(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211033652.6 (22)申请日 2022.08.26 (71)申请人 苏州创鑫激光科技有限公司 地址 215100 江苏省苏州市相城区黄埭镇 长泰路88号 (72)发明人 周晓凌　张俊　叶春丽　黎晓林　 蒋峰　 (74)专利代理 机构 深圳瑞天谨诚知识产权代理 有限公司 4 4340 专利代理师 温青玲 (51)Int.Cl. B23K 26/00(2014.01) B23K 26/70(2014.01) G05B 19/414(2006.01) (54)发明名称 激光加工系统及激光加工设备的自动对焦 控制方法和系统 (57)摘要 本发明适用于激光领域， 提供了一种激光加 工系统及激光加工设备的自动对焦控制方法和 系统。 激光加工设备的自动对焦控制系统包括依 次电连接的控制模块、 步进电机和准直器， 控制 模块与上位机连接； 控制模块用于接收上位机的 信号生成控制步进电机的脉冲和方向的控制信 号； 还用于生成固定的中断周 期， 以由上位机收 到中断后， 每个中断周期都发送脉冲和方向的控 制信号给控制模块； 还用于接收脉冲和方向的控 制信号， 并根据脉冲和方向的控制信号输出脉冲 给步进电机； 步进电机用于根据控制模块的控制 信号控制准直器的调焦。 本申请能实现自动对 焦， 对焦时间短， 方便大批量生产， 且容易调节到 最佳焦距， 以及不需要打胶固定准 直器。 权利要求书2页 说明书5页 附图2页 CN 115178857 A 2022.10.14 CN 115178857 A 1.一种激光加工设备的自动对焦控制系统， 其特征在于， 包括依次电连接的控制模块、 步进电机和准 直器， 控制模块与上位机连接； 控制模块用于接收上位机的信号生成控制步进电机的脉冲和方向的控制信号； 还用于 生成固定的中断周期， 以由上位机 收到中断后， 每个中断周期都发送脉冲和方向的控制信 号给控制模块； 还用于接 收脉冲和方向的控制信号， 并根据脉冲和方向的控制信号输出脉 冲给步进电机； 步进电机用于根据控制模块的控制信号控制准 直器的调焦。 2.如权利要求1所述的激光加工设备的自动对焦控制系统， 其特征在于， 每个中断周期 内脉冲数均匀分布； 控制模块是 FPGA模块。 3.一种激光加工设备的自动对焦控制系统， 其特征在于， 包括依次电连接的控制模块、 步进电机和准直器， 还包括视觉自动对焦控制系统， 视觉对焦控制系统包括处理器和与 处 理器电连接的视频采集模块， 处 理器与控制模块电连接； 视频采集模块用于采集打标区域的所有参 考图像； 处理器用于通过轮廓查找算法标记每个参考图像对应的像素坐标位置和步进位置的 对应关系， 对打标区域所有的参考图像进行图像分析， 找到灰度值最大 的参考图像作为最 佳焦距的参考图像， 并根据像素坐标位置和步进位置的对应关系得到最佳焦距的参考图像 的步进位置， 并发送给控制模块； 控制模块用于接收处理器发送的最佳焦距的参考图像的步进位置， 并根据最佳焦距的 参考图像的步进位置控制步进电机运行到指定的对焦位置； 控制模块还用于生成 固定的中 断周期， 以由处理器收到中断后， 每个中 断周期都发送脉冲和方向的控制 信号给控制模块； 控制模块还用于接收脉冲和方向的控制信号， 并根据脉冲和方向的控制 信号输出脉冲给步 进电机； 步进电机用于根据控制模块的控制信号控制准 直器的调焦。 4.如权利要求3所述的激光加工设备的自动对焦控制系统， 其特征在于， 所述自动对焦 控制系统还包括与处理器电连接的视频输出模块， 用于输出标记出最佳焦距的参考图像的 视频。 5.如权利要求3所述的激光加工设备的自动对焦控制系统， 其特征在于， FPGA模块、 步 进电机和准直器内置于激光加工设备， 视觉自动对焦控制系统和激光加工 设备是两个独立 的设备， 或者， 视 觉自动对焦控制系统内置 于激光加工设备。 6.一种激光加工设备的自动对焦控制方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S201、 初始化 准直器的位置； S202、 控制模块控制步进电机按固定步进值， 在打标区域每隔一个步进值打标一次参 考图像， 直至打标完第一预设数量的参考图像， 所述打标区域可以容纳第一预设数量的参 考图像； S203、 视频采集模块采集打标区域的所有参 考图像； S204、 处理器通过轮廓查找算法标记每个参考图像对应的像素坐标位置和步进位置的 对应关系； S205、 处理器对打标区域所有 的参考图像进行图像分析， 找到灰度值最大的参考图像 作为最佳焦距的参考图像， 并根据像素坐标位置和步进位置的对应关系得到最佳焦距的参权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115178857 A 2考图像的步进位置， 并发送给控制模块； S206、 控制模块根据最佳焦距的参考图像的步进位置控制步进电机运行到指定的对焦 位置。 7.如权利要求6所述的激光加工设备的自动对焦控制方法， 其特 征在于， S201具体为： 通过限位 开关初始化 准直器的位置； S205具体包括以下步骤： 将打标区域所有的参 考图像存 储到BRAM中； 对BRAM中的每个参考图像用轮廓查找算法找到每个参考图像的外接矩形， 并记录对应 的步进值； 采用灰阶对比算法， 识别出累计灰度值最大的参考图像对应的外接矩形和步进位置， 将所述步进位置作为 最佳焦距的参 考图像的步进位置 。 8.如权利要求7所述的激光加工设备的自动对焦控制方法， 其特征在于， S205还包括以 下步骤： 视频输出模块在视频中标记出最佳焦距的参 考图像。 9.如权利要求7所述的激光加工设备的自动对焦控制方法， 其特征在于， 所述采用灰阶 对比算法， 识别出累计灰度值最大 的参考图像对应的外接矩形和 步进位置， 将所述步进位 置作为最佳焦距的参 考图像的步进位置具体包括以下步骤： 采用灰阶对比算法， 识别出累计灰度值最大的第 二预设数量的参考图像对应的外接矩 形和步进位置； 通过第二预设数量的参考图像对应的步进位置， 计算出第 二预设数量的步进位置的起 始和结束位置， 用更小的步进值细分调节， 按照S202、 S203、 S204和S205重新筛选一次， 记录 灰度值最大的参考图像的步进位置， 将所述步进位置作为最佳焦距的参考图像的步进位 置。 10.如权利要求7所述的激光加工设备的自动对焦控制方法， 其特征在于， S205包括以 下步骤： 处理器对打标区域所有的参考图像进行图像分析， 找到灰度值大于或等于预设灰度阈 值的多个参考图像， 将所述多个参考图像的灰度值进行排序， 选取灰度值位于中间的参考 图像作为最佳焦距的参考图像， 并根据像素坐标位置和步进位置的对应关系得到最佳焦距 的参考图像的步进位置， 并发送给控制模块。 11.一种激光加工系统， 其特征在于， 包括权利要求1至5任一项所述的激光加工设备的 自动对焦控制系统。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115178857 A 3