基于機(jī)器視覺的全自動(dòng)激光清洗系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及激光清洗技術(shù)，具體涉及一種基于機(jī)器視覺的全自動(dòng)激光清洗系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]激光清洗技術(shù)是近年飛速發(fā)展起來的新型清洗技術(shù)。激光清洗的機(jī)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(fā)，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(jìn)而達(dá)到清洗的目的。與傳統(tǒng)清洗方式相比，激光清洗不需要清潔液或其他化學(xué)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(rèn)為是最可靠、最有效的清洗方法，已在工業(yè)中得到初步應(yīng)用。
[0003]當(dāng)前市場上的激光清洗裝備主要以便攜式激光清洗設(shè)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(dòng)清洗頭對目標(biāo)進(jìn)行清洗，而模塊化激光清洗工作站通過與工業(yè)生產(chǎn)線相結(jié)合，能夠?qū)崿F(xiàn)目標(biāo)的在線清洗。目前市場上還沒有激光清洗裝備能夠自動(dòng)判別清洗對象的污染特征，并對污染區(qū)域?qū)崿F(xiàn)全自動(dòng)的激光清洗。同時(shí)，激光清洗后的效果也還沒有實(shí)現(xiàn)自動(dòng)判別，更不用說對未清洗干凈的區(qū)域進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)洗，因而導(dǎo)致清洗的效果難以保證。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的目的是針對上述技術(shù)問題，提供一種基于機(jī)器視覺的全自動(dòng)激光清洗系統(tǒng)，該系統(tǒng)能改善現(xiàn)有激光清洗系統(tǒng)不能夠自動(dòng)判別清洗對象的污染特征和清洗效果，并進(jìn)行完全自動(dòng)化的激光清洗的問題。
[0005]為實(shí)現(xiàn)此目的，本實(shí)用新型所設(shè)計(jì)的基于機(jī)器視覺的全自動(dòng)激光清洗系統(tǒng)，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(hào)輸出端連接光纖激光器的控制信號(hào)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(jī)械臂和圖像處理器，所述激光清洗頭固定在機(jī)械臂的機(jī)械手上，所述圖像攝取裝置安裝在激光清洗頭殼體的側(cè)面，圖像攝取裝置的圖像信號(hào)輸出端連接圖像處理器的圖像信號(hào)輸入端，圖像處理器的圖像數(shù)據(jù)通信端連接控制器的圖像數(shù)據(jù)通信端，控制器的機(jī)械臂控制信號(hào)輸出端連接機(jī)械臂的控制信號(hào)輸入端。
[0006]本實(shí)用新型通過在激光清洗系統(tǒng)中集成機(jī)器視覺，能夠自動(dòng)判別清洗對象的污染特征和清洗效果，從而操控機(jī)械手夾持激光清洗頭對清洗對象進(jìn)行完全的自動(dòng)化清洗，既保證了清洗效果，又便于實(shí)現(xiàn)清洗工作的自動(dòng)化。
【附圖說明】
[0007]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)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(jī)械臂、5.1一機(jī)械手、6—圖像處理器、7—控制器。
【具體實(shí)施方式】
[0009]以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明:
[0010]如圖1所示的基于機(jī)器視覺的全自動(dòng)激光清洗系統(tǒng)，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(hào)輸出端連接光纖激光器I的控制信號(hào)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(jī)械臂5和圖像處理器6，所述激光清洗頭3固定在機(jī)械臂5的機(jī)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(cè)面，圖像攝取裝置4的圖像信號(hào)輸出端連接圖像處理器6的圖像信號(hào)輸入端，圖像處理器6的圖像數(shù)據(jù)通信端連接控制器7的圖像數(shù)據(jù)通信端，控制器7的機(jī)械臂控制信號(hào)輸出端連接機(jī)械臂5的控制信號(hào)輸入端。機(jī)械臂5至少應(yīng)具有3個(gè)自由度。
[0011]上述技術(shù)方案中，控制器7的功能是接收來自圖像處理器6的數(shù)據(jù)，控制光纖激光器I的開關(guān)和出光指標(biāo)，控制機(jī)械臂5的運(yùn)動(dòng)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(shù)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(kuò)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(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)或CCD(Charge Coupled Device，電荷藕合器件)。
[0013]上述技術(shù)方案中，所述光纖激光器I輸送到激光清洗頭3內(nèi)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(shù)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(jīng)光纖2傳輸至激光清洗頭3，先經(jīng)由激光清洗頭3中的擴(kuò)束鏡擴(kuò)束準(zhǔn)直，然后被掃描振鏡反射至聚焦透鏡，由聚焦透鏡會(huì)聚的激光束入射在清洗對象表面，對材料進(jìn)行清洗。
[0015]上述技術(shù)方案中，圖像攝取裝置4和圖像處理器6構(gòu)成本系統(tǒng)中的機(jī)器視覺系統(tǒng)。其中，圖像攝取裝置4負(fù)責(zé)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(fù)責(zé)對采集的圖像信息進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和運(yùn)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(shí)用新型工作時(shí):控制器7首先發(fā)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(jù)圖像的像素分布和亮度、顏色等信息，將圖像信息轉(zhuǎn)換成數(shù)字化信號(hào)，并對數(shù)字信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算抽取出目標(biāo)特征，然后與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)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(jī)械臂5夾持激光清洗頭3對污染區(qū)域進(jìn)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(jìn)行轉(zhuǎn)換、計(jì)算，并與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比對，生成清洗效果的判別數(shù)據(jù);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(xù)操縱機(jī)械臂5從而控制激光清洗頭3對未清洗干凈的位置進(jìn)行清洗，直至完全清洗干凈。
[0018]本說明書未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于機(jī)器視覺的全自動(dòng)激光清洗系統(tǒng)，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(hào)輸出端連接光纖激光器(I)的控制信號(hào)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(jī)械臂(5)和圖像處理器(6)，所述激光清洗頭(3)固定在機(jī)械臂(5)的機(jī)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(cè)面，圖像攝取裝置(4)的圖像信號(hào)輸出端連接圖像處理器(6)的圖像信號(hào)輸入端，圖像處理器(6)的圖像數(shù)據(jù)通信端連接控制器(7)的圖像數(shù)據(jù)通信端，控制器(7)的機(jī)械臂控制信號(hào)輸出端連接機(jī)械臂(5)的控制信號(hào)輸入端。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于機(jī)器視覺的全自動(dòng)激光清洗系統(tǒng)，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(jù)權(quán)利要求1所述的基于機(jī)器視覺的全自動(dòng)激光清洗系統(tǒng)，其特征在于:所述光纖激光器(I)輸送到激光清洗頭(3)內(nèi)的激光是波長為1064nm的脈沖激光。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于機(jī)器視覺的全自動(dòng)激光清洗系統(tǒng)，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(shí)用新型公開了一種基于機(jī)器視覺的全自動(dòng)激光清洗系統(tǒng)，它的控制器的激光器控制信號(hào)輸出端連接光纖激光器的控制信號(hào)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(jī)械臂的機(jī)械手上，圖像攝取裝置安裝在激光清洗頭殼體的側(cè)面，圖像攝取裝置的圖像信號(hào)輸出端連接圖像處理器的圖像信號(hào)輸入端，圖像處理器的圖像數(shù)據(jù)通信端連接控制器的圖像數(shù)據(jù)通信端，控制器的機(jī)械臂控制信號(hào)輸出端連接機(jī)械臂的控制信號(hào)輸入端。本實(shí)用新型能夠自動(dòng)判別清洗對象的污染特征和清洗效果，從而操控機(jī)械手夾持激光清洗頭對清洗對象進(jìn)行完全的自動(dòng)化清洗。
【IPC分類】B08B7/00
【公開號(hào)】CN205341405
【申請?zhí)枴緾N201620006096
【發(fā)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(jī)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