本發明涉及設備控制，尤其涉及一種基于視覺控制的激光表面處理方法、裝置及設備。

背景技術：

1、在激光加工領域，激光打標技術普遍應用于高精度部件或產品的標刻和追溯管理。現有的激光打標裝置通常通過固定功率、預設掃描路徑等方式進行操作，難以針對不同材料表面的反射特性和熱學特性做出實時調節。尤其當待打標部件具有較高反射率或復雜曲面幾何時，傳統工藝在激光能量輸入與掃描軌跡控制方面往往缺乏靈活性，容易造成標刻深度不均勻或熱堆積過度。對于對表面質量和標記耐久度要求較高的行業，如醫療器械、航空零部件等，此類問題更為突出。

2、與此同時，隨著對加工質量和效率的要求不斷加嚴，各種基于視覺的監測手段開始被引入到激光打標過程中，用于識別待打標部件的表面形貌與溫度分布。但是，僅有被動式的視覺觀察并不足以對脈沖激光的能量波動進行精準反饋；加之高反射表面產生的瞬態散射和鏡面反射現象，極易干擾常規傳感器的識別結果，導致對激光器輸出能量和掃描振鏡軌跡的調度缺乏針對性。此外，已公開的很多基于視覺的激光打標或加工方案大多僅關注打標過程中的初步監測，缺少配合脈沖能量基準進行后續動態觀測與局部熱分散的閉環控制。一旦在標刻末期出現局部熱堆積或局部熔蝕，往往很難及時采取有效策略進行補償。

技術實現思路

1、本發明的主要目的在于解決現有激光打標工藝難以針對高反射或復雜曲面進行能量和軌跡的實時調節，以及在標刻末期無法有效處理局部熱堆積或熔蝕而導致標刻深度不均與熱損傷的技術問題；

2、本發明第一方面提供了一種基于視覺控制的激光表面處理方法，所述基于視覺控制的激光表面處理方法包括：

3、對激光打標設備輸出的脈沖激光進行能量波形捕捉處理，得到脈沖能量基準，并根據所述脈沖能量基準對待打標部件的表面反射區域進行多通道視覺檢測處理，得到待打標部件的表面特征信息；

4、根據所述脈沖能量基準與所述待打標部件的表面特征信息對所述激光打標設備的激光掃描振鏡的軌跡進行規劃處理，得到初始掃描路徑；

5、根據所述初始掃描路徑對所述激光打標設備輸出的脈沖激光的觸發時序進行同步校正處理，得到目標打標路徑；

6、根據所述目標打標路徑和所述脈沖能量基準對待打標部件的打標區域進行動態觀測與局部熱分散處理，得到所述待打標部件處理后的部件表面。

7、可選的，在本發明第一方面的第一種實現方式中，所述對激光打標設備輸出的脈沖激光進行能量波形捕捉處理，得到脈沖能量基準，并根據所述脈沖能量基準對待打標部件的表面反射區域進行多通道視覺檢測處理，得到待打標部件的表面特征信息包括：

8、對由激光器輸出的脈沖信號進行高速光電采樣獲取處理，得到脈沖采樣序列；

9、根據所述脈沖采樣序列對脈沖信號的峰值段與衰減段進行特征提取處理，得到脈沖能量基準；

10、對所述待打標部件的表面反射區域進行多通道視覺識別，得到多通道圖像集合；

11、根據所述脈沖能量基準對所述多通道圖像集合進行光學特征比對與像素分區聚類處理，得到所述待打標部件的表面特征信息。

12、可選的，在本發明第一方面的第二種實現方式中，所述根據所述脈沖能量基準對所述多通道圖像集合進行光學特征比對與像素分區聚類處理，得到所述待打標部件的表面特征信息包括：

13、對所述多通道圖像集合中的各像素點進行光學頻譜提取處理，得到光學特征矩陣；

14、根據所述脈沖能量基準對所述光學特征矩陣中對應的像素值進行閾值劃分處理，得到初步分區結果；

15、對所述初步分區結果的高反射像素群與一般反射像素群進行分組聚類處理，得到像素聚類索引表；

16、根據所述像素聚類索引表對凹凸邊界區域進行輪廓定位處理，得到所述待打標部件的表面特征信息。

17、可選的，在本發明第一方面的第三種實現方式中，所述根據所述脈沖能量基準與所述待打標部件的表面特征信息對所述激光打標設備的激光掃描振鏡的軌跡進行規劃處理，得到初始掃描路徑包括：

18、對所述脈沖采樣序列與表面特征信息進行脈沖適配度判別處理，得到所述脈沖采樣序列與表面特征信息之間的脈沖適配度索引；

19、根據所述脈沖適配度索引對所述待打標部件的不同區域進行脈沖能量優先級劃分處理，得到區域優先表；

20、根據所述區域優先表對所述激光打標設備的激光掃描振鏡的軌跡的路徑節點進行排列處理，得到節點排列序列；

21、根據所述節點排列序列對所述脈沖激光的脈沖能量幅值與脈沖寬度分配參數進行調度處理，得到所述初始掃描路徑。

22、可選的，在本發明第一方面的第四種實現方式中，所述對所述脈沖采樣序列與表面特征信息進行脈沖適配度判別處理，得到所述脈沖采樣序列與表面特征信息之間的脈沖適配度索引包括：

23、對所述脈沖采樣序列中的脈沖能量峰值與所述表面特征信息中的多通道反射數據進行能量映射處理，得到能量-特征映射表；

24、根據所述能量-特征映射表對各脈沖采樣序列中的各脈沖節點與不同反射區域進行差異度對比處理，得到脈沖-區域差異統計結果；

25、對所述脈沖-區域差異統計結果中偏差超限的脈沖節點進行分段校正處理，得到修正后的配合度矩陣；

26、根據所述修正后的配合度矩陣對所述脈沖激光的脈沖能量分布與表面特征信息進行綜合評價處理，得到所述脈沖適配度索引。

27、可選的，在本發明第一方面的第五種實現方式中，所述根據所述初始掃描路徑對所述激光打標設備輸出的脈沖激光的觸發時序進行同步校正處理，得到目標打標路徑包括：

28、對所述初始掃描路徑中的各坐標節點與脈沖適配度索引中的理想脈沖觸發時刻進行對照評估處理，得到觸發時序差值表；

29、根據所述觸發時序差值表對所述脈沖激光的觸發信號與激光掃描振鏡的坐標信號進行相位校準處理，得到同步觸發參數組；

30、根據所述同步觸發參數組對各脈沖激光的脈沖能量幅值和激光掃描振鏡的振鏡運動速度進行分段匹配運算處理，得到觸發聯動指令集；

31、根據所述觸發聯動指令集對所述初始掃描路徑的各掃描段落的觸發節點進行時間標記處理，得到目標打標路徑。

32、可選的，在本發明第一方面的第六種實現方式中，所述根據所述目標打標路徑和所述脈沖能量基準對待打標部件的打標區域進行動態觀測與局部熱分散處理，得到所述待打標部件處理后的部件表面包括：

33、對所述目標打標路徑所完成的標刻結果進行多通道連續觀測處理，得到標刻后熱輻射序列；

34、根據所述標刻后熱輻射序列對脈沖激光的脈沖能量分布與局部溫度曲線進行比對處理，得到高溫聚集段落；

35、根據所述脈沖能量基準對所述高溫聚集段落進行短時脈沖或氣流散熱處理，得到熱分散效果集；

36、根據所述熱分散效果集對標刻結果中標刻線條不完整位置進行低能量補刻處理，得到所述待打標部件處理后的部件表面。

37、本發明第二方面提供了一種基于視覺控制的激光表面處理裝置，所述基于視覺控制的激光表面處理裝置包括：

38、捕捉檢測模塊，用于對激光打標設備輸出的脈沖激光進行能量波形捕捉處理，得到脈沖能量基準，并根據所述脈沖能量基準對待打標部件的表面反射區域進行多通道視覺檢測處理，得到待打標部件的表面特征信息；

39、軌跡規劃模塊，用于根據所述脈沖能量基準與所述待打標部件的表面特征信息對所述激光打標設備的激光掃描振鏡的軌跡進行規劃處理，得到初始掃描路徑；

40、同步校正模塊，用于根據所述初始掃描路徑對所述激光打標設備輸出的脈沖激光的觸發時序進行同步校正處理，得到目標打標路徑；

41、觀測散熱模塊，用于根據所述目標打標路徑和所述脈沖能量基準對待打標部件的打標區域進行動態觀測與局部熱分散處理，得到所述待打標部件處理后的部件表面。

42、本發明第三方面提供了一種基于視覺控制的激光表面處理裝置，包括：存儲器和至少一個處理器，所述存儲器中存儲有指令，所述存儲器和所述至少一個處理器通過線路互連；所述至少一個處理器調用所述存儲器中的所述指令，以使得所述基于視覺控制的激光表面處理設備執行上述的基于視覺控制的激光表面處理方法的步驟。

43、上述基于視覺控制的激光表面處理方法、裝置及設備，通過對激光打標設備輸出的脈沖激光進行能量波形捕捉處理，并基于脈沖能量基準對待打標部件的表面反射區域進行多通道視覺檢測，得到表面特征信息；根據所述表面特征信息規劃初始掃描路徑，并對脈沖激光的觸發時序進行同步校正，得到目標打標路徑；結合目標打標路徑與所述脈沖能量基準，對打標區域進行動態觀測與局部熱分散處理，得到處理后的部件表面。該方法適用于在高反射率或復雜幾何表面進行精細標刻，可在打標過程中針對局部溫升或光學特征變化進行及時調整，減少深度不均和熱損傷。

44、本發明的其他特征和優點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發明而了解。本發明的目的和其他優點在說明書、權利要求書以及附圖中所特別指出的結構來實現和獲得。

45、為使本發明的上述目的、特征和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，并配合所附附圖，作詳細說明如下。