CN108788488A - 一种激光切割装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种激光切割装置，涉及工业加工技术领域。包括：承载台、切割组件、检测组件和控制终端，切割组件和检测组件均与控制终端电连接；承载台用于放置待切割的原料；检测组件用于检测原料的厚度信息并传送给控制终端，控制终端根据接收的厚度信息计算原料的中心位置信息，并根据检测到的中心位置信息控制切割组件对原料进行切割。本发明提供的激光切割装置，在使用时，能够通过检测组件对待切割原料的厚度信息进行检测，并得到原料的中心位置信息。控制终端会根据原料的中心位置信息自动调整切割组件，使切割组件能够自动适应不同厚度的原料，并对其进行切割。避免了因原料的厚度改变而影响切割效果的情况发生。

Description

一种激光切割装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及工业加工领域，具体而言，涉及一种激光切割装置及其控制方法。

背景技术

为了增加太阳能电池组件的功率，通常通过用激光切片机将电池切成一半，然后做成组件。这样能减少电池内耗，增加开压来提高组件功率。现有太阳能电池产线通过将硅片定位，然后通过固定焦距的一次激光进行切割，在通过二次激光进行加热，在通过机械分离将电池分成两半。但一旦硅片厚度发生较大变化，或者要进行其他厚度硅片切换，切割效果就会发生变化。这时就需要重新调节激光焦距，使其达到较好的切割效果。这样对于进行不同厚度产品开发非常麻烦，另外若是生产来料硅片厚度有较大差异的，切片效果也难以控制。

发明内容

本发明提供了一种激光切割装置及其控制方法，旨在改善现有激光切割装置无法主动适应不同厚度的原料的问题。

本发明是这样实现的：

一种激光切割装置，包括：承载台、切割组件、检测组件和控制终端，所述切割组件和所述检测组件均与所述控制终端电连接；

所述承载台用于放置待切割的原料；

所述检测组件用于检测所述原料的厚度信息并传送给所述控制终端，所述控制终端根据接收的所述厚度信息计算所述原料的中心位置信息，并根据检测到的所述中心位置信息控制所述切割组件对所述原料进行切割。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述检测组件包括分别与控制终端连接的第一距离传感器和第二距离传感器；

所述第一距离传感器设置于所述承载台上方，用于检测所述第一距离传感器到所述原料上表面的距离并传输到所述控制终端；所述第二距离传感器设置于所述承载台下方，用于检测所述第二距离传感器到所述原料下表面的距离并传输到所述控制终端。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述第一距离传感器和所述第二距离传感器均为激光测距传感器。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述切割组件设置于所述承载台上方，所述切割组件包括位置调节器与激光发生器，所述位置调节器与所述激光发生器均与所述控制终端连接，所述位置调节器用于调节所述激光发生器的位置。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述位置调节器包括伺服电机和导轨，所述导轨上设有螺杆，所述螺杆上设有滑块，所述伺服电机的输出轴与所述螺杆连接，所述激光发生器与所述滑块连接。

本发明还提供一种上述激光切割装置的控制方法，所述检测组件包括第一距离传感器和第二距离传感器；所述切割组件包括位置调节器与激光发生器；

所述控制方法包括标定阶段和切割阶段：

所述标定阶段用于确定所述第一距离传感器和所述第二距离传感器间的距离L，以及确定所述激光发生器的激光焦点的焦点位置信息；

所述切割阶段用于根据所述距离L确定所述原料的厚度信息，并根据所述厚度信息计算所述原料的中心位置信息，最后根据所述中心位置信息控制所述切割组件对所述原料进行切割。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述标定阶段中确定所述第一距离传感器和所述第二距离传感器间的距离L，包括以下步骤：

将厚度为X的标定板放置在所述承载台上；

所述控制终端控制所述第一距离传感器检测所述第一距离传感器到所述标定板上表面的距离A0；

所述控制终端控制所述第二距离传感器检测所述第二距离传感器到所述标定板下表面的距离B0；

所述控制终端根据公式L＝X+A0+B0，得到所述距离L。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述焦点位置信息包括所述激光焦点与所述第二距离传感器的距离S；

所述标定阶段中确定所述激光发生器的激光焦点的焦点位置信息，包括以下步骤：

所述控制终端控制所述位置调节器调节所述激光发生器的位置，使所述激光发生器的激光焦点位于所述标定板上表面和下表面的中心处；

所述控制终端根据公式S＝B0+X/2，得到所述焦点位置信息。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述厚度信息包括所述原料的厚度Y，所述中心位置信息包括所述原料上表面和下表面的中心处与所述第二距离传感器的距离D；

所述切割阶段中根据所述距离L确定所述原料的厚度信息，并根据所述厚度信息计算所述原料的中心位置信息，包括以下步骤：

所述控制终端控制所述第一距离传感器检测所述第一距离传感器到所述原料上表面的距离A1；

所述控制终端控制所述第二距离传感器检测所述第二距离传感器到所述原料下表面的距离B1；

所述控制终端根据公式Y＝L-A1-B1，计算所述厚度信息；

所述控制终端根据公式D＝B1+Y/2，计算所述中心位置信息。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述焦点位置信息包括所述激光焦点与所述第二距离传感器的距离S；

所述切割阶段中根据所述中心位置信息控制所述切割组件对所述原料进行切割，包括以下步骤：

所述控制终端根据公式N＝S-D，计算所述激光焦点需要移动的距离N；所述控制终端根据所述距离N控制所述位置调节器调节所述激光发生器的位置，并控制所述激光发生器对所述原料进行切割。

本发明的有益效果是：本发明通过上述设计提供的激光切割装置，在使用时，能够通过检测组件对待切割原料的厚度信息进行检测，并得到原料的中心位置信息。控制终端会根据原料的中心位置信息自动调整切割组件，使切割组件能够自动适应不同厚度的原料，并对其进行切割。避免了因原料的厚度改变而影响切割效果的情况发生。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本发明实施例，一种激光切割装置的结构示意图；

图2是本发明实施例，一种激光切割装置的控制方法的流程图。

图标：原料1；第一距离传感器2；第二距离传感器3；伺服电机4；激光发生器5。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例1，参照图1-图2所示，一种激光切割装置，包括：承载台、切割组件、检测组件和控制终端，切割组件和检测组件均与控制终端电连接；

承载台用于放置待切割的原料1；检测组件用于检测原料1的厚度信息并传送给控制终端，控制终端根据接收的厚度信息计算原料1的中心位置信息，并根据检测到的中心位置信息控制切割组件对原料1进行切割。

在进行激光切割时，当激光焦点位置位于原料1的中心时，切割效果最优。不同规格的原料1的厚度不同，但由于承载台的位置是不可移动的，当激光焦点位置不变时，原料1的厚度改变就会使激光焦点脱离原料1的中心位置。故而，为了提高切割口的平整度，需要尽量将激光焦点调到原料1的中间位置，这样激光焦点上下的能量分布对称，切割口就比较平整。

本实施例中，为保证对不同厚度的原料1都能达到良好的切割效果，提供了上述激光切割装置，该装置在使用时，能够通过检测组件对待切割原料1的厚度信息进行检测，并得到原料1的中心位置信息。控制终端会根据原料1的中心位置信息自动调整切割组件，使切割组件能够自动适应不同厚度的原料1，并对其进行切割。避免了因原料1的厚度改变而影响切割效果的情况发生。

进一步地，在实施例中，检测组件包括第一距离传感器2和第二距离传感器3，第一距离传感器2和第二距离传感器3均与控制终端连接；本实施例中，第一距离传感器2和第二距离传感器3可选用激光测距传感器、超声波测距传感器或红外测距传感器。本实施例中，第一距离传感器2和第二距离传感器3均选用激光测距传感器，激光测距传感器的测量精度高，且抗干扰性强，测量的结果更准确，可靠性更高。

第一距离传感器2设置于承载台上方，第二距离传感器3设置于承载台下方，第一距离传感器2用于检测第一距离传感器2到原料1上表面的距离并传输到控制终端，第二距离传感器3用于检测第二距离传感器3到原料1下表面的距离并传输到控制终端。在安装时，第一距离传感器2和第二距离传感器3通过支架进行固定，支架可与承载台连接，也可与外部其他结构连接。

在使用时，先使用标定板对第一距离传感器2和第二距离传感器3进行标定，以确定第一距离传感器2和第二距离传感器3间的距离L。在进行测量时，只需用距离L减去第一距离传感器2和第二距离传感器3测量到的值即可得出原料1的厚度。

进一步地，在本实施例中，切割组件设置于承载台上方，切割组件包括位置调节器与激光发生器5，位置调节器与激光发生器5均与控制终端连接，位置调节器用于调节激光发生器5的位置。

位置调节器包括伺服电机4和导轨，导轨沿竖直方向设置，导轨上设有螺杆，螺杆上设有滑块，伺服电机4的输出轴与螺杆连接，激光发生器5与滑块连接。工作时，控制终端控制伺服电机4转动，螺杆随伺服电机4转动以调节滑块的位置，滑块带动激光发生器5移动，以实现对激光发生器5位置的调节。调整完后控制终端控制激光切割器5对原料1进行切割。伺服电机4和导轨可通过支架进行安装和固定。在实际应用时，导轨可根据实际情况替换为其他现有的传动结构。

请参考图2，本实施例中还提供一种上述激光切割装置的控制方法。

控制方法包括标定阶段和切割阶段：

标定阶段用于确定第一距离传感器2和第二距离传感器3间的距离L，以及确定激光发生器5的激光焦点的焦点位置信息；

切割阶段用于根据距离L确定原料1的厚度信息，并根据厚度信息计算原料1的中心位置信息，最后根据中心位置信息控制切割组件对原料1进行切割。

进一步地，在本实施例中，标定阶段中确定第一距离传感器2和第二距离传感器3间的距离L，包括以下步骤：

S1-1，将厚度为X的标定板放置在承载台上；

S1-2，控制终端控制第一距离传感器2检测第一距离传感器2到标定板上表面的距离A0；

S1-3，控制终端控制第二距离传感器3检测第二距离传感器3到标定板下表面的距离B0；

S1-4，控制终端根据公式L＝X+A0+B0，得到距离L。

进一步地，在本实施例中，焦点位置信息包括激光焦点与第二距离传感器3的距离S；本实施例中，所述距离S为激光焦点到第二距离传感器在原料厚度方向上的最短距离。

标定阶段中确定激光发生器5的激光焦点的焦点位置信息，包括以下步骤：

S1-5，控制终端控制位置调节器调节激光发生器5的位置，使激光发生器5的激光焦点位于标定板上表面和下表面的中心处；

S1-6，控制终端根据公式S＝B0+X/2，得到焦点位置信息。

至此完成标定阶段，控制终端会将标定阶段得出的距离L和焦点位置信息进行储存。

进一步地，在本实施例中，厚度信息包括原料1的厚度Y，中心位置信息包括原料1上表面和下表面的中心处与第二距离传感器3的距离D；

切割阶段中根据距离L确定原料1的厚度信息，并根据厚度信息计算原料1的中心位置信息，包括以下步骤：

S2-1，控制终端控制第一距离传感器2检测第一距离传感器2到原料1上表面的距离A1；

S2-2，控制终端控制第二距离传感器3检测第二距离传感器3到原料1下表面的距离B1；

S2-3,控制终端根据公式Y＝L-A1-B1，计算厚度信息；

S2-4,控制终端根据公式D＝B1+Y/2，计算中心位置信息。

进一步地，在本实施例中，切割阶段中根据中心位置信息控制切割组件对原料1进行切割，包括以下步骤：

S2-5,控制终端根据公式N＝S-D，计算激光焦点需要移动的距离N；

S2-6,控制终端根据距离N控制位置调节器调节激光发生器5的位置，使激光发生器5的激光角点与原料1的中心处于同一高度，并控制激光发生器5对原料1进行切割。

完成整个切割阶段后，控制终端可控制伺服电机4，使激光发生器5调整到标定后的位置，或将当前位置进行储存，以替换原有内部储存的焦点位置信息，作为新的焦点位置信息留待下次切割时使用。如此就可以不用每次进行切割时都要先进行标定。使激光切割装置可以自动适应不同厚度的原料。

以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种激光切割装置，其特征在于，包括：承载台、切割组件、检测组件和控制终端，所述切割组件和所述检测组件均与所述控制终端电连接；

所述承载台用于放置待切割的原料；

所述检测组件用于检测所述原料的厚度信息并传送给所述控制终端，所述控制终端根据接收的所述厚度信息计算所述原料的中心位置信息，并根据检测到的所述中心位置信息控制所述切割组件对所述原料进行切割。

2.根据权利要求1所述的激光切割装置，其特征在于，所述检测组件包括分别与控制终端连接的第一距离传感器和第二距离传感器；

所述第一距离传感器设置于所述承载台上方，用于检测所述第一距离传感器到所述原料上表面的距离并传输到所述控制终端；所述第二距离传感器设置于所述承载台下方，用于检测所述第二距离传感器到所述原料下表面的距离并传输到所述控制终端。

3.根据权利要求2所述的激光切割装置，其特征在于，所述第一距离传感器和所述第二距离传感器均为激光测距传感器。

4.根据权利要求1所述的激光切割装置，其特征在于，所述切割组件设置于所述承载台上方，所述切割组件包括位置调节器与激光发生器，所述位置调节器与所述激光发生器均与所述控制终端连接，所述位置调节器用于调节所述激光发生器的位置。

5.根据权利要求4所述的激光切割装置，其特征在于，所述位置调节器包括伺服电机和导轨，所述导轨上设有螺杆，所述螺杆上设有滑块，所述伺服电机的输出轴与所述螺杆连接，所述激光发生器与所述滑块连接。

6.一种激光切割装置的控制方法，应用于如权利要求1-5其一所述的激光切割装置，其特征在于，所述检测组件包括第一距离传感器和第二距离传感器；所述切割组件包括位置调节器与激光发生器；

所述控制方法包括标定阶段和切割阶段：

所述标定阶段用于确定所述第一距离传感器和所述第二距离传感器间的距离L，以及确定所述激光发生器的激光焦点的焦点位置信息；

所述切割阶段用于根据所述距离L确定所述原料的厚度信息，并根据所述厚度信息计算所述原料的中心位置信息，最后根据所述中心位置信息控制所述切割组件对所述原料进行切割。

7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述标定阶段中确定所述第一距离传感器和所述第二距离传感器间的距离L，包括以下步骤：

将厚度为X的标定板放置在所述承载台上；

所述控制终端控制所述第一距离传感器检测所述第一距离传感器到所述标定板上表面的距离A0；

所述控制终端控制所述第二距离传感器检测所述第二距离传感器到所述标定板下表面的距离B0；

所述控制终端根据公式L＝X+A0+B0，得到所述距离L。

8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，所述焦点位置信息包括所述激光焦点与所述第二距离传感器的距离S；

所述标定阶段中确定所述激光发生器的激光焦点的焦点位置信息，包括以下步骤：

所述控制终端控制所述位置调节器调节所述激光发生器的位置，使所述激光发生器的激光焦点位于所述标定板上表面和下表面的中心处；

所述控制终端根据公式S＝B0+X/2，得到所述焦点位置信息。

9.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述厚度信息包括所述原料的厚度Y，所述中心位置信息包括所述原料上表面和下表面的中心处与所述第二距离传感器的距离D；

所述切割阶段中根据所述距离L确定所述原料的厚度信息，并根据所述厚度信息计算所述原料的中心位置信息，包括以下步骤：

所述控制终端控制所述第一距离传感器检测所述第一距离传感器到所述原料上表面的距离A1；

所述控制终端控制所述第二距离传感器检测所述第二距离传感器到所述原料下表面的距离B1；

所述控制终端根据公式Y＝L-A1-B1，计算所述厚度信息；

所述控制终端根据公式D＝B1+Y/2，计算所述中心位置信息。

10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，所述焦点位置信息包括所述激光焦点与所述第二距离传感器的距离S；

所述切割阶段中根据所述中心位置信息控制所述切割组件对所述原料进行切割，包括以下步骤：

所述控制终端根据公式N＝S-D，计算所述激光焦点需要移动的距离N；

所述控制终端根据所述距离N控制所述位置调节器调节所述激光发生器的位置，并控制所述激光发生器对所述原料进行切割。