可靠、最有效的清洗方法，已在工业中得到初步应用。
[0003]当前市场上的激光清洗装备主要以便携式激光清洗设备和模块化激光清洗工作站为主。其中，便携式激光清洗装备通过人手带动清洗头对目标进行清洗，而模块化激光清洗工作站通过与工业生产线相结合，能够实现目标的在线清洗。目前市场上还没有激光清洗装备能够自动判别清洗对象的污染特征，并对污染区域实现全自动的激光清洗。同时，激光清洗后的效果也还没有实现自动判别，更不用说对未清洗干净的区域进行自动补洗，因而导致清洗的效果难以保证。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的目的是针对上述技术问题，提供一种基于机器视觉的全自动激光清洗系统，该系统能改善现有激光清洗系统不能够自动判别清洗对象的污染特征和清洗效果，并进行完全自动化的激光清洗的问题。
[0005]为实现此目的，本实用新型所设计的基于机器视觉的全自动激光清洗系统，包括光纤激光器、激光清洗头和控制器，控制器的激光器控制信号输出端连接光纤激光器的控制信号输入端，光纤激光器的光束输出端连接激光清洗头的光束输入端，其特征在于:它还包括图像摄取装置、机械臂和图像处理器，所述激光清洗头固定在机械臂的机械手上，所述图像摄取装置安装在激光清洗头壳体的侧面，图像摄取装置的图像信号输出端连接图像处理器的图像信号输入端，图像处理器的图像数据通信端连接控制器的图像数据通信端，控制器的机械臂控制信号输出端连接机械臂的控制信号输入端。
[0006]本实用新型通过在激光清洗系统中集成机器视觉，能够自动判别清洗对象的污染特征和清洗效果，从而操控机械手夹持激光清洗头对清洗对象进行完全的自动化清洗，既保证了清洗效果，又便于实现清洗工作的自动化。
【附图说明】
[0007]图1为本实用新型的结构不意图；
[0008]其中，I一光纤激光器、2—光纤、3—激光清洗头、4一图像摄取装置、5—机械臂、5.1一机械手、6—图像处理器、7—控制器。
【具体实施方式】
[0009]以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明:
[0010]如图1所示的基于机器视觉的全自动激光清洗系统，包括光纤激光器1、激光清洗头3和控制器7，控制器7的激光器控制信号输出端连接光纤激光器I的控制信号输入端，光纤激光器I的光束输出端连接激光清洗头3的光束输入端，它还包括图像摄取装置4、机械臂5和图像处理器6，所述激光清洗头3固定在机械臂5的机械手5.1上，所述图像摄取装置4安装在激光清洗头3壳体的侧面，图像摄取装置4的图像信号输出端连接图像处理器6的图像信号输入端，图像处理器6的图像数据通信端连接控制器7的图像数据通信端，控制器7的机械臂控制信号输出端连接机械臂5的控制信号输入端。机械臂5至少应具有3个自由度。
[0011]上述技术方案中，控制器7的功能是接收来自图像处理器6的数据，控制光纤激光器I的开关和出光指标，控制机械臂5的运动轨迹，控制激光清洗头3中振镜的扫描轨迹，命令图像摄取装置4摄取清洗对象的图像信息。
[0012]上述技术方案中，所述图像摄取装置4的镜头与激光清洗头3的光束输出端同向且平行。上述激光清洗头由扩束镜、扫描振镜、聚焦透镜和测距对焦装置组成。上述图像摄取装置4为感光元件CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体)或CCD(Charge Coupled Device，电荷藕合器件)。
[0013]上述技术方案中，所述光纤激光器I输送到激光清洗头3内的激光是波长为1064nm的脉冲激光。该脉冲激光能保证激光清洗头3具有较好的清洗效果。
[0014]上述技术方案中，所述光纤激光器I的光束输出端通过光纤2连接激光清洗头3的光束输入端。由光纤激光器I输出的激光束经光纤2传输至激光清洗头3，先经由激光清洗头3中的扩束镜扩束准直，然后被扫描振镜反射至聚焦透镜，由聚焦透镜会聚的激光束入射在清洗对象表面，对材料进行清洗。
[0015]上述技术方案中，图像摄取装置4和图像处理器6构成本系统中的机器视觉系统。其中，图像摄取装置4负责采集清洗对象的图像信息，并将照相信息传送至图像处理器6，图像处理器6负责对采集的图像信息进行数据转换和运算，形成清洗对象的污染位置和轮廓信息，并反馈至控制器7。
[0016]本实用新型工作时:控制器7首先发出指令到图像摄取装置4，由图像摄取装置4摄取清洗对象的图像信息，并将信息传送至图像处理器6;图像处理器6根据图像的像素分布和亮度、颜色等信息，将图像信息转换成数字化信号，并对数字信号进行运算抽取出目标特征，然后与标准数据进行比对，形成清洗对象的污染位置和轮廓信息，并反馈至控制器7;控制器7获取反馈信息后，控制光纤激光器I出光并操纵机械臂5夹持激光清洗头3对污染区域进行清洗。
[0017]在一次清洗完成后，控制器7将再次控制图像摄取装置4摄取清洗对象的图像信息，并将信息传送至图像处理器6;图像处理器6再次对信息进行转换、计算，并与标准数据进行比对，生成清洗效果的判别数据;对于未清洗干净的位置，图像处理器6将待清洗污染物的位置和轮廓信息再次反馈至控制器7，控制器7继续操纵机械臂5从而控制激光清洗头3对未清洗干净的位置进行清洗，直至完全清洗干净。
[0018]本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
【主权项】
1.一种基于机器视觉的全自动激光清洗系统，包括光纤激光器(I)、激光清洗头(3)和控制器(7)，控制器(7)的激光器控制信号输出端连接光纤激光器(I)的控制信号输入端，光纤激光器(I)的光束输出端连接激光清洗头(3)的光束输入端，其特征在于:它还包括图像摄取装置(4)、机械臂(5)和图像处理器(6)，所述激光清洗头(3)固定在机械臂(5)的机械手(5.1)上，所述图像摄取装置(4)安装在激光清洗头(3)壳体的侧面，图像摄取装置(4)的图像信号输出端连接图像处理器(6)的图像信号输入端，图像处理器(6)的图像数据通信端连接控制器(7)的图像数据通信端，控制器(7)的机械臂控制信号输出端连接机械臂(5)的控制信号输入端。2.根据权利要求1所述的基于机器视觉的全自动激光清洗系统，其特征在于:所述图像摄取装置(4)的镜头与激光清洗头(3)的光束输出端同向且平行。3.根据权利要求1所述的基于机器视觉的全自动激光清洗系统，其特征在于:所述光纤激光器(I)输送到激光清洗头(3)内的激光是波长为1064nm的脉冲激光。4.根据权利要求1所述的基于机器视觉的全自动激光清洗系统，其特征在于:所述光纤激光器(I)的光束输出端通过光纤(2)连接激光清洗头(3)的光束输入端。
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于机器视觉的全自动激光清洗系统，它的控制器的激光器控制信号输出端连接光纤激光器的控制信号输入端，光纤激光器的光束输出端连接激光清洗头的光束输入端，激光清洗头固定在机械臂的机械手上，图像摄取装置安装在激光清洗头壳体的侧面，图像摄取装置的图像信号输出端连接图像处理器的图像信号输入端，图像处理器的图像数据通信端连接控制器的图像数据通信端，控制器的机械臂控制信号输出端连接机械臂的控制信号输入端。本实用新型能够自动判别清洗对象的污染特征和清洗效果，从而操控机械手夹持激光清洗头对清洗对象进行完全的自动化清洗。
【IPC分类】B08B7/00
【公开号】CN205341405
【申请号】CN201620006096
【发明人】马雪梅, 张永涛, 李昕月, 夏威, 秦美荣
【申请人】湖北三江航天江北机械工程有限公司
【公开日】2016年6月29日
【申请日】2016年1月5日