基于機器視覺的全自動激光清洗系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及激光清洗技術，具體涉及一種基于機器視覺的全自動激光清洗系統。
【背景技術】
[0002]激光清洗技術是近年飛速發展起來的新型清洗技術。激光清洗的機理主要是基于物體表面污染物吸收激光能量后，或汽化揮發，或瞬間受熱膨脹而克服表面對粒子的吸附力，使其脫離物體表面，進而達到清洗的目的。與傳統清洗方式相比，激光清洗不需要清潔液或其他化學試劑，對材料無損傷、無二次污染，且清除污物的范圍和適用的基材十分廣泛，被認為是最可靠、最有效的清洗方法，已在工業中得到初步應用。
[0003]當前市場上的激光清洗裝備主要以便攜式激光清洗設備和模塊化激光清洗工作站為主。其中，便攜式激光清洗裝備通過人手帶動清洗頭對目標進行清洗，而模塊化激光清洗工作站通過與工業生產線相結合，能夠實現目標的在線清洗。目前市場上還沒有激光清洗裝備能夠自動判別清洗對象的污染特征，并對污染區域實現全自動的激光清洗。同時，激光清洗后的效果也還沒有實現自動判別，更不用說對未清洗干凈的區域進行自動補洗，因而導致清洗的效果難以保證。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型的目的是針對上述技術問題，提供一種基于機器視覺的全自動激光清洗系統，該系統能改善現有激光清洗系統不能夠自動判別清洗對象的污染特征和清洗效果，并進行完全自動化的激光清洗的問題。
[0005]為實現此目的，本實用新型所設計的基于機器視覺的全自動激光清洗系統，包括光纖激光器、激光清洗頭和控制器，控制器的激光器控制信號輸出端連接光纖激光器的控制信號輸入端，光纖激光器的光束輸出端連接激光清洗頭的光束輸入端，其特征在于:它還包括圖像攝取裝置、機械臂和圖像處理器，所述激光清洗頭固定在機械臂的機械手上，所述圖像攝取裝置安裝在激光清洗頭殼體的側面，圖像攝取裝置的圖像信號輸出端連接圖像處理器的圖像信號輸入端，圖像處理器的圖像數據通信端連接控制器的圖像數據通信端，控制器的機械臂控制信號輸出端連接機械臂的控制信號輸入端。
[0006]本實用新型通過在激光清洗系統中集成機器視覺，能夠自動判別清洗對象的污染特征和清洗效果，從而操控機械手夾持激光清洗頭對清洗對象進行完全的自動化清洗，既保證了清洗效果，又便于實現清洗工作的自動化。
【附圖說明】
[0007]圖1為本實用新型的結構不意圖；
[0008]其中，I一光纖激光器、2—光纖、3—激光清洗頭、4一圖像攝取裝置、5—機械臂、5.1一機械手、6—圖像處理器、7—控制器。
【具體實施方式】
[0009]以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步的詳細說明:
[0010]如圖1所示的基于機器視覺的全自動激光清洗系統，包括光纖激光器1、激光清洗頭3和控制器7，控制器7的激光器控制信號輸出端連接光纖激光器I的控制信號輸入端，光纖激光器I的光束輸出端連接激光清洗頭3的光束輸入端，它還包括圖像攝取裝置4、機械臂5和圖像處理器6，所述激光清洗頭3固定在機械臂5的機械手5.1上，所述圖像攝取裝置4安裝在激光清洗頭3殼體的側面，圖像攝取裝置4的圖像信號輸出端連接圖像處理器6的圖像信號輸入端，圖像處理器6的圖像數據通信端連接控制器7的圖像數據通信端，控制器7的機械臂控制信號輸出端連接機械臂5的控制信號輸入端。機械臂5至少應具有3個自由度。
[0011]上述技術方案中，控制器7的功能是接收來自圖像處理器6的數據，控制光纖激光器I的開關和出光指標，控制機械臂5的運動軌跡，控制激光清洗頭3中振鏡的掃描軌跡，命令圖像攝取裝置4攝取清洗對象的圖像信息。
[0012]上述技術方案中，所述圖像攝取裝置4的鏡頭與激光清洗頭3的光束輸出端同向且平行。上述激光清洗頭由擴束鏡、掃描振鏡、聚焦透鏡和測距對焦裝置組成。上述圖像攝取裝置4為感光元件CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor，互補金屬氧化物半導體)或CCD(Charge Coupled Device，電荷藕合器件)。
[0013]上述技術方案中，所述光纖激光器I輸送到激光清洗頭3內的激光是波長為1064nm的脈沖激光。該脈沖激光能保證激光清洗頭3具有較好的清洗效果。
[0014]上述技術方案中，所述光纖激光器I的光束輸出端通過光纖2連接激光清洗頭3的光束輸入端。由光纖激光器I輸出的激光束經光纖2傳輸至激光清洗頭3，先經由激光清洗頭3中的擴束鏡擴束準直，然后被掃描振鏡反射至聚焦透鏡，由聚焦透鏡會聚的激光束入射在清洗對象表面，對材料進行清洗。
[0015]上述技術方案中，圖像攝取裝置4和圖像處理器6構成本系統中的機器視覺系統。其中，圖像攝取裝置4負責采集清洗對象的圖像信息，并將照相信息傳送至圖像處理器6，圖像處理器6負責對采集的圖像信息進行數據轉換和運算，形成清洗對象的污染位置和輪廓信息，并反饋至控制器7。
[0016]本實用新型工作時:控制器7首先發出指令到圖像攝取裝置4，由圖像攝取裝置4攝取清洗對象的圖像信息，并將信息傳送至圖像處理器6;圖像處理器6根據圖像的像素分布和亮度、顏色等信息，將圖像信息轉換成數字化信號，并對數字信號進行運算抽取出目標特征，然后與標準數據進行比對，形成清洗對象的污染位置和輪廓信息，并反饋至控制器7;控制器7獲取反饋信息后，控制光纖激光器I出光并操縱機械臂5夾持激光清洗頭3對污染區域進行清洗。
[0017]在一次清洗完成后，控制器7將再次控制圖像攝取裝置4攝取清洗對象的圖像信息，并將信息傳送至圖像處理器6;圖像處理器6再次對信息進行轉換、計算，并與標準數據進行比對，生成清洗效果的判別數據;對于未清洗干凈的位置，圖像處理器6將待清洗污染物的位置和輪廓信息再次反饋至控制器7，控制器7繼續操縱機械臂5從而控制激光清洗頭3對未清洗干凈的位置進行清洗，直至完全清洗干凈。
[0018]本說明書未作詳細描述的內容屬于本領域專業技術人員公知的現有技術。
【主權項】
1.一種基于機器視覺的全自動激光清洗系統，包括光纖激光器(I)、激光清洗頭(3)和控制器(7)，控制器(7)的激光器控制信號輸出端連接光纖激光器(I)的控制信號輸入端，光纖激光器(I)的光束輸出端連接激光清洗頭(3)的光束輸入端，其特征在于:它還包括圖像攝取裝置(4)、機械臂(5)和圖像處理器(6)，所述激光清洗頭(3)固定在機械臂(5)的機械手(5.1)上，所述圖像攝取裝置(4)安裝在激光清洗頭(3)殼體的側面，圖像攝取裝置(4)的圖像信號輸出端連接圖像處理器(6)的圖像信號輸入端，圖像處理器(6)的圖像數據通信端連接控制器(7)的圖像數據通信端，控制器(7)的機械臂控制信號輸出端連接機械臂(5)的控制信號輸入端。2.根據權利要求1所述的基于機器視覺的全自動激光清洗系統，其特征在于:所述圖像攝取裝置(4)的鏡頭與激光清洗頭(3)的光束輸出端同向且平行。3.根據權利要求1所述的基于機器視覺的全自動激光清洗系統，其特征在于:所述光纖激光器(I)輸送到激光清洗頭(3)內的激光是波長為1064nm的脈沖激光。4.根據權利要求1所述的基于機器視覺的全自動激光清洗系統，其特征在于:所述光纖激光器(I)的光束輸出端通過光纖(2)連接激光清洗頭(3)的光束輸入端。
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于機器視覺的全自動激光清洗系統，它的控制器的激光器控制信號輸出端連接光纖激光器的控制信號輸入端，光纖激光器的光束輸出端連接激光清洗頭的光束輸入端，激光清洗頭固定在機械臂的機械手上，圖像攝取裝置安裝在激光清洗頭殼體的側面，圖像攝取裝置的圖像信號輸出端連接圖像處理器的圖像信號輸入端，圖像處理器的圖像數據通信端連接控制器的圖像數據通信端，控制器的機械臂控制信號輸出端連接機械臂的控制信號輸入端。本實用新型能夠自動判別清洗對象的污染特征和清洗效果，從而操控機械手夾持激光清洗頭對清洗對象進行完全的自動化清洗。
【IPC分類】B08B7/00
【公開號】CN205341405
【申請號】CN201620006096
【發明人】馬雪梅, 張永濤, 李昕月, 夏威, 秦美榮
【申請人】湖北三江航天江北機械工程有限公司
【公開日】2016年6月29日
【申請日】2016年1月5日