CN104677594A - 激光精密振镜校正准确度检测方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种激光精密振镜校正准确度检测方法及系统，所述方法包括：在至少一振镜扫描区域的边界上放置验证素材，且所述验证素材是至少放置在所述边界相互垂直的两个方向上，在所述验证素材上分别激光加工多个部分标准图形，使得所述部分标准图形进行拼接得到至少一个标准图案，检测拼接后的所述标准图案的完整度是否达到预设值，从而判断振镜校正的准确度。本发明简化了振镜校正后检测验证的过程，提高了检测效率，实现了快速准确地对振镜校正准确度检测验证。

Description

激光精密振镜校正准确度检测方法及系统

技术领域

本发明涉及激光精密加工技术领域，特别涉及一种激光精密振镜校正准确度检测方法及系统。

背景技术

在激光精密切割领域中，通常采用振镜扫描的加工方式来保证激光精密系统的加工精度。在采用振镜的激光精密系统中，需要通过振镜自带的软体控制系统间隔对振镜扫描系统进行校准，该过程被称为振镜的校正。当振镜完成校正后，需要通过对校正的准确度进行检测评估，以判断激光加工精度是否达到要求。

现有的振镜校正准确度检测方法是通过软体直接读取校正后补偿坐标，并进行矩阵坐标二次元计算，得到偏差数值是否满足精度要求。而由于振镜校正准确度往往都是通过振镜扫描区域的衔接来反映，但由于直接读取校正坐标需要比较繁琐的计算及流程，因此，该方法的检测过程较复杂，且效率不高。

发明内容

本发明的目的是提出一种激光精密振镜校正准确度检测方法及系统，其能快速准确地对振镜校正准确度检测验证。

为达到上述目的，本发明提出了一种激光精密振镜校正准确度检测方法，包括：在至少一振镜扫描区域的边界上放置验证素材，且所述验证素材是至少放置在所述边界相互垂直的两个方向上，在所述验证素材上分别激光加工多个部分标准图形，使得所述部分标准图形进行拼接得到至少一个标准图案，检测拼接后的所述标准图案的完整度是否达到预设值，从而判断振镜校正的准确度。

进一步，在上述激光精密振镜校正准确度检测方法中，包括以下步骤：

步骤S1：通过激光控制装置输入具有接口衔接图形的接口文件，所述接口衔接图形由至少一个标准图案组成，所述标准图案的中心位于至少一振镜扫描区域的边界上；

步骤S2：选择一用于激光加工且线宽均匀的验证素材，并将所述验证素材放置于所述至少一振镜扫描区域边界上；

步骤S3：通过激光装置产生激光，根据所述接口衔接图形通过激光在所述验证素材上进行加工，且于所述至少一振镜扫描区域内加工得到多个部分标准图形；以及

步骤S4：将所述多个部分标准图形进行拼接形成至少一个所述标准图案，检测拼接后该标准图案的完整度并判断该完整度是否达到预设值，若是，则表示所述振镜校正准确；若否，则表示需要重新对振镜进行校正。

进一步，在上述激光精密振镜校正准确度检测方法中，所述至少一振镜扫描区域为一个，所述步骤S3具体包括：

通过激光装置产生激光，根据所述接口衔接图形通过激光在所述验证素材上进行加工，且于所述一个振镜扫描区域的横向边界与纵向边界相交处加工得到四个具有1/4标准图案的加工图形。

进一步，在上述激光精密振镜校正准确度检测方法中，所述至少一振镜扫描区域为两个，所述步骤S3具体包括：

通过激光装置产生激光，根据所述接口衔接图形通过激光在所述验证素材上进行加工，且于所述两个振镜扫描区域的横向边界及纵向边界加工得到各一组具有1/2标准图案的加工图形。

进一步，在上述激光精密振镜校正准确度检测方法中，所述至少一振镜扫描区域为四个，所述步骤S3具体包括：

通过激光装置产生激光，根据所述接口衔接图形通过激光在所述验证素材上进行加工，且于所述四个振镜扫描区域的横向边界及纵向边界加工得到至少一组具有1/4标准图案的加工图形。

进一步，在上述激光精密振镜校正准确度检测方法中，所述标准图案为圆形或方形。

进一步，在上述激光精密振镜校正准确度检测方法中，所述标准图案为圆形的情况下，所述步骤S4具体包括：

所述部分标准图形为1/4或1/2圆形，将所述多个1/4或1/2圆形拼接成圆形，检测拼接圆形的圆度并判断该圆度是否达到预设值，若是，则表示所述振镜校正准确；若否，则表示需要重新对振镜进行校正。

进一步，在上述激光精密振镜校正准确度检测方法中，所述检测拼接圆形的圆度的步骤具体包括：

通过圆度检测装置分别测定所述拼接圆形的短轴直径及长轴直径的长度，所述圆形的圆度=（短轴直径/长轴直径）×100%，所述短轴直径与长轴直径相互垂直，所述短轴直径为圆形中长度最小的直径，所述长轴直径为圆形内长度最大的直径。

本发明还提供一种激光精密振镜校正准确度检测系统，包括：激光加工装置、振镜扫描装置、激光控制装置、用于激光加工且线宽均匀的验证素材、完整度检测装置及具有接口衔接图形的接口文件；

所述激光控制装置包括：

输入模块，用于输入具有接口衔接图形的接口文件；所述接口衔接图形由至少一个标准图案组成，所述标准图案的中心位于至少一振镜扫描区域边界上，所述验证素材放置于所述至少一振镜扫描区域边界上；

扫描加工模块，用于根据所述输入模块中的接口衔接图形控制所述激光加工装置及振镜扫描装置在所述验证素材上进行加工，且于所述至少一振镜扫描区域内加工得到多个具有部分标准图案的加工图形；

拼接模块，用于将所述多个具有部分标准图案的加工图形进行拼接形成至少一个所述标准图案；以及

所述完整度检测装置用于检测拼接后的标准图案的完整度。

进一步，在上述激光精密振镜校正准确度检测系统中，还包括：

比较判断模块，用于比较判断该标准图案的完整度是否达到预设值；以及

校正模块，用于在该标准图案的完整度未达到预设值的情况下重新对所述振镜扫描装置进行校正。

本发明激光精密振镜校正准确度检测方法及系统简化了振镜校正后检测验证的过程，提高了检测效率，实现了快速准确地对振镜校正准确度检测验证。

附图说明

图1为本发明激光精密振镜校正准确度检测方法的流程示意图；

图2为图1中接口文件一实施例的示意图；

图3为图1中接口文件另一实施例的示意图；

图4a为图3中拼接标准图案一实施例的示意图；

图4b为图3中另一拼接圆形一实施例的示意图；

图5为本发明激光精密振镜校正准确度检测系统的示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

本发明的激光精密振镜校正准确度检测方法，是在至少一振镜扫描区域的边界上放置验证素材，且所述验证素材是放置在至少边界相互垂直的两个方向上，在所述验证素材上分别激光加工多个部分标准图形，使得所述部分标准图形进行拼接得到至少一个标准图案，检测拼接后的所述标准图案的完整度是否达到预设值，从而判断振镜校正的准确度。

下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。

请参阅图1，本发明激光精密振镜校正准确度检测方法是一种通过材料加工间接的验证方式，其包括以下步骤：

步骤S1：通过激光控制装置输入具有接口衔接图形的接口文件，所述接口衔接图形由至少一个标准图案组成，所述标准图案的中心位于至少一振镜扫描区域的边界上；在本发明优选实施例中，所述接口衔接图形由多个依次排列的标准图案组成，所述多个依次排列的标准图案的中心位于至少一振镜扫描区域相邻边界上；

步骤S2：选择一用于激光切割且线宽均匀的验证素材，并将所述验证素材放置于所述至少一振镜扫描区域边界上；

步骤S3：通过激光装置产生激光，根据所述接口衔接图形通过激光在所述验证素材上进行切割，且于所述至少一振镜扫描区域内切割得到多个具有部分标准图案的切割图形；

步骤S4：将所述多个具有部分标准图案的切割图形进行拼接成至少一个所述标准图案，检测拼接后标准图案的完整度并判断该完整度是否达到预设值，若是，则表示所述振镜校正准确；若否，则表示需要重新对振镜进行校正。

其中，在激光切割系统中，其激光切割的最大范围往往只是工作台的一部分，这样通常需要移动工作台，以保证工作台上不同区域内进行激光切割，例如，工作台面的长度及宽度是200*200cm，而激光切割的最大范围只能是50*50cm，那么根据激光切割的最大范围可将工作台划分为四个振镜扫描区域，通过移动工作台面，来保证工作台面上的四个振镜扫描区域都能被切割到，而所述接口衔接就是指工作台上被划分的每个振镜扫描区域之间的切割连接。而振镜校正准确度往往都是通过振镜扫描区域的接口衔接来反映，因此，本发明即是通过振镜扫描区域接口衔接图形的切割情况来检测验证振镜校正的准确度。

请参阅图2，图2表示的是工作台为一个振镜扫描区域时，所述标准图案为圆形的接口衔接图形，其包括四个位于振镜扫描区域的横向边界与纵向边界相交处的1/4圆形，通过激光装置产生激光，根据所述接口衔接图形通过激光在所述验证素材上进行切割，且于该一个振镜扫描区域内横向边界与纵向边界相交处切割得到四个具有1/4圆形的切割图形。可以理解，所述标准图案也可以为方形等。

请参阅图3，图3表示的是工作台为四个振镜扫描区域时，所述标准图案为圆形的接口衔接图形，请同时参阅图4a，所述四个振镜扫描区域包括第一振镜扫描区域I及分别与所述第一振镜扫描区域I相邻的第二振镜扫描区域II、第三振镜扫描区域III及第四振镜扫描区域IV；其中，为了二维坐标的表征，所述多个依次排列的圆形由相互垂直的两组圆形组成，位于中心的圆形由4个1/4圆形组成，且4个1/4圆形的中心位于四个振镜扫描区域的交叉处，其余的圆形则分别由两组1/2圆形组成，且圆形的中心位于相邻的振镜扫描区域上，这样通过二维坐标的表征可进一步提高振镜校正准确度的检测验证效果。

请一并参阅图4a及图4b，其中两条相互垂直的虚线即为相邻振镜扫描区域的分割线，其将工作台划分成第一振镜扫描区域I及分别与所述第一振镜扫描区域I相邻的第二振镜扫描区域II、第三振镜扫描区域III及第四振镜扫描区域IV；通过移动工作台面，使得激光在上述四个振镜扫描区域都能被切割到。

通过激光装置产生激光，根据所述接口衔接图形通过激光在所述验证素材上进行切割，且于所述第一振镜扫描区域I内横向边界及纵向边界切割得到第一切割图形，于所述第一振镜扫描区域II内横向边界及纵向边界切割得到第二切割图形，于所述第三振镜扫描区域III内横向边界及纵向边界切割得到第三切割图形，于所述第四振镜扫描区域IV内横向边界及纵向边界切割得到第四切割图形；

其中，所述验证素材上切割出圆形的中心位于第一振镜扫描区域I及第二振镜扫描区域II、第三振镜扫描区域III及第四振镜扫描区域IV的相邻横向边界及纵向边界上。

将所述第一切割图形与所述第二切割图形、第三切割图形及第四切割图形进行拼接成圆形，检测拼接圆形的圆度并判断该圆度是否达到预设值，若是，则表示所述振镜校正准确；若否，则表示需要重新对振镜进行校正。

另外，还可以通过观测来进行判断拼接圆形的圆度是否达到预设值，即：将所述第一切割图形与所述第二切割图形、第三切割图形及第四切割图形进行拼接成圆形，判断拼接后的圆是否有外张或内缩，若有，则表示需要重新对振镜进行校正；若否，则表示所述振镜校正准确。这样只通过观察该圆形的拼接效果而无需检测该圆形的圆度，也可以验证振镜校正的准确度。

其中，接口文件中图形拼接后发生接口内缩和外张其实都是因为振镜和F-theta镜头的配合不好而引起，即振镜的获得的数据与实际激光扫描的位置不相符合，因此就可以通过振镜校正来获得补偿数据，并将补偿数据转化给振镜。

本实施例中，若振镜校正不准确，所述第一切割图形与所述第二切割图形、第三切割图形及第四切割图形会出现切割区域各个小圆外张，或者内缩等接口无法接上的现象，此时应该修改参数再对振镜进行校正；若振镜校正准确，所述第一切割图形与所述第二切割图形、第三切割图形及第四切割图形应该拼接成一个完美的圆。通过此间接方法，能够很好对振镜接口好坏进行很好的检测验证。

可以理解，所述至少一振镜扫描区域还可为两个、三个或者其他更多，只要沿该振镜扫描区域的横向边界与纵向边界切割得到多个具有部分标准图案的切割图形，该多个具有部分标准图案的切割图形能拼接成该标准图案，并便于检测拼接后标准图案的完整度即可。

当所述至少一振镜扫描区域为两个，上述步骤S3具体包括：

通过激光装置产生激光，根据所述接口衔接图形通过激光在所述验证素材上进行切割，且于所述两个振镜扫描区域的横向边界及纵向边界切割得到各一组具有1/2标准图案的切割图形。所述标准图案为圆形或方形。

其中，所述验证素材是一种能表征方法实践的现象的特殊材料，其可根据所述接口文件通过激光在验证素材上加工出所述接口衔接图形，其是一种检测验证振镜校正准确度的直观表现的工具；所述验证素材只需保证切割线宽均匀即可，具体材料的类型可依据不同激光波长来决定，不同材料对不同激光波长有着不同的吸收率。本实施例中，所述激光为紫外激光，所述验证素材为薄的金属材料（如铜箔），若所述激光为CO2激光，所述验证素材可以为树脂材料。

其中，所以圆形的圆度可通过圆度检测装置（二次元设备）来检测，其圆度可以判断振镜扫描区域的接口衔接的品质，由于振镜校正准确度往往都是通过振镜扫描区域的接口衔接来反映，因此，可通过该拼接圆形的圆度来检测验证振镜校正的准确度。

具体地，所述检测拼接圆形的圆度的步骤具体包括：

通过圆度检测装置分别测定所述拼接圆形的短轴直径及长轴直径的长度，所述圆形的圆度=（短轴直径/长轴直径）×100%，所述短轴直径与长轴直径相互垂直，所述短轴直径为圆形中长度最小的直径，所述长轴直径为圆形内长度最大的直径。

例如检测到所述圆形的短轴直径为9cm，长轴直径为10cm，则所述圆形的圆度为（9/10）×100%=90%，若所述预设值为95%，则表示振镜校正的准确度不够，需要重新对振镜进行校正。

所述激光装置包括固体激光器、气体激光器或液体激光器。

本发明激光精密振镜校正准确度检测方法是对一切采用了振镜加工方式的激光系统都为适用。

本发明激光精密振镜校正准确度检测方法还包括：

间隔两次进行步骤S1～S4的操作，比较两次测得的拼接圆形的圆度之差是否超过阈值，若是，则表示所述振镜漂移量较大；若否，则表示所述振镜漂移量较小。

漂移量是振镜性能一个很重要的衡量指标，本实施例中，可通过不同时期的验证后接口圆的圆度测量来判断振镜的漂移的稳定性，例如今天测定接口圆的圆度为98%，过一段时间测定的圆度为90%，圆度差预定值为5%，则可以判断该振镜的漂移量较大。

如图5所示，本发明还提供一种激光精密振镜校正准确度检测系统，包括激光加工装置10、振镜扫描装置20、激光控制装置30、用于激光切割且线宽均匀的验证素材40、完整度检测装置50及具有接口衔接图形的接口文件60，所述激光控制装置30包括：输入模块302、扫描加工模块304、拼接模块306、比较判断模块308及校正模块309；

所述输入模块302与所述接口文件60相连，用于输入具有接口衔接图形的接口文件60；所述接口衔接图形由一个或多个标准图案组成，所述一个或多个标准图案的中心位于至少一振镜扫描区域边界上，所述验证素材40放置于所述至少一振镜扫描区域边界上；

所述扫描加工模块304用于根据输入模块302中的接口衔接图形控制所述激光加工装置10及振镜扫描装置20在所述验证素材40上进行切割，且于所述至少一振镜扫描区域内切割得到多个具有部分标准图案的切割图形；

所述拼接模块306用于将验证素材40上加工完成后的所述多个部分标准图案进行拼接，形成所述标准图案；

所述完整度检测装置50用于检测验证素材40上拼接完成后的标准图案的完整度，并将结果传送给比较判断模块308；

所述比较判断模块308用于将该标准图案的完整度与输入模块302中的接口衔接图形进行比较，并判断是否达到预设值；

所述校正模块309根据比较判断模块308的判断结果，在该标准图案的完整度未达到预设值的情况下重新对振镜扫描装置20进行校正。

其中，所述标准图案为圆形时，所述完整度检测装置50为二次元设备，其圆度可以判断振镜扫描区域的接口衔接的品质，由于振镜校正准确度往往都是通过振镜扫描区域的接口衔接来反映，因此，可通过该拼接圆形的圆度来检测验证振镜校正的准确度。

本发明激光精密振镜校正准确度检测方法及系统只涉及振镜校正的效果检测验证，检测验证后，用户可以根据效果而决定是否再次校正。但是校正后的检测验证是必需的环节，可以帮助用户在一些系统出现漂移误差后，找到问题的关键。

相比于现有技术，本发明激光精密振镜校正准确度检测方法及系统简化了振镜校正后检测验证的过程，提高了检测效率，实现了快速准确地对振镜校正准确度检测验证。

这里本发明的描述和应用是说明性的，并非想将本发明的范围限制在上述实施例中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，本发明可以以其它形式、结构、布置、比例，以及用其它组件、材料和部件来实现。在不脱离本发明范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进行其它变形和改变。

Claims (10)

1.一种激光精密振镜校正准确度检测方法，其特征在于，包括：

在至少一振镜扫描区域的边界上放置验证素材，且所述验证素材是至少放置在所述边界相互垂直的两个方向上，在所述验证素材上分别激光加工多个部分标准图形，使得所述部分标准图形进行拼接得到至少一个标准图案，检测拼接后的所述标准图案的完整度是否达到预设值，从而判断振镜校正的准确度。

2.根据权利要求1所述的激光精密振镜校正准确度检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：通过激光控制装置输入具有接口衔接图形的接口文件，所述接口衔接图形由至少一个标准图案组成，所述标准图案的中心位于至少一振镜扫描区域的边界上；

步骤S2：选择一用于激光加工且线宽均匀的验证素材，并将所述验证素材放置于所述至少一振镜扫描区域边界上；

步骤S3：通过激光装置产生激光，根据所述接口衔接图形通过激光在所述验证素材上进行加工，且于所述至少一振镜扫描区域内加工得到多个部分标准图形；以及

步骤S4：将所述多个部分标准图形进行拼接形成至少一个所述标准图案，检测拼接后该标准图案的完整度并判断该完整度是否达到预设值，若是，则表示所述振镜校正准确；若否，则表示需要重新对振镜进行校正。

3.根据权利要求2所述的激光精密振镜校正准确度检测方法，其特征在于，所述至少一振镜扫描区域为一个，所述步骤S3具体包括：

通过激光装置产生激光，根据所述接口衔接图形通过激光在所述验证素材上进行加工，且于所述一个振镜扫描区域的横向边界与纵向边界相交处加工得到四个具有1/4标准图案的加工图形。

4.根据权利要求2所述的激光精密振镜校正准确度检测方法，其特征在于，所述至少一振镜扫描区域为两个，所述步骤S3具体包括：

通过激光装置产生激光，根据所述接口衔接图形通过激光在所述验证素材上进行加工，且于所述两个振镜扫描区域的横向边界及纵向边界加工得到各一组具有1/2标准图案的加工图形。

5.根据权利要求2所述的激光精密振镜校正准确度检测方法，其特征在于，所述至少一振镜扫描区域为四个，所述步骤S3具体包括：

通过激光装置产生激光，根据所述接口衔接图形通过激光在所述验证素材上进行加工，且于所述四个振镜扫描区域的横向边界及纵向边界加工得到至少一组具有1/4标准图案的加工图形。

6.根据权利要求1～5任一项所述的激光精密振镜校正准确度检测方法，其特征在于，所述标准图案为圆形或方形。

7.根据权利要求6所述的激光精密振镜校正准确度检测方法，其特征在于，所述标准图案为圆形的情况下，所述步骤S4具体包括：

所述部分标准图形为1/4或1/2圆形，将所述多个1/4或1/2圆形拼接成圆形，检测拼接圆形的圆度并判断该圆度是否达到预设值，若是，则表示所述振镜校正准确；若否，则表示需要重新对振镜进行校正。

8.根据权利要求7所述的激光精密振镜校正准确度检测方法，其特征在于，所述检测拼接圆形的圆度的步骤具体包括：

通过圆度检测装置分别测定所述拼接圆形的短轴直径及长轴直径的长度，所述圆形的圆度=（短轴直径/长轴直径）×100%，所述短轴直径与长轴直径相互垂直，所述短轴直径为圆形中长度最小的直径，所述长轴直径为圆形内长度最大的直径。

9.一种激光精密振镜校正准确度检测系统，其特征在于，包括：激光加工装置、振镜扫描装置、激光控制装置、用于激光加工且线宽均匀的验证素材、完整度检测装置及具有接口衔接图形的接口文件；

所述激光控制装置包括：

输入模块，用于输入具有接口衔接图形的接口文件；所述接口衔接图形由至少一个标准图案组成，所述标准图案的中心位于至少一振镜扫描区域边界上，所述验证素材放置于所述至少一振镜扫描区域边界上；

扫描加工模块，用于根据所述输入模块中的接口衔接图形控制所述激光加工装置及振镜扫描装置在所述验证素材上进行加工，且于所述至少一振镜扫描区域内加工得到多个具有部分标准图案的加工图形；

拼接模块，用于将所述多个具有部分标准图案的加工图形进行拼接形成至少一个所述标准图案；以及

所述完整度检测装置用于检测拼接后的标准图案的完整度。

10.根据权利要求9所述的激光精密振镜校正准确度检测系统，其特征在于，所述激光控制装置还包括：

比较判断模块，用于比较判断该标准图案的完整度是否达到预设值；以及

校正模块，用于在该标准图案的完整度未达到预设值的情况下重新对所述振镜扫描装置进行校正。