光纤激光切割机_激光切割机-深圳市创智激光智能装备有限公司

光纤激光切割机系统设计的考虑因素

行业新闻2020-02-263094

光纤激光切割机该系统基本原理为激光发射器通过镜头将激光光束射向待测物表面,根据光路的反射定理,反射得到的激光光束通过相机镜头被光敏器件接收。 根据不同的距离,相机可在不同的角度捕捉到该光点, 根据其中心发生的位置偏移量与待测物发生的位置偏移量计算得到真实的物体位移值。

光纤激光切割机三角测距法的硬件构成主要有光源、 聚光透镜和光敏器件。 光敏器件分为电荷耦合器件 CCD 和位置敏感器件 PSD。由于 CCD 对光电灰度敏感性好,具有动态范围大、线性度好、精度高、稳定性好等特点,而 PSD 通过其表面的光点光亮分布来确定其光点的位置,容易产生测量误差,影响测量精度。 因此,一般采用 CCD 作为光敏器件。 目前在工业市场上,分辨率小于125μm 的产品会采用 PSD, 而分辨率小于 2.5μm 的产品会采用 CCD,而涉及到计算机视觉的常规领域多数会采用 CCD。 因此,该系统拟采用 CCD 作为光敏器件。

光纤激光切割机两种三角测距法的比较

根据激光光束入射时与待测物表面法线所呈的夹角不同,激光三角法可分为斜射式激光三角法和直射式激光三角法。

斜射式激光三角法指当光纤激光切割机光束照射到待测物表面, 入射光会与待测物表面的法线方向呈一定的夹角,此时,激光束在待测物表面发生一定的散射、漫反射,而位于特定位置的透镜会将这些光线经窄带滤波片至光敏器件上。 当待测物发生位移后,激光束照射在待测物表面,前后两次位移发生散射、漫反射后的光路不同,导致了光敏器件上光斑中心位置会发生一定的偏移。 这时,根据光路系统形成的几何三角关系,光斑中心发生的位置偏移量与待测物发生的位置偏移量有对应的数学关系。 通过计算光斑中心位置偏移量测得真实的物体位移。

该值越小, 待测面的单位位移引起的成像面光斑位置变化就越大,降低灵敏度有利于提高传感器的测距精度。 直射式激光三角法是斜射式激光三角法的一种特殊情况(当 α 为 0°时),此处不展开叙述。

斜射式激光三角法测距主要接收的是反射光,适用于表面粗糙度低的被测面,其特点是分辨率高,测量范围小;直射式激光三角法测距主要接收的是散射光和漫反射光,适用于表面粗糙度较高的被测面,其特点是分辨率低,测量范围大,信噪比低。

光纤激光切割机系统设计的参数条件方案及硬件结构的选择

参考工业界对激光打标的实际要求测量精度相对较低,且打标目标是表面粗糙度较高且短距离操作的物体, 实际操作需要简单且安装方便,因此,选用直射式激光三角法测距方法以及面阵 CCD 作为光敏器件,并将聚光透镜和面阵 CCD 平行放置去设计光路。 由于该光纤激光切割机成像系统不能严格满足 Scheimpflug条件,即像平面、物平面、透镜平面相交于一点,需要找出能使光路聚焦的条件,并固定某些能影响系统精度的光路及其他参数,从而保证能在该条件下实现系统的精度要求。 以 MER-500-14GM 型号 CCD 光敏 器 件 为 例,其 基 本 参 数:分 辨 率:2592*1944;像元尺寸:2.2μm*2.2μm。

光纤激光切割机系统设计的考虑因素

该光纤激光切割机系统的设计主要考虑三个参数: 激光光束反射光与被测面法线方向的夹角 θ(i),被测面的偏移量 y 与 CCD 光敏器件上的像位偏移量 x 之间的精度要求, 聚光透镜与参考面之间的位置关系。


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