本发明公开了一种基于脉冲交替法的激光加工实时成像装置,包括激光加工单元、照明单元、实时显微成像单元和控制单元,其中,激光加工单元用于发射激光脉冲,并在激光脉冲高电平时利用激光对工件进行加工;照明单元用于产生照明光,并对工件加工区域进行照射;控制单元连接所述激光加工单元和所述实时显微成像单元,将实时显微成像单元用于在所述图像采集信号的控制下对工件加工区域进行实时显微成像,并将采集的图像发送至所述控制单元。此技术使激光脉冲作用和图像曝光采用交替方式进行,有效避免了相机受到加工激光的干扰。
本发明提供了一种基于脉冲交替法的激光加工实时成像装置,包括激光加工单元、照明单元、实时显微成像单元和控制单元,其中,激光加工单元用于发射激光脉冲,并在激光脉冲高电平时利用激光对工件进行加工;照明单元用于产生照明光,并对工件加工区域进行照射;控制单元连接所述激光加工单元和所述实时显微成像单元,将实时显微成像单元用于在所述图像采集信号的控制下对工件加工区域进行实时显微成像,并将采集的图像发送至所述控制单元。
本发明的激光加工实时成像方法可以根据不同激光脉冲频率调整相邻两个激光脉冲之间的CCD帧频,其成像帧频不受激光脉冲频率的影响,可以维持25帧/秒以上的连续视频图像采集。这一特征有助于根据实时观测到的不同样品特性(材料、薄厚等)下的样品加工效果,动态调整加工激光脉冲频率与占空比,针对不同的样品特性,选择合适的加工激光脉冲频率与占空比,避免对样品的过度加工导致损伤等不良影响。
CCD作为一种成像探测的电荷耦合器件,具有像元尺寸小、动态范围宽、几何精度高以及在可见光范围内具有良好的光谱特性等优点,被广泛地应用在各类激光加工的成像检测系统上。CCD在接收到光信号后,通过光电转换以视觉图像形式显示。然而,由于CCD器件自身的光学增益较高且具有极高的灵敏度,其内部的光学结构极其容易受到外界激光的干扰和损伤。当CCD作为光电探测器在进行光学信号采集接收时,一旦受到外界强光照射,电荷不能按照一定方向转移,CCD的视频或图像输出信号便会受到干扰,产生不同效果的干扰条纹,严重者甚至使整个探测器处于饱和状态,即产生“光饱和串音”现象。因此,研发脉冲交替法的激光加工实时成像装置,可以有效解决上述存在的问题。
本发明基于脉冲交替法的激光加工实时成像装置控制激光脉冲作用与图像曝光采用交替方式进行,有效避免了CCD受到加工激光的干扰甚至使CCD处于饱和状态,改善了CCD相机的成像效果;在脉冲激光作用的间隙完成对样品的显微成像,可以减小激光加工对样品的热积累效应,并同时获得加工样品的形貌信息,能够及时调整加工参数,最终有望实现智能加工。
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