CN108296640B - 激光加工设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种激光加工方法，包括以下步骤：通过对标定试样进行标定操作，建立形成于标定试样的预设点阵和若干点阵局部图像的对应关系；将所述产品的待加工表面划分为若干区域，其中，每一区域对应一打标识别位，将所述产品依次移动到每一打标识别位，对产品相应的区域进行拍照，获得若干区域图像；根据所述预设点阵与若干所述点阵局部图像的对应关系，计算得出每一区域图像上的打标部位图像并合成整体打标图像；根据所述整体打标图像对待加工的产品进行打标。上述激光加工方法能够实现无重叠打标，避免多次拼接打标而产生拼接痕迹的问题，保证产品加工外观效果。

Description

激光加工设备及方法

技术领域

本发明涉及激光加工技术领域，特别是涉及一种激光加工设备及方法。

背景技术

在手机制造工艺中，通常采用物理气相沉积技术(Physical vapor deposition，PVD)制备高硬度、高耐磨性和耐腐蚀性的涂层，但是加工过程中不可避免地会在手机上产生多余的大幅面PVD涂层。为保证手机的性能和美观，后续工艺中需要去除这些多余的大幅面PVD涂层。

为去除多余的大幅面PVD涂层，传统的激光加工方法将产品划分为若干小区域，通过平台依次移动对每个小区域进行视觉定位和激光加工。由于图像视野小，每次激光加工幅面小，重叠区域产生拼接痕，产品的加工效果不理想，且综合加工时间长，越来越难以满足市场的需求。

发明内容

基于此，有必要针对现有激光加工幅面小，重叠区域产生拼接痕的问题，提供一种激光加工设备及方法。

一种激光加工方法，包括以下步骤：

通过对标定试样进行标定操作，建立形成于标定试样的预设点阵和若干点阵局部图像的对应关系；

将所述产品的待加工表面划分为若干区域，其中，每一区域对应一打标识别位，将所述产品依次移动到每一打标识别位，对产品相应的区域进行拍照，获得若干区域图像；

根据所述预设点阵与若干所述点阵局部图像的对应关系，计算得出每一区域图像上的打标部位图像并合成整体打标图像；

根据所述整体打标图像对待加工的产品进行打标。

上述激光加工方法，通过对产品的多个区域进行图像采集和处理，合成产品整体打标图像而后进行激光加工，实现无重叠打标，避免多次拼接打标而产生拼接痕迹的问题，保证产品加工外观效果。该激光加工方法适用于大尺寸产品的加工。

在其中一个实施例中，所述标定操作包括以下步骤：

在标定试样的待加工区域进行激光打标形成预设点阵；

将所述标定试样的表面划分为若干区域，其中，每一区域对应一打标识别位；

将所述标定试样依次移动到每一所述打标识别位，对相应的区域进行图像识别，获得若干点阵局部图像。

一种用于所述的激光加工方法的激光加工设备，包括：

运动平台，用于固定并带动产品移动；

视觉定位系统，用于对所述产品进行图像采集；

激光打标系统，用于根据所述视觉定位系统所采集的图像对产品进行打标。

在其中一个实施例中，所述激光打标系统包括激光器、光学传输组件、振镜组件及聚焦镜，所述激光器发射的激光经所述光学传输组件传输至所述振镜组件，而后经所述聚焦镜在所述产品表面形成聚焦光斑，控制所述振镜组件转动以使所述聚焦光斑对所述产品的待加工区域进行扫描。

在其中一个实施例中，所述激光打标系统还包括半透半反透镜，所述激光经由所述半透半反透镜射向放置于所述运动平台的产品。

在其中一个实施例中，所述视觉定位系统与所述半透半反透镜呈45°夹角设置。

在其中一个实施例中，所述视觉定位系统包括相机和超景深远心镜头，所述相机的像素为2900万。

在其中一个实施例中，所述视觉定位系统包括光源组件，所述光源组件包括至少两个光源，所述至少两个光源分别由多个角度对所述产品进行打光。

在其中一个实施例中，所述运动平台包括三轴直线电机平台和设于所述三轴直线电机平台的夹具。

在其中一个实施例中，所述激光加工设备还包括大理石基座，所述运动平台、所述视觉定位系统及所述激光打标系统均设于所述大理石基座上。

附图说明

图1为一实施例中激光加工方法的流程图；

图2为图1所示激光加工方法中的标定操作形成的预设点阵示意图；

图3为一实施例中激光加工设备的结构示意图。

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方式。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方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“内”、“外”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1，一种激光加工方法，包括以下步骤：

标定操作：

步骤S110，在标定试样的待加工区域进行激光打标形成预设点阵(图2所示阴影区域)；

步骤S120，将标定试样的表面划分为若干区域(图2所示块状区域)，其中，每一区域对应一打标识别位；

步骤S130，将标定试样依次移动到每一打标识别位，对相应的区域进行图像识别，获得若干点阵局部图像，建立预设点阵和若干点阵局部图像的对应关系；

在完成标定操作后，利用标定操作中获得的预设点阵和若干点阵局部图像的对应关系对产品进行加工，包括以下步骤：

步骤S210，将产品的待加工表面划分为若干区域，其中，每一区域对应一打标识别位，将产品依次移动到每一打标识别位，对产品相应的区域进行拍照，获得若干区域图像；

步骤S220，根据预设点阵与若干点阵局部图像的对应关系，计算得出每一区域图像上的打标部位图像并合成整体打标图像；

步骤S230，根据整体打标图像对待加工的产品进行打标。

需要说明的是，对产品的待加工表面进行区域划分和在标定操作时对标定试样的表面所进行的区域划分采用统一的标准，相应的，每个区域的打标识别位在标定操作过程中和对产品加工的过程中是统一的，使得在对产品进行加工时，利用标定操作过程中获得的预设点阵与相应的点阵局部图像的对应关系，具有较高的精度保障。

预设点阵是位于标定试样的激光打标点所构成的图案，即图2所示阴影区域。

由于需要去除的PVD涂层幅面较大，将产品的待加工表面划分为多个区域分别进行图像采集。点阵局部图像是指对标定试样划定区域进行图像采集所获取的包含有部分点阵的图像。

上述激光加工方法，通过对产品的多个区域进行图像采集和处理，合成产品整体打标图像而后进行激光加工，实现无重叠打标，避免多次拼接打标而产生拼接痕迹的问题，保证产品加工外观效果。该激光加工方法适用于大尺寸产品的加工。此外，该激光加工方法工序简洁，大大缩短了单个产品加工时间，有效提高了生产效率。

请参阅图3，一种用于上述激光加工方法的激光加工设备100，包括：运动平台10，用于固定并带动产品移动；视觉定位系统20，用于对产品进行图像采集；激光打标系统30，用于根据视觉定位系统20所采集的图像对产品进行打标。

在加工过程中，运动平台10带动产品依次移动到每一打标识别位，视觉定位系统20对产品上相应的区域进行拍照，获得区域图像；根据标定操作过程建立的预设点阵与若干点阵局部图像的对应关系，控制系统计算得出每一区域图像上的打标部位图像并合成整体打标图像；控制系统根据整体打标图像控制激光打标系统30对产品进行打标，最终在产品表面形成预设点阵。

运动平台10包括三轴直线电机平台和设于三轴直线电机平台的夹具11，夹具11用于固定产品，三轴直线电机平台带动产品运动。

在激光加工过程中，运动平台10需带动产品运动至多个打标识别位及预设打标位置，对运动平台10的精度要求较高。在一实施例中，运动平台10选用三轴直线电机平台，三轴直线电机平台能够进行重复定位且具有精度高的优点，有利于提高激光加工设备100的加工精度，保证产品加工外观效果。

夹具11通过气缸驱动，成本低廉，方便接入，同时有助于降低本激光加工设备100的能耗，节约加工成本。

视觉定位系统20包括相机21和超景深远心镜头22，相机21具有2900万像素。采用超高像素的CCD相机21能够降低失真度，采用超景深远心镜头22能够获取产品表面凹凸不平的形貌，有助于提高加工精度。此外，针对大尺寸产品的加工，具有超高像素的相机21能够获取产品的局部细节，便于进行放大操作，满足加工需求。

视觉定位系统20包括光源组件23，光源组件23包括至少两个光源，至少两个光源分别由多个角度对产品进行打光。光源组件23固定于灯座上，光源组件23包括多个光源，多个光源从不同角度照亮产品表面，确保视觉定位系统20准确获取产品的表面图像。

在开始加工前，调试夹具11的水平面与激光垂直，而后将产品平放于夹具11上，通过调整三轴直线电机平台的X坐标、Y坐标和Z坐标，使得产品的待加工表面位于激光的焦平面，然后调整相机21和相机21的镜头焦点位于激光的焦平面上，以保证相机21摄取清晰的产品表面图像。

激光打标系统30包括激光器31、光学传输组件32、振镜组件33及聚焦镜34，激光器31发射的激光经光学传输组件32传输至振镜组件33，而后经聚焦镜34在产品表面形成聚焦光斑，控制振镜组件33转动以使聚焦光斑对产品的待加工区域进行扫描。

激光器31可采用波长为355nm的紫外激光光源，由于紫外激光加工过程中产生的热效应小，因而不会导致产品由于受热而发生变形，同时降低了本发明激光加工设备100的能耗，节约了加工成本。进一步地，光学传输组件32选用紫外波段的光学器件，聚焦镜34选用紫外聚焦镜头。

激光打标系统30还包括半透半反透镜35，激光经由半透半反透镜35射向放置于运动平台10的产品。视觉定位系统20与半透半反透镜35呈45°夹角设置。

激光器31发射的激光经由半透半反透镜35的反射而射向放置于运动平台10的产品表面，视觉定位系统20位于运动平台10的正上方，放置于运动平台10的产品表面反射的光线透过半透半反透镜35进入视觉定位系统20进而成像。半透半反透镜35的设置使得本发明激光加工设备100的运动平台10、激光打标系统30及视觉定位系统20的布局紧凑合理。

激光加工设备100还包括大理石基座40，运动平台10、视觉定位系统20及激光打标系统30均设于大理石基座40上。该大理石基座40的侧面呈L形，其中，运动平台10设置于大理石基座40的底部，激光打标系统30设置于大理石基座40的顶端，视觉定位系统20与激光打标系统30相邻设置，且二者的轴线相互垂直，视觉定位系统20的轴线垂直于运动平台10的表面。大理石基座40的质量大，惯性大，能够保证运动平台10的平稳和快速运动。

上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种激光加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

在标定试样的待加工区域进行激光打标形成预设点阵，将所述标定试样的表面划分为若干区域，其中，每一区域对应一打标识别位；

将所述标定试样依次移动到每一所述打标识别位，对相应的区域进行图像识别，获得若干点阵局部图像，建立预设点阵和若干点阵局部图像的对应关系；

将产品的待加工表面划分为若干区域，其中，每一区域对应一打标识别位，将所述产品依次移动到每一打标识别位，对产品相应的区域进行拍照，获得若干区域图像；

计算得出每一区域图像上的打标部位图像并根据所述预设点阵与若干所述点阵局部图像的对应关系，合成整体打标图像；

根据所述整体打标图像对待加工的产品进行打标。

2.一种用于权利要求1所述的激光加工方法的激光加工设备，其特征在于，包括：

运动平台，用于固定并带动产品移动；

视觉定位系统，用于对所述产品进行图像采集；

激光打标系统，用于根据所述视觉定位系统所采集的图像对产品进行打标。

3.根据权利要求2所述的激光加工设备，其特征在于，所述激光打标系统包括激光器、光学传输组件、振镜组件及聚焦镜，所述激光器发射的激光经所述光学传输组件传输至所述振镜组件，而后经所述聚焦镜在所述产品表面形成聚焦光斑，控制所述振镜组件转动以使所述聚焦光斑对所述产品的待加工区域进行扫描。

4.根据权利要求3所述的激光加工设备，其特征在于，所述激光打标系统还包括半透半反透镜，所述激光经由所述半透半反透镜射向放置于所述运动平台的产品。

5.根据权利要求4所述的激光加工设备，其特征在于，所述视觉定位系统与所述半透半反透镜呈45°夹角设置。

6.根据权利要求5所述的激光加工设备，其特征在于，所述视觉定位系统包括相机和超景深远心镜头，所述相机的像素为2900万。

7.根据权利要求2所述的激光加工设备，其特征在于，所述视觉定位系统包括光源组件，所述光源组件包括至少两个光源，所述至少两个光源分别由多个角度对所述产品进行打光。

8.根据权利要求2所述的激光加工设备，其特征在于，所述运动平台包括三轴直线电机平台和设于所述三轴直线电机平台的夹具。

9.根据权利要求2所述的激光加工设备，其特征在于，所述激光加工设备还包括大理石基座，所述运动平台、所述视觉定位系统及所述激光打标系统均设于所述大理石基座上。

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