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基于图像处理的激光打标机自动调焦系统研究

贾正强  
【摘要】:激光打标机为代表的新型激光加工设备越来越广泛的应用在各行各业中,通过激光聚焦在工件表面标刻出图案及文字信息。标刻质量与焦点的位置调节紧密相关,传统的手动调节方式存在较大的误差,实现设备自动化调整焦点位置可以有效的提高调节精度,增加激光加工的柔性操作空间。课题以此为出发点,设计了一种基于图像处理的激光打标机自动调焦系统,对系统分步骤进行功能实现。首先,简述了激光打标机的结构组成和工作原理;并提出了利用CMOS相机采集图像的构想,介绍分析了自动调焦系统的实施方案。其次,通过采集图像数据,并简要分析验证方案的可行性。通过MATLAB软件对图像进行灰度处理、二值转化、图像切割、小波去噪、目标提取等,最终获取了激光焦点高度与目标图形像素数之间的函数关系。最后,上位机通过控制串口与单片机进行通信,驱动步进电机实现对丝杆升降台的控制,使激光焦点位移至物体表面,最终完成整个自动调焦系统的工作流程。针对本文研究提出的一系列问题进行测试和仿真,包括对扫描振镜失真的修正测试、图像采集测试、小波去噪的算法仿真以及使用仿真软件对单片机与步进电机的控制测试。针对结果进行分析,对于振镜失真进行成功修正,选择了最优的图像采集方案,图像小波去噪的测试结果满足精度需求,验证了基于图像采集的激光打标机自动调焦系统的可行性。


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