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你是我的眼-激光的应用

浏览数量: 188 作者: 本站编辑 发布时间: 2021-05-28 来源: 本站

激光——“最快的刀”、“最准的尺”、“最亮的光”

激光是20世纪以来继核能、电脑、半导体之后,人类的一项重大发明,可用来加工各种材料。近年来,这把“最快的刀”“最准的尺”,这束“最亮的光”用她那柔美、神奇的能量以“光”速一路驰骋,使不计其数的行业重新焕发出生机和活力,并在很大程度上赋能传统制造业。

 

机器视觉技术——人眼在机器上的延伸

机器视觉技术涉及人工智能、神经生物学、计算机科学、图像处理、模式识别等诸多领域,不仅是人眼的简单延伸,更重要的是具有人脑的一部分功能一一从客观事物的图像中提取信息、进行处理并加以理解,最终用于实际检测、测量和控制。

机器视觉具有精准、高效、灵活以及可重复操作的特点,在直线传动领域,斯科勒在微小型滚珠丝杆上把此特点运用到极致;在激光加工领域,机器视觉能够实现对加工对象的实时观察并采用摄像头获取图像信息,提高了加工的灵活性并能够获得较高的分辨率,提高操作的精确度,使生产效率得到了大幅增加。同时,基于对加工对象的图像处理能够实现复杂的加工工艺,且由于机器视觉可以进行重复度高的激光加工,避免了加工人员由于重复操作产生的疲劳和错误,实现了对人员要求的降低。

 

抢占工业4.0新机遇:

激光加工与机器视觉将迎来行业发展黄金期

与传统加工技术相比,激光加工技术具有材料浪费少、在规模化生产中成本效应明显、对加工对象具有很强的适应性等优势特点。机器视觉通俗来说就是机器身上的“眼睛”,是机器感知世界的视觉器官,并和外部世界发生交互关系,从而实现自动化和智能化,因此,机器视觉也被称为“未来人工智能的核心技术”。

 

比如,在电子制造领域,小到电容、连接器等元器件滚珠,大到手机键盘、PC主板、硬盘,在电子制造行业链条的各个环节;直线传动领域,给滚珠丝杆打标等几乎都能看到机器视觉系统的身影。中国作为制造业大国,集中了全球70%的3C产品产能,3C电子行业是最重要的支柱产业之一,无疑成为了机器视觉应用项目的重点市场,而激光作为一种全新的加工工具,其在3C行业早已寻获极大的用武之地,应用版图日益拓展。

随着我国传统制造业的结构调整和转型升级,高端、精密、自动化和智能化是制造业发展的新趋势。2020年,据激光加工专委会统计,中国国内激光加工设备产业产值680亿,较上年增幅18%。在政策的利好驱动下,国内机器视觉行业快速发展,中国正在成为世界机器视觉发展最活跃的地区之一,预计到2025年我国机器视觉市场规模将达246亿元。可以预见,在工业4.0时期,激光加工与机器视觉技术因其高端、精密及智能等诸多特性,将迎来行业发展的黄金期。

 

汇集行业热点:

激光加工技术与机器视觉技术跨界融合

近年来,激光加工设备不断发展,其智能化程度不断提高,越来越多的激光加工系统使用了机器视觉功能来进一步提高加工效率及质量,主要可分为以下几大类:

01激光半导体硅片切割

激光精细加工设备例如紫外激光半导体硅片切割设备,主要通过图像自动识别处理和定位功能来精确定位被加工工件的位置。并且还可以根据图像自动判断出所需加工点在工件上的相对位置,相比与人类视觉其分辨率更高,可以获得更高的定位精度。因此可以在机械定位的同时,进一步提升设备的加工精度。

02激光柔性材料切割

其特点是采用了机器视觉图像识别定位技术,可以对柔性材料的拉伸变形进行全程自动跟踪补偿,准确实时地捕捉到被切割物体的边缘,并按要求将图像的边缘信息转存为位置矢量信息传给激光切割设备的控制系统,实现对目标进行自动寻边精确剪切。

03激光打标

带有机器视觉功能的激光标刻设备可通过对被标刻物体放置的位置、角度进行分析识别,从而实现自动对准调校打标图像的位置角度。机器视觉引导定位针对材质脆弱、目标物尺寸小、定位精度要求高、连续进行大批量的打标作业,能大幅提高生产效率,保证产品质量一致性。同时,当放置打标样品时,无需专门的机械定位装置,即使放置有一定偏移都没有任何影响,经过自动校对图像后,还可打在原来预备打标的位置上,提高打标质量、成品率和工作效率,使得打标更方便、更准确。

 

04激光打孔

使用机器视觉的激光打孔设备除了具有自动定位跟踪工件、自动打孔外,还可以对各种形状的孔进行检测(如半圆孔、十字线、方形孔等),加工检测同时完成,可以提升生产效率,广泛应用于PCB打孔、塑胶薄膜打孔、标签纸打孔等领域。

05激光轮胎在线标记

采用机器视觉和图像处理技术实现轮胎的激光在线标刻。该系统主要由激光器、扫描器、工作台、光学镜头、CCD传感器、图像采集卡和图像处理软件等组成,利用机器视觉和图像处理技术,控制系统能在流水线上自动判别打标的位置,根据计算机处理后的图像信息来调整光束偏转、自动地调节焦距进行标刻,准确实时地捕捉到轮胎内侧边缘信息,读取轮胎编码,实现对目标进行标刻。

06激光微加工

激光微加工包括刻划、调阻等精细加工方式,人眼判断会产生较大误差。机器视觉可以清楚定位加工区域并引导激光器工作,尽可能降低及消除误差。激光加工行业引入机器视觉技术,有效提高了激光加工设备的精确性、智能性和自动化性能,满足现代化工业大批量、大规模生产质量要求。

 

激光加工邂逅机器视觉结智能制造硕果

随着激光加工的工艺升级,传统技术已经不能满足工业加工对高精度、高速度的要求,这使得激光加工技术与机器视觉技术逐渐开始融合,通过机器视觉的定位和引导功能可实现高精度激光加工,不仅能够大大降低成本,更能提升设备精度。

目前,激光加工与机器视觉技术已被应用于半导体、PCB、SMT、机器人与工厂自动化、食品饮料、制药、消费电子产品加工、汽车制造等行业,甚至还广泛应用于石油天然气管道的焊接,火箭、航天飞船部件的加工等,将对我国高端精密制造行业产生重要的促进作用。激光加工技术与机器视觉技术得有效结合将极大地提高产品质量并降低生产成本,最终提升人类对工业产品的物质与精神满足。相信在未来,通过与机器视觉技术的有效融合,激光加工将更能够为我国先进加工及智能制造行业带来新的火花。

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