CN106041325A - 一种激光钻孔的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种激光钻孔的方法增设了视觉系统，视觉系统预先存储了各产品的底孔的圆度和尺寸；视觉系统能够在激光光束作用在产品的上加工出底孔的同时，采集产品上沿激光光束光路逆向传播的可见光，并利用可见光生成实时的底孔图像。视觉系统还能根据该底孔图像分析出实时激光光束刚刚加工的底孔的实时圆度和实时尺寸，并将实时圆度和实时尺寸与预置的圆度和尺寸进行比较，根据比较结果通知激光加工设备加工完成，或者传输激光光束修正轨迹给激光加工设备，使激光光束按照修正轨迹扫描产品，让底孔的圆度或尺寸得以修正。因此本发明能够在钻孔的过程中实时监控底孔的品质变化，并及时的修正底孔，保证了钻孔的质量。

Description

一种激光钻孔的方法
技术领域
本发明涉及精光钻微孔技术领域，尤其涉及一种激光钻孔的方法。
背景技术
微孔主要用于许多高精端产品的关键器件，以起到既防水又通气的特定作用。但伴随着硬度大，熔点高的产品材料不断的应用，以及微孔的孔径需求越来越小，导致传统的机械加工微孔的方法，已不能满足某些特定的工艺要求。为了解决上述技术问题，激光钻孔作为一种新型技术应运而生。但是现有的激光钻孔方法，虽然能够实现钻取微孔，但也存在一定缺陷。具体为：
1、孔圆度差。
由于同一产品的材料无论在厚度还是导热性上，都或多或少的存在差异，这就导致激光钻孔时易出现孔圆度差的畸形圆。
2、各孔径尺寸一致性差。
由于激光器输出功率本身具有波动性，另产品的材料厚度也有差异，这些都会导致孔径尺寸有差异。
3、孔径尺寸扩展困难。
由于一定型号的激光器本身，其最大输出功率受限制，再加上激光聚焦光斑的大小不可改变，所以孔径尺寸扩展困难重重。
综上，现有的激光钻孔方法不适合高要求、高标准的微孔加工，常常导致良率低，成本浪费。
发明内容
本发明提供一种激光钻孔的方法，该方法能够实现在激光钻孔过程中，实时监控孔径品质变化，以便及时修正底孔圆度，还能够根据要求调整底孔径尺寸，很好的保证了钻孔的质量。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种激光钻孔的方法,包括以下步骤：
S1、激光钻孔设备发射的激光光束经聚焦镜聚焦后，作用在产品上加工底孔；
S2、同时视觉系统采集产品上沿所述激光光束光路逆向传播的可见光，并利用采集到的可见光生成底孔图像；
S3、所述视觉系统分析所述底孔图像得出所述底孔的实时圆度和实时尺寸；
S4、所述视觉系统将所述底孔的实时圆度和实时尺寸与预置的圆度和尺寸进行比较；当实时圆度和实时尺寸与预置的圆度和尺寸不符时，生成所述激光光束的修正轨迹给所述激光钻孔设备；否则，通知所述激光钻孔设备加工完成；
S5、所述激光钻孔设备控制所述激光光束按照所述修正轨迹作用所述产品，去修正所述底孔的圆度和/或尺寸，并重复步骤S2、S3和S4。
优选方式为，所述视觉系统包括反射透镜，所述反射透镜设在所述激光光束的光路上，所述反射透镜让所述激光光束全部透过，可见光全反射。
优选方式为，所述视觉系统还包括CCD照相机，所述反射透镜将所述产品上的可见光平行反射到所述CCD照相机的镜头处。
优选方式为，所述反射透镜与所述激光光束的光路呈45°设置，使可见光反射后的光路与所述激光光束的光路呈90°设置。
优选方式为，所述步骤S1中，所述激光光束作用在所述产品之前，所述CCD照相机先获取产品的MARK点进行坐标定位；并根据坐标定位分析出所述底孔的实时圆度和实时尺寸。
优选方式为，所述视觉系统还包括钻孔控制模块，所述钻孔控制模块读取所述CCD照相机分析出的所述底孔的实时圆度和实时尺寸；所述钻孔控制模块通知所述激光钻孔设备加工完成或传输所述修正轨迹给所述激光钻孔设备。
优选方式为，所述钻孔控制模块还传输控制指令给所述激光钻孔设备。
采用上述技术方案后，本发明的有益效果是：由于本发明的激光钻孔的方法增设了视觉系统，该视觉系统预先存储了各产品加工底孔的圆度和尺寸；视觉系统能够在激光光束作用在产品的上加工出底孔的同时，采集产品上沿激光光束光路逆向传播的可见光，并利用可见光生成实时的底孔图像。视觉系统还能根据该底孔图像分析出激光光束刚刚加工的底孔的实时圆度和实时尺寸，并将实时圆度和实时尺寸与预置的圆度和尺寸进行比较，根据比较结果通知激光加工设备加工完成，或者传输激光光束修正轨迹给激光加工设备，使激光光束按照修正轨迹扫描产品，让底孔的圆度和/或尺寸得以修正，直到满足预置的圆度和尺寸为止。因此本发明的激光钻孔的方法能够在钻孔的过程中，实时监控底孔的品质变化，并及时的修正底孔的圆度，改变底孔的尺寸，很好的保证了钻孔的质量。
由于视觉系统包括反射透镜，反射透镜设在激光光束的光路上，反射透镜让激光光束全部透过，可见光全反射；使视觉系统在不影响激光光束作用产品的情况下，获取产品底孔的图像。
由于视觉系统还包括CCD照相机，反射透镜将所述产品上的可见光平行反射到CCD照相机的镜头处；该方式使产品上的底孔在CCD照相机上形成正投影的图像。
综上所述，本发明的激光钻孔的方法与现有技术相比，解决了激光钻孔时不能实时监控，导致钻孔的品质不佳的技术问题，而本发明的激光钻孔的方法，能够实现在激光钻孔过程中，实时监控孔径品质变化，以便及时修正底孔圆度，还能够根据要求调整底孔径尺寸，很好的保证了钻孔的质量。
附图说明
图1是发明激光钻孔的方法的流程示意图；
图2是本发明激光钻孔的方法的原理示意图；
图3是本发明激光钻孔的方法所使用设备的结构示意图；
图中：1—聚焦镜、2—反射透镜、3—CCD照相机、30—镜头。
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。
如图1、图2和图3所示，一种激光钻孔的方法,包括以下步骤：
S1、操作钻孔控制模块设置待加工的产品的型号，以便控制模块自动读取产品预置的底孔圆度和尺寸值；在激光光束作用产品之前，视觉系统的CCD照相机3先获取产品的MARK点进行坐标定位。激光钻孔设备发射出激光光束，该激光光束经过视觉系统的反射透镜2时全部透过，然后被聚焦镜1聚焦后，作用在产品上加工底孔。
S2、同时视觉系统采集产品上沿激光光束光路逆向传播的可见光，并利用采集到的可见光生成底孔图像。本实施例视觉系统的反射透镜2将可见光平行反射到CCD照相机3的镜头30处，而CCD照相机3根据采集到的可见光生成实时的底孔图像。
S3、CCD照相机3根据激光加工之前采集的产品的MARK定位，并根据实时底孔图像的坐标，分析出底孔的实时圆度和实时尺寸。
S4、视觉系统将底孔的实时圆度和实时尺寸与预置的圆度和尺寸进行比较；当实时圆度和实时尺寸与预置的圆度和尺寸不符时，生成激光光束的修正轨迹给激光钻孔设备；否则，通知激光钻孔设备加工完成。
S5、激光钻孔设备控制激光光束按照修正轨迹作用产品，去修正底孔的圆度和/或尺寸，并重复步骤2、3和4，直至底孔符合要求为止。
本实施例的视觉系统包括反射透镜2、CCD照相机3和钻孔控制模块，其中反射透镜2设在激光光束的光路呈45°设置，使可见光的反射路径与激光光束的光路呈90°设置，同时CCD照相机3的镜头30与反射的平行可见光路径垂直设置。
其中钻孔控制模块能够读取读取CCD照相机3分析出的底孔的实时圆度和实时尺寸；还能够将底孔的实时圆度和实时尺寸，与预置的圆度和尺寸进行比较处理，根据比较处理的结果得出结论：一个是，底孔的圆度和尺寸与预置的圆度和尺寸向符合，在允许的误差内，钻孔控制模块通知激光钻孔设备加工完成，并传输指令给激光钻孔设备继续加工；另一个是，底孔的圆度和尺寸与预置的圆度和尺寸向不符合，根据两者的误差生成激光光束作用在产品上的修正轨迹，该修正轨迹传输给激光钻孔设备。使激光钻孔设备控制激光光束按照上述修正轨迹去修正底孔的圆度和尺寸，直到合格为止。因此本发明的钻孔方法，能够实时监控孔径品质变化，以便及时修正底孔圆度，还能够根据要求调整底孔径尺寸，很好的保证了钻孔的质量。
另外本发明的钻孔控制模块还能够传输运行、复位、急停等控制指令给激光钻孔设备，让激光加工作业操作更加方便。
CCD(Charge Coupled Device)是电荷藕合器件图像传感器。它使用一种高感光度的半导体材料制成，能把光线转变成电荷，通过模数转换器芯片转换成数字信号，数字信号经过压缩以后由相机内部的闪速存储器或内置硬盘卡保存，因而可以轻而易举地把数据传输给计算机，并借助于计算机的处理手段，根据需要和想像来修改图像。CCD由许多感光单位组成，通常以百万像素为单位。当CCD表面受到光线照射时，每个感光单位会将电荷反映在组件上，所有的感光单位所产生的信号加在一起，就构成了一幅完整的画面。CCD的组成主要是由一个类似马赛克的网格、聚光镜片以及垫于最底下的电子线路矩阵所组成。
以上所述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、等同一种激光钻孔的方法结构的改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种激光钻孔的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、激光钻孔设备发射的激光光束经聚焦镜聚焦后，作用在产品上加工底孔；
S2、同时视觉系统采集产品上沿所述激光光束光路逆向传播的可见光，并利用采集到的可见光生成底孔图像；
S3、所述视觉系统分析所述底孔图像得出所述底孔的实时圆度和实时尺寸；
S4、所述视觉系统将所述底孔的实时圆度和实时尺寸与预置的圆度和尺寸进行比较；当实时圆度和实时尺寸与预置的圆度和尺寸不符时，生成所述激光光束的修正轨迹给所述激光钻孔设备；否则，通知所述激光钻孔设备加工完成；
S5、所述激光钻孔设备控制所述激光光束按照所述修正轨迹作用所述产品，去修正所述底孔的圆度和/或尺寸，并重复步骤S2、S3和S4。
2.根据权利要求1所述的激光钻孔的方法，其特征在于，所述视觉系统包括反射透镜，所述反射透镜设在所述激光光束的光路上，所述反射透镜让所述激光光束全部透过，可见光全反射。
3.根据权利要求2所述的激光钻孔的方法，其特征在于，所述视觉系统还包括CCD照相机，所述反射透镜将所述产品上的可见光平行反射到所述CCD照相机的镜头处。
4.根据权利要求3所述的激光钻孔的方法，其特征在于，所述反射透镜与所述激光光束的光路呈45°设置，使可见光反射后的光路与所述激光光束的光路呈90°设置。
5.根据权利要求3所述的激光钻孔的方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述激光光束作用在所述产品之前，所述CCD照相机先获取产品的MARK点进行坐标定位；并根据坐标定位分析出所述底孔的实时圆度和实时尺寸。
6.根据权利要求5所述的激光钻孔的方法，其特征在于，所述视觉系统还包括钻孔控制模块，所述钻孔控制模块读取所述CCD照相机分析出的所述底孔的实时圆度和实时尺寸；所述钻孔控制模块通知所述激光钻孔设备加工完成或传输所述修正轨迹给所述激光钻孔设备。
7.根据权利要求5所述的激光钻孔的方法，其特征在于，所述钻孔控制模块还传输控制指令给所述激光钻孔设备。
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