CN104459534B - 一种振镜电机线性度的检测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明适用于激光打标技术领域，尤其涉及一种振镜电机线性度的检测方法及装置，所述方法包括下述步骤：通过激光点光源发射激光，并将所述激光点光源发射的激光照射在振镜电机的振镜片上；通过激光光斑采集装置采集经过振镜电机的振镜片反射以后的激光光斑；向振镜电机发送相同的指令使振镜电机旋转，根据激光光斑采集装置采集到的光斑计算振镜电机旋转的角度，得出振镜电机的线性度。本发明通过一种标准的方法和装置测量振镜电机的线性度，通过对振镜电机线性度进行检测，以提高激光打标机的性能，满足打标机对精度的要求。

Description

一种振镜电机线性度的检测方法及装置

技术领域

本发明属于激光打标技术领域，尤其涉及一种振镜电机线性度的检测方法及装置。

背景技术

激光打标机在进行激光打标过程中，采用的是将打标物放置在打标方头下的基准平面上进行打标操作，在利用激光打标机为工件进行打标的过程中，由于需要移动激光的光线来进行打标，而改变激光光线的方式是采用改变振镜电机，改变振镜电机则会涉及到振镜电机的线性度，线性度是指给振镜电机发相同的指令，振镜电机的振镜片转动的角度的一致性，振镜电机的线性度对物体打标的实际效果有很大的影响，如果振镜片每次转动的角度有很大差异，则打标机的打标效果就会非常差。现在市场上还没有一种标准的可以测量振镜电机线性度的检测装置，因此，为了提高激光打标机的性能，满足打标机对检测精度的要求，对振镜电机线性度进行检测是十分必要的。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种振镜电机线性度的检测方法及装置，通过一种标准的方法和装置测量振镜电机的线性度，通过对振镜电机线性度进行检测，以提高激光打标机的性能，满足打标机对精度的要求。

本发明实施例是这样实现的，一种振镜电机线性度的检测方法，所述方法包括下述步骤：

通过激光点光源发射激光，并将所述激光点光源发射的激光照射在振镜电机的振镜片上；

通过激光光斑采集装置采集经过振镜电机的振镜片反射以后的激光光斑；

向振镜电机发送相同的指令使振镜电机旋转，根据激光光斑采集装置采集到的激光光斑计算振镜电机旋转的角度，得出振镜电机的线性度。

进一步的，所述通过激光光斑采集装置采集经过振镜电机的振镜片反射以后的光斑的具体步骤包括：

通过激光光斑采集装置的白平衡板接收经过振镜电机的振镜片反射的激光；

激光光斑采集装置采集在白平衡板上接收到的激光所形成的光斑图像。

进一步的，所述通过激光光斑采集装置的白平衡板接收经过振镜电机的振镜片反射的激光步骤前还包括:

通过多个反射镜构成反射镜阵列，使振镜片反射的激光沿着预设的光路传播。

进一步的，所述向振镜电机发送相同的指令使振镜电机旋转，根据激光光斑采集装置采集到的光斑计算振镜电机旋转的角度，得出振镜电机的线性度的具体步骤包括：

向振镜电机发送相同长度间隔的指令使振镜电机旋转；

根据激光光斑采集装置采集到的激光光斑计算出每一次旋转振镜电机时的旋转角度；

根据所述旋转角度得出振镜电机的线性度。

进一步的，所述根据激光光斑采集装置采集到的光斑计算出每一次旋转振镜电机时的旋转角度具体步骤包括：

根据激光光斑采集装置采集到的光斑取光斑的中心点；

根据光斑的中心点计算出每一次旋转振镜电机时的旋转角度。

本发明实施例的另一目的在于提供一种振镜电机线性度的检测装置，所述装置包括：

激光点光源，用于发射激光，并将所述激光点光源发射的激光照射在振镜电机的振镜片上；

激光光斑采集装置，用于采集经过振镜电机的振镜片反射以后的激光光斑；

线性度计算装置，用于向振镜电机发送相同的指令使振镜电机旋转，根据激光光斑采集装置采集到的激光光斑计算振镜电机旋转的角度，得出振镜电机的线性度。

进一步的，所述激光光斑采集装置具体包括：

反射镜，用于对激光进行反射改变激光的光路；

白平衡板，用于接收激光并呈现出激光光斑；

图像采集***，用于对白平衡板呈现的激光光斑进行图像采集。

进一步的，所述反射镜具体包括：

多个反射镜，用于通过多个反射镜构成反射镜阵列，使振镜片反射的激光沿着预设的光路传播。

进一步的，所述线性度计算装置包括：

指令发送单元，用于向振镜电机发送相同长度间隔的指令使振镜电机旋转；

旋转角计算单元，用于根据激光光斑采集装置采集到的激光光斑图像计算出每一次旋转振镜电机时的旋转角度；

线性度计算单元，用于根据所述旋转角度得出振镜电机的线性度。

进一步的，所述旋转角计算单元具体包括：

中心点确定单元，用于根据激光光斑采集装置采集到的光斑取光斑的中心点；

计算单元，用于根据光斑的中心点计算出每一次旋转振镜电机时的旋转角度。

本发明实施例通过一种振镜电机线性度的检测方法及装置，通过旋转振镜电机，振镜电机上的振镜片会随着振镜电机同时旋转，通过激光光斑采集装置采集激光的光斑，得出光斑移动的距离，最终根据光斑的移动距离得出振镜电机的旋转角度，再根据振镜电机的旋转角度得出振镜电机的线性度。

附图说明

图1是本发明第一实施例提供的一种振镜电机线性度的检测方法的实现流程图；

图2是本发明第二实施例提供的一种振镜电机线性度的检测方法的实现流程图；

图3是本发明第二实施例提供的振镜电机线性度测量原理示意图；

图4是本发明第二实施例提供的计算光斑中心的示意图；

图5是本发明第二实施例提供的计算激光光斑中心点距离的示意图；

图6是本发明第二实施例提供的振镜电机线性度对比示意图；

图7是本发明第三实施例提供的一种振镜电机线性度的检测装置的结构图；

图8是本发明第三实施例提供的一种振镜电机装置结构示意图；以及

图9是本发明第四实施例提供的一种振镜电机线性度的检测装置的结构图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述：

实施例一：

图1示出了本发明第一实施例提供的一种振镜电机线性度的检测方法的实现流程，详述如下：

S101，通过激光点光源发射激光，并将所述激光点光源发射的激光照射在振镜电机的振镜片上。

通过激光点光源发射激光，将激光点光源发射的激光照射在振镜电机的振镜片上，通过振镜片将激光反射出去。

S102，通过激光光斑采集装置采集经过振镜电机的振镜片反射以后的激光光斑。

通过激光光斑采集装置采集激光光斑的图像，采集的图像为激光经过振镜片反射以后在采集装置上所形成的图像。

S103，向振镜电机发送相同的指令使振镜电机旋转，根据激光光斑采集装置采集到的光斑计算振镜电机旋转的角度，得出振镜电机的线性度。

向振镜电机发送相同的指令使振镜电机旋转，由于在振镜电机旋转的同时振镜片会随着振镜电机同时旋转，当振镜片旋转时，会改变反射后激光的光路，通过采集激光在激光光斑采集装置上形成的光斑图像，可以计算出光斑的移动距离，继而根据光斑的移动距离得出振镜电机的旋转角度，通过测量每次电机旋转时的旋转角度，可以得出振镜电机的线性度。

本发明实施例通过上述方式，一种振镜电机线性度的检测方法，通过旋转振镜电机，振镜电机上的振镜片会随着振镜电机同时旋转，通过激光光斑采集装置采集激光的光斑，得出光斑移动的距离，最终根据光斑的移动距离得出振镜电机的旋转角度，再根据振镜电机的旋转角度得出振镜电机的线性度。

实施例二：

图2示出了本发明第二实施例提供的一种振镜电机线性度的检测方法的实现流程，详述如下：

S201，将振镜电机置于零位。

由于通常使用的振镜电机在旋转时为在平衡位置进行正向或反向的旋转，旋转的角度为固定范围值内的角度，当振镜电机置于平衡位置时即为振镜电机置于零点，同时在振镜电机置于零位时，为了便于计算以及测量可以将振镜电机的振镜片与激光光斑采集装置的反射镜、白平衡板以及图像采集***的镜头置于同一平行线上，其中图像采集***包括镜头和相机。

S202，通过固定的激光点光源发射固定光路的激光照射在振镜电机的振镜片上。

通过固定的激光点光源发射固定入射光路的激光照射在振镜电机的振镜片上，设定激光与振镜片之间的入射角为α，入射角为激光与振镜片法线所成的夹角。

S203，通过激光光斑采集装置采集经过振镜电机的振镜片反射以后的激光光斑。

通过激光光斑采集装置经过振镜电机的振镜片反射以后的光斑，在通过激光光斑采集装置采集光斑时，通过白平衡板接收激光并在白平衡板上呈现出激光的光斑，其中为了便于进行测量，减少激光光斑采集装置的体积可以通过设置多个反射镜改变激光的光路，如图3所示，通过设置多个反射镜构成反射镜阵列，使得振镜片反射的激光沿着反射镜所预设的光路传播，通过设置的多个反射镜改变激光的光路，可以同时达到大比例的放大在振镜片旋转时激光的光斑移动距离，在振镜电机旋转很小的角度时，经过多次反射，激光光斑中心变化的距离得到了多级的放大，最终可以实现较为精确的测量。

S204，向振镜电机发送相同长度间隔的指令使振镜电机旋转。

向振镜电机发送相同长度间隔的指令，振镜电机的旋转为根据指令长度进行旋转，在发送相同长度指令的条件下，振镜电机理论上为旋转相同的角度。

S205，根据激光光斑采集装置采集到的光斑计算出每一次旋转振镜电机时的旋转角度。

根据激光光斑采集装置采集到的激光光斑图像计算每次旋转振镜电机以后，激光光斑的移动距离，通过激光光斑的移动距离计算出振镜片的旋转角度，设振镜片在零位与激光成α角入射，激光经过反射后与反射镜1、2、3、4、5的交点分别记作A、B、C、D、E，当振镜电机旋转一次时设振镜片旋转θ角，激光经过反射后与反射镜1、2、3、4、5的交点分别记作A’、B’、C’、D’、E’。为了便于计算，反射镜设置在两条平行线上，平行线之间的距离设定为H，由几何光学原理可计算出：AE=4Htan(α)

A’E’=4Htan(α+2θ)

AA’=H[tan(α+2θ)-tan(α)]

AE’=AA’+A’E’=5Htan(α+2θ)-h tan(α)

则：EE’=AE’-AE=5H[tan(α+2θ)-tan(α)]

EE’为激光光斑经过5次反射后的轴向移动距离，根据上面的表达式进行反推，便可求出振镜电机转动角度的表达式：θ=(arctan((EE’/5H)+tan(α))-α)/2。由于给振镜电机发指令的时候，每次都发固定长度间隔的指令，这样，根据计算出的激光光斑的轴向移动距离便可计算出振镜片每次实际转动的角度值。

在具体实施过程中，要根据振镜电机线性度的检测精度要求确定需要经过多少次反射或设定H为多少。假设经过N次反射，则激光光斑中心点变化的距离为(N+1)H[tan(α+2θ)-tan(α)]。转动角度的表达式：θ=(arctan((Δd/(N+1)H)+tan(α))-α)/2。当振镜电机转动很小的角度时，经过多次反射后，激光光斑中心变化的距离得到了多级的放大，这样即使振镜转动很小的角度，通过反射镜多级的放大作用我们通过图像采集***算出振镜片转动角度与激光光斑中心点移动距离之间的关系，在获取到激光光斑以后首先需要计算激光光斑的中心点，通过取光斑的中心点进行计算可以进一步提高精度，计算激光光斑的中心的示意图如图4所示，通过图像采集***采集激光光斑，并对激光光斑图像进行二值化处理，将二值化处理后的图像进行去噪处理，包括平滑去除噪声点、激光散斑干涉点等，之后再对去噪处理后的图像进行边缘检测，对激光光斑图像去除边缘毛刺、凸点等不规则边界轮廓点并进行圆拟合，找出激光光斑圆的中心点位置。在找到激光光斑中心点位置以后计算出激光光斑的中心点距离，如图5所示，根据找出的激光光斑图像圆的中心点位置计算出圆的半径值得出两个相邻激光光斑图像中心点的距离。

S206，根据所述旋转角度得出振镜电机的线性度。

当计算出每次实际振镜电机旋转的角度值以后，便可根据振镜电机旋转的角度值得出振镜电机的线性度，其中根据实际测量得出的线性度与理论上的线性度之间的对比示意图如图6所示。

本发明实施例通过上述方式，一种振镜电机线性度的检测方法，通过旋转振镜电机，振镜电机上的振镜片随着振镜电机同时旋转，在振镜片旋转的同时振镜片会改变激光的光路，通过激光光斑采集装置采集激光的光斑，得出激光光斑移动的距离，最终根据激光光斑的移动距离得出振镜电机的旋转角度，根据振镜电机的旋转角度得出振镜电机的线性度，检测出振镜电机的线性度以后将振镜电机的线性度与理论振镜电机的线性度进行对比，即可提高激光打标机的性能，满足打标机对检测精度的要求。

实施例三：

图7示出了本发明第三实施例提供的一种振镜电机线性度的检测装置的结构图，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。

激光点光源71，用于发射激光，并将所述激光点光源发射的激光照射在振镜电机的振镜片上。

通过激光点光源发射激光，将激光点光源发射的激光照射在振镜电机的振镜片上，通过振镜片将激光反射出去，其中振镜电机的装置结构示意图如图8所示，振镜电机包括一电机本体，在振镜电机的旋转平台上放置一振镜片。

激光光斑采集装置72，用于采集经过振镜电机的振镜片反射以后的光斑。

通过激光光斑采集装置采集激光的光斑，采集的光斑为激光经过振镜片反射以后在采集装置上所形成的激光光斑。

线性度计算装置73，用于向振镜电机发送相同的指令使振镜电机旋转，根据激光光斑采集装置采集到的光斑计算振镜电机旋转的角度，得出振镜电机的线性度。

向振镜电机发送相同的指令使振镜电机旋转，由于在振镜电机旋转的同时振镜片会随着振镜电机同时旋转，当振镜片旋转时，会改变反射后激光的光路，通过采集激光在激光光斑采集装置上形成的激光光斑，可以计算出激光光斑的移动距离，继而根据激光光斑的移动距离得出振镜电机的旋转角度，通过测量每次电机旋转时的旋转角度，可以得出振镜电机的线性度。

本发明实施例通过上述方式，一种振镜电机线性度的检测装置，通过旋转振镜电机，振镜电机上的振镜片会随着振镜电机同时旋转，通过激光光斑采集装置采集激光的光斑，得出激光光斑移动的距离，最终根据激光光斑的移动距离得出振镜电机的旋转角度，再根据振镜电机的旋转角度得出振镜电机的线性度。

实施例四：

图9示出了本发明第四实施例提供的一种振镜电机线性度的检测装置的结构图，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。

置零单元91，用于将振镜电机置于零位。

由于通常使用的振镜电机在旋转时为在平衡位置进行正向或反向的旋转，旋转的角度为固定范围值内的角度，当振镜电机置于平衡位置时即为振镜电机置于零点，同时在振镜电机置于零位时，为了便于计算以及测量可以将振镜电机的振镜片与激光光斑采集装置的反射镜、白平衡板以及图像采集***的镜头置于同一平行线上。

激光点光源92，用于发射激光，并将所述激光点光源发射的激光照射在振镜电机的振镜片上。

通过固定的激光点光源发射固定入射光路的激光照射在振镜电机的振镜片上，设定激光与振镜片之间的入射角为α，入射角为激光与振镜片法线所成的夹角。

激光光斑采集装置93，用于采集经过振镜电机的振镜片反射以后的光斑。

激光光斑采集装置包括：反射镜，用于对激光进行反射改变激光的光路，其中反射镜可以采用多个；白平衡板，用于接收激光并在白平衡板上呈现出激光的光斑；图像采集***，用于对白平衡板呈现的激光光斑进行图像采集。通过激光光斑采集装置经过振镜电机的振镜片反射以后的光斑，在通过激光光斑采集装置采集光斑时，通过白平衡板在激光的光路上接收激光从而在白平衡板上呈现出激光的光斑，其中为了便于进行测量，减少激光光斑采集装置的体积可以通过设置多个反射镜改变激光的光路，如图3所示，通过设置多个反射镜构成反射镜阵列，使得振镜片反射的激光沿着反射镜所预设的光路传播，通过设置的多个反射镜改变激光的光路，可以同时达到大比例的放大在振镜片旋转时激光的光斑移动距离，在振镜电机旋转很小的角度时，经过多次反射，激光光斑中心变化的距离得到了多级的放大，最终可以实现较为精确的测量。

指令发送单元94，用于向振镜电机发送相同长度间隔的指令使振镜电机旋转。

向振镜电机发送相同长度间隔的指令，振镜电机的旋转为根据指令长度进行旋转，在发送相同长度指令的条件下，振镜电机理论上为旋转相同的角度，其中发送指令可以通过运动控制卡控制振镜电机每次都发送相同长度间隔的指令。

旋转角计算单元95，用于根据激光光斑采集装置采集到的光斑计算出每一次旋转振镜电机时的旋转角度。

根据激光光斑采集装置采集到的光斑，利用几何光学原理计算出每一次旋转振镜电机时振镜片或振镜电机所旋转的角度，其中旋转角计算单元包括：中心点确定单元，用于根据激光光斑采集装置采集到的光斑取光斑的中心点，通过取光斑的中心点进行计算可以进一步提高精度，旋转角计算单元的计算单元根据光斑的中心点计算出每一次旋转振镜电机时的旋转角度。

线性度计算单元96，用于根据所述旋转角度得出振镜电机的线性度。

根据旋转角度得出振镜电机的线性度，并将得出的振镜电机线性图与理论线性度进行对比。

本发明实施例通过上述方式，一种振镜电机线性度的检测装置，通过旋转振镜电机，振镜电机上的振镜片随着振镜电机同时旋转，在振镜片旋转的同时振镜片会改变激光的光路，通过激光光斑采集装置采集激光的光斑，得出光斑移动的距离，最终根据光斑的移动距离得出振镜电机的旋转角度，根据振镜电机的旋转角度得出振镜电机的线性度，检测出振镜电机的线性度以后将振镜电机的线性度与理论振镜电机的线性度进行对比，即可提高激光打标机的性能，满足打标机对检测精度的要求。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于计算机可读取存储介质中，所述的存储介质，如ROM/RAM、磁盘、光盘等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种振镜电机线性度的检测方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：

通过激光点光源发射激光，并将所述激光点光源发射的激光照射在振镜电机的振镜片上；

通过多个反射镜构成反射镜阵列，使所述振镜片反射的激光沿着预设的光路传播；其中，所述多个反射镜设置在两条平行线上；

通过激光光斑采集装置的白平衡板接收经过所述振镜片反射的激光；

激光光斑采集装置采集在所述白平衡板上接收到的激光所形成的光斑图像；

向振镜电机发送相同的指令使振镜电机旋转，根据激光光斑采集装置采集到的光斑计算每次振镜电机旋转的角度，得出振镜电机的线性度，包括：

向振镜电机发送相同长度间隔的指令使振镜电机旋转；

根据激光光斑采集装置采集到的光斑图像计算每次旋转振镜电机之后激光光斑的移动距离，根据每次激光光斑的移动距离计算每次振镜电机旋转的角度；

根据每次振镜电机旋转的角度得出振镜电机的线性度；

其中，每次激光光斑的移动距离为△d＝(N+1)H[tan(α+2θ)-tan(α)]，每次振镜电机旋转的角度为θ＝(arctan((△d/(N+1)H)+tan(α))-α)/2；

其中，△d为每次激光光斑的移动距离，N为反射镜的个数，H为两条平行线之间的距离，θ为每次振镜电机旋转的角度，α为激光与振镜片在零位时所成的入射角。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据激光光斑采集装置采集到的光斑计算出每一次旋转振镜电机时的旋转角度具体步骤包括：

根据激光光斑采集装置采集到的光斑取光斑的中心点；

根据光斑的中心点计算出每一次旋转振镜电机时的旋转角度。

3.一种振镜电机线性度的检测装置，其特征在于，所述装置包括：

激光点光源，用于发射激光，并将所述激光点光源发射的激光照射在振镜电机的振镜片上；

多个反射镜，用于通过多个反射镜构成反射镜阵列，使所述振镜片反射的激光沿着预设的光路传播；其中，所述多个反射镜设置在两条平行线上；

白平衡板，用于接收经过所述振镜片反射的激光并呈现出激光光斑；

图像采集***，用于对所述白平衡板呈现的激光光斑进行图像采集；

线性度计算装置，用于向振镜电机发送相同的指令使振镜电机旋转，根据激光光斑采集装置采集到的激光光斑计算每次振镜电机旋转的角度，得出振镜电机的线性度；

所述线性度计算装置包括：

指令发送单元，用于向振镜电机发送相同长度间隔的指令使振镜电机旋转；

旋转角计算单元，用于根据激光光斑采集装置采集到的光斑图像计算每次旋转振镜电机之后激光光斑的移动距离，根据每次激光光斑的移动距离计算每次振镜电机旋转的角度；

线性度计算单元，用于根据每次振镜电机旋转的角度得出振镜电机的线性度；

其中，每次激光光斑的移动距离为△d＝(N+1)H[tan(α+2θ)-tan(α)]，每次振镜电机旋转的角度为θ＝(arctan((△d/(N+1)H)+tan(α))-α)/2；

其中，△d为每次激光光斑的移动距离，N为反射镜的个数，H为两条平行线之间的距离，θ为每次振镜电机旋转的角度，α为激光与振镜片在零位时所成的入射角。

4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述旋转角计算单元具体包括：

中心点确定单元，用于根据激光光斑采集装置采集到的光斑取光斑的中心点；

计算单元，用于根据光斑的中心点计算出每一次旋转振镜电机时的旋转角度。