[发明专利]一种基于视觉伺服与卡尔曼滤波补偿的二维激光雕刻机

说明书

本发明公开了一种基于视觉伺服与卡尔曼滤波补偿的二维激光雕刻机，包含加工平台、拍摄装置、激光器、激光器移动控制架及控制组件，加工平台用于固定被雕刻器件，拍摄装置用于拍摄被雕刻器件，拍摄装置具有摄像头，镜头上装有紫外滤光片；激光器用于发出紫外激光照射被雕刻器件，从而雕刻被雕刻器件；激光器移动控制架用于固定安装激光器，并移动激光器，从而调整激光器的照射位置；控制组件分别电性连接拍摄装置和激光器，用于根据拍摄装置拍摄的图像，调整激光器的焦距。本发明通过对卡尔曼滤波器进行步数补偿，消除了时延造成的数据传输处理不及时问题，进一步提高了二维激光雕刻机的控制精度和烧灼效果。

技术领域

本发明涉及激光雕刻机领域，尤其涉及一种基于视觉伺服与卡尔曼滤波补偿的二维激光雕刻机。

背景技术

现有二维激光雕刻机大都使用步进电机驱动，在需要加工较高精度的工件时，可能因为种种原因干扰到激光头的运动从而出现加工精度受到影响的情况。传统二维激光雕刻机的运动相当于一个开环系统，无法满足一些对于加工精度要求较高的情况，对于上述激光头受到干扰时，加工精度容易受到影响。

虽然可以通过拍摄装置拍摄被雕刻器件上的激光照射点，通过图像处理后获取该激光照射点的实际位置，根据该实际位置对激光器进行调整，如焦距调整，但是由于控制组件进行图像处理需要一定时间，会造成所获取的目标位置不是实时的，而是相较于真实位置有一定滞后，导致加工精度虽然有所提高，但是仍然不够理想。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对二维激光雕刻机在激光头运动收到干扰时，通过普通视觉伺服反馈激光投影点位置信息，从而对激光器运动进行闭环控制，加工精度虽然有所提高，但是仍然不够理想的技术缺陷，提供了一种基于视觉伺服与卡尔曼滤波补偿的二维激光雕刻机。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种基于视觉伺服与卡尔曼滤波补偿的二维激光雕刻机，包含：

加工平台，用于固定被雕刻器件；

拍摄装置，用于拍摄所述被雕刻器件，拍摄装置具有摄像头，镜头上装有紫外滤光片，只有紫外光才能被摄像头识别；

激光器，用于发出紫外激光照射被雕刻器件，从而雕刻所述被雕刻器件，所述激光器具有对焦器；

激光器移动控制架，用于固定安装所述激光器，并移动所述激光器，从而调整所述激光器的照射位置；

控制组件，分别电性连接拍摄装置和激光器，用于对拍摄装置实时回传的图像进行卡尔曼滤波，并进行卡尔曼滤波时延补偿，从而得到进行时延补偿后激光器在被雕刻器件上的照射点对应的实时位置，根据对焦器与所述实时位置之间的距离，调整对焦器的焦距。

进一步地，在本发明的基于视觉伺服与卡尔曼滤波补偿的二维激光雕刻机中，所述摄像头位于被雕刻器件的上方，固定角度进行拍摄。

进一步地，在本发明的基于视觉伺服与卡尔曼滤波补偿的二维激光雕刻机中，所述激光器移动控制架具有水平移动装置和竖直移动装置，以分别在水平方向和竖直方向上移动激光器，从而调整所述激光器的照射位置。

进一步地，在本发明的基于视觉伺服与卡尔曼滤波补偿的二维激光雕刻机中，所述激光器移动控制架具有水平丝杆、竖直丝杆以及一个激光器固定架，水平丝杆的两端分别穿过两侧固定壁上的固定孔而水平设置，水平丝杆穿过激光器固定架以将固定架固定在水平丝杆上，水平丝杆的一端穿过固定孔后连接第二电机的转动轴，第二电机用于在转动时带动水平丝杆在固定孔内旋进或旋出，从而带动激光器固定架在水平方向上移动；