CN102211250A

CN102211250A - 一种激光加工方法及系统

Info

Publication number: CN102211250A
Application number: CN2010101468203A
Authority: CN
Inventors: 高云峰; 邴虹
Original assignee: Shenzhen Hans Laser Technology Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Hans Laser Technology Co Ltd; Han s Laser Technology Co Ltd
Priority date: 2010-04-08
Filing date: 2010-04-08
Publication date: 2011-10-12

Abstract

本发明适用于激光加工领域，提供了一种激光加工方法及系统，所述方法包括以下步骤：生成加工光和视觉光；将所述加工光和视觉光合并形成混合光；将所述混合光聚焦于工件；实时采集返回的视觉光，获取视觉图像；比较所述视觉图像与目标图像，获取所述视觉图像与目标图像之间的偏差量；根据所述偏差量，调整所述混合光的光路；加工所述工件；循环执行所述根据所述偏差量，调整所述混合光的光路，加工所述工件的步骤，直至所述视觉图像与目标图像重合。本发明实施例通过实时检测工件并调整混合光进行纠偏，提高了激光加工精度。

Description

一种激光加工方法及系统

技术领域

本发明属于激光加工领域，尤其涉及一种激光加工方法及系统。

背景技术

现有激光加工方法中，加工和观测分开进行或加工和观测分为两个步骤进行，工件在加工过程中，不能同时对工件进行检测，加工不够准确。或为满足区域加工，加工过程中需移动工件，造成加工精度低。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种激光加工方法，旨在解决现有激光加工方法加工精度低的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种激光加工方法，包括以下步骤：

生成加工光和视觉光；

将所述加工光和视觉光合并形成混合光；

将所述混合光聚焦于工件；

实时采集返回的视觉光，获取视觉图像；

比较所述视觉图像与目标图像，获取所述视觉图像与目标图像之间的偏差量；

根据所述偏差量，调整所述混合光的光路；

加工所述工件；

循环执行所述根据所述偏差量，调整所述混合光的光路，加工所述工件的步骤，直至所述视觉图像与目标图像重合。

本发明实施例的目的在于提供一种激光加工系统，所述激光加工系统包括：

加工光光源和视觉光光源，用于分别生成加工光和视觉光；

双色镜，用于将所述加工光和视觉光合并形成混合光；

聚焦镜，用于将所述混合光聚焦于工件；

采集模块，用于实时采集返回的视觉光，获取视觉图像；

比较模块，用于比较所述视觉图像与目标图像，获取所述视觉图像与目标图像之间的偏差量；

光路调整装置，用于根据所述偏差量，调整所述混合光的光路；

加工模块，用于加工所述工件。

本发明实施例将视觉光与加工光合并形成混合光，实时采集经工件反射沿原光路返回的视觉光，根据视觉光生成的视觉图像对工件进行检测，并获取视觉图像与目标图像之间的偏差量，根据偏差量调整混合光的光路，使混合光相对于工件移动，而工件保持不动，循环加工工件，直至视觉图像与目标图像重合，提高激光加工精度。

附图说明

图1是本发明实施例提供的激光加工方法的实现流程图；

图2是本发明实施例提供的激光加工系统的结构图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供的激光加工方法将加工光和视觉光合并形成混合光并聚焦于工件，视觉光经工件反射沿原光路返回，实时采集返回的视觉光，生成视觉图像，比较视觉图像与目标图像，得到上述两个图像之间的偏差量，根据偏差量对混合光的光路进行调整，使混合光相对于工件移动，而工件保持不动，循环加工工件，直至视觉图像与目标图像重合，本激光加工方法的加工精度高。

本发明实施例提供的激光加工方法包括以下步骤：

生成加工光和视觉光；

将所述加工光和视觉光合并形成混合光；

将所述混合光聚焦于工件；

实时采集返回的视觉光，获取视觉图像；

根据所述偏差量，调整所述混合光的光路；

加工所述工件；

本发明实施例提供的激光加工系统包括：

加工光光源和视觉光光源，用于分别生成加工光和视觉光；

双色镜，用于将所述加工光和视觉光合并形成混合光；

聚焦镜，用于将所述混合光聚焦于工件；

采集模块，用于实时采集返回的视觉光，获取视觉图像；

加工模块，用于加工所述工件。

以下列举若干具体实施例详细描述本发明实施例提供的激光加工方法及系统。

实施例一

图1示出了本发明实施例提供的激光加工方法的实现流程，详述如下：

在步骤S101中，生成加工光和视觉光。

在本发明实施例中，加工光为处理过的激光，如红外、紫外脉冲激光等。视觉光为任何探测器能够灵敏探测到的可见光或不可见光。

在步骤S102中，将加工光和视觉光合并形成混合光。

在本发明实施例中，加工光和视觉光经合并具有同一光路即形成混合光。

在步骤S103中，将混合光聚焦于工件。

在本发明实施例中，采用任何有效的聚焦方式将混合光聚焦于工件即可。

在步骤S104中，实时采集返回的视觉光，获取视觉图像。

在本发明实施例中，视觉光沿原光路返回，采集返回的视觉光，进而获取视觉图像。

在步骤S105中，比较视觉图像与目标图像，获取视觉图像与目标图像之间的偏差量。

在本发明实施例中，采用任何有效的图像处理方式，比较视觉图像与目标图像，从而获取视觉图像与目标图像之间的偏差量，目标图像为预先存储的样品图像。对工件的平面表面，该偏差量为二维坐标值；对工件的非平面表面，该偏差量为三维坐标值。

在步骤S106中，根据偏差量，调整混合光的光路。

在本发明实施例中，对工件的平面表面，根据获取的二维坐标值，调整混合光的光路，使混合光聚焦于工件表面所需加工的位置；对工件的非平面表面，根据获取的三维坐标值，调整混合光的光路，使混合光聚焦于工件表面所需加工的位置。

在步骤S107中，加工工件。

在本发明实施例中，根据实际情况，对工件的平面表面和/或非平面表面进行加工。

在步骤S108中，循环执行步骤S106和S107，直至视觉图像与目标图像重合。

本发明实施例将加工光和视觉光合并形成混合光，聚焦于工件10，视觉光经工件10反射沿原光路返回，生成视觉图像，比较视觉图像与目标图像，得到上述两个图像之间的偏差量，对混合光的光路进行调整，使混合光相对于工件移动，而工件保持不动，根据实时获取的偏差量对工件进行加工，直至视觉图像与目标图像重合，本激光加工方法的加工精度高。

实施例二

本实施例中，视觉光的波长与加工光的波长相等。易于将混合光聚焦于工件上的某一点，避免因视觉光与加工光的折射率不同而产生聚焦点不一致的情况发生，有助于进一步提高激光加工精度。

实施例三

本实施例在执行上述比较视觉图像与目标图像，获取视觉图像与目标图像之间的偏差量的步骤的同时，存储偏差量。加工下一相同型号的工件时，调取存储的偏差量，即可对混合光一次调整到位，直接对工件进行加工，极大提升了激光加工的效率。

应当理解，上述偏差量可为工件一次加工成型所存储的偏差量，亦可为循环执行上述比较视觉图像与目标图像，获取视觉图像与目标图像之间的偏差量的步骤之后所累加的偏差量。

本领域的普通技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分步骤可以通过程序来指令相关的硬件完成，该程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，如ROM/RAM、磁盘、光盘等。

实施例四

图2示出了本实施例提供的激光加工系统的结构，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分。

如图2所示，加工光光源1产生加工光，将加工光投射至双色镜3，双色镜3对加工光透射。本实施例中加工光为处理过的激光，如红外、紫外脉冲激光等。视觉光光源2产生视觉光，将视觉光投射至双色镜3，双色镜3对视觉光全反射。

应当理解，上述加工光光源1的位置可以与视觉光光源2的位置交换，此时双色镜3对视觉光透射、对加工光全反射。

在本实施例中，双色镜3接收加工光和视觉光，将加工光和视觉光合并，使加工光和视觉光的光路重合，输出混合光。

在本实施例中，聚焦镜7接收混合光，将混合光聚焦于工件10。

在本实施例中，采集模块13采集返回的视觉光，获取视觉图像。

在本实施例中，比较模块14比较视觉图像与目标图像，获取视觉图像与目标图像之间的偏差量。

在本实施例中，光路调整装置4根据偏差量，调整混合光的光路。

在本实施例中，加工模块15加工工件10。

上述各器件(装置)或模块的工作原理如上文所述，此处不再加以赘述。

本发明实施例中，双色镜3将加工光和视觉光合并形成混合光，混合光经聚焦镜7聚焦于工件10，视觉光经工件10反射沿原光路返回，采集模块13采集返回的视觉光，生成视觉图像；比较模块14比较视觉图像与目标图像，得到上述两个图像之间的偏差量，光路调整装置4根据实时获取的偏差量对混合光的光路进行调整，使混合光相对于工件10移动，而工件10保持不动，加工模块15对工件10进行加工，直至视觉图像与目标图像重合，本激光加工系统的加工精度高。

实施例五

本发明实施例中，光路调整装置4设于双色镜3与聚焦镜7之间。这样便于调整混合光的光路。

实施例六

本发明实施例中，光路调整装置4包括第一摆动镜5和第二摆动镜6，混合光投射至第一摆动镜5，经第一摆动镜5投射至第二摆动镜6，经第二摆动镜6投射至聚焦镜7，从而将混合光调整至聚焦镜7，经聚焦镜7聚焦后投射至工件10，通过调整第一摆动镜5和第二摆动镜6，混合光即可对工件10进行扫描加工，根据视觉图像实时检测工件10。

实施例七

本发明实施例中，为便于控制上述两个摆动镜的摆动，第一摆动镜5的摆动轴与第二摆动镜6的摆动轴相互垂直。

实施例八

本发明实施例中，聚焦镜7为变焦镜，通过调节该变焦镜的焦距，调整混合光聚焦点的上下位置。这样本激光加工系统就可以在工件的非平面表面进行加工作业。

实施例九

本发明实施例中，为简化结构、降低成本，变焦镜由凸透镜8和与凸透镜8相距距离为d1的凹透镜9构成。通过改变凸透镜8与凹透镜9之间的距离即可改变变焦镜的焦距。从而调整混合光聚焦点的上下位置。

实施例十

上述变焦镜优选为Fθ镜头，通过调节混合光投射至Fθ镜头的角度即可改变Fθ镜头的焦距。从而调整混合光聚焦点的上下位置。

实施例十一

本实施例中，视觉光光源2设于视觉观测装置11，视觉观测装置11为CCD探测器。从视觉光光源2发出的视觉光，经工件表面反射回来后进入视觉观测装置11。此外，采集模块13、比较模块14以及加工模块15可集成于视觉观测装置11。

实施例十二

上述视觉观测装置11设有坐标系，便于检测和校准工件10的位置。

实施例十三

上述视觉观测装置11与双色镜3之间设有滤光片12。滤光片12过滤反射回来的视觉光，避免杂散光的干扰。

上述激光加工系统的各个模块可以为软件单元、硬件单元或者软硬件结合的单元，软件单元部分可以存储于一计算机可读取存储介质中，如ROM/RAM、磁盘、光盘等。

本发明实施例将视觉光与加工光合并形成混合光，实时采集经工件反射沿原光路返回的视觉光，根据视觉光生成的视觉图像对工件进行检测，并获取视觉图像与目标图像之间的偏差量，根据偏差量调整混合光的光路，使混合光相对于工件移动，而工件保持不动，循环加工工件，直至视觉图像与目标图像重合，提高激光加工精度。同时，所采用的视觉光与加工光的波长相等，避免因折射率不同产生误差，有助于进一步提高激光加工精度。另外，实时存储上述偏差量，加工下一相同型号的工件时，调取存储的偏差量，即可对混合光一次调整到位，直接对工件进行加工，极大提升了激光加工的效率。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种激光加工方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

生成加工光和视觉光；

将所述加工光和视觉光合并形成混合光；

将所述混合光聚焦于工件；

实时采集返回的视觉光，获取视觉图像；

根据所述偏差量，调整所述混合光的光路；

加工所述工件；

2.如权利要求1所述的激光加工方法，其特征在于，所述视觉光的波长与加工光的波长相等。

3.如权利要求1所述的激光加工方法，其特征在于，执行所述比较所述视觉图像与目标图像，获取所述视觉图像与目标图像之间的偏差量的步骤的同时，存储所述偏差量。

4.一种激光加工系统，其特征在于，所述系统包括：

加工光光源和视觉光光源，用于分别生成加工光和视觉光；

双色镜，用于将所述加工光和视觉光合并形成混合光；

聚焦镜，用于将所述混合光聚焦于工件；

采集模块，用于实时采集返回的视觉光，获取视觉图像；

加工模块，用于加工所述工件。

5.如权利要求4所述的激光加工系统，其特征在于，所述视觉光的波长与加工光的波长相等。

6.如权利要求4所述的激光加工系统，其特征在于，所述系统还包括：

存储模块，用于存储所述偏差量。

7.如权利要求4所述的激光加工系统，其特征在于，所述光路调整装置设于所述双色镜与聚焦镜之间。

8.如权利要求7所述的激光加工系统，其特征在于，所述光路调整装置包括第一摆动镜和第二摆动镜，所述混合光投射至第一摆动镜，经所述第一摆动镜投射至第二摆动镜，经所述第二摆动镜投射至聚焦镜。

9.如权利要求4～8中任一项所述的激光加工系统，其特征在于，所述聚焦镜为变焦镜。

10.如权利要求9所述的激光加工系统，其特征在于，所述变焦镜为Fθ镜头。