CN111496394A - 一种用于激光阵列加工头的群孔位置精度补偿方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于激光阵列加工头的群孔位置精度补偿方法，解决现有激光阵列加工头无法达到阵列群孔高精度的位置指标要求以及限制了加工头性能的问题。该方法包括：步骤一、将待加工图纸导入扫描振镜控制器中，将薄膜试件放置在待加工薄膜上方；步骤二、激光器发出激光束，经扩束镜后进入扫描振镜；步骤三、扫描振镜对激光束进行偏转定位，激光束通过阵列聚焦加工头后在薄膜试件上实现群孔的加工；步骤四、显微镜对薄膜试件上的群孔进行位置精度的检测，获取群孔之间的位置精度误差；步骤五、按照获取的位置精度误差，调整加工图纸中群孔的各个孔位置。该方法能够实现激光阵列加工头的高精度群孔加工要求，极大提高了加工头的性能。

Description

一种用于激光阵列加工头的群孔位置精度补偿方法
技术领域
本发明属于激光精密制造领域，具体涉及一种用于激光阵列加工头的群孔位置精度补偿方法。
背景技术
近些年，针对薄膜微群孔加工的激光阵列加工头在航空航天领域得到了广泛应用，激光阵列加工头是利用扫描振镜将激光束分别反射至阵列加工头的反射镜中，再通过阵列加工头的聚焦镜实现光束的聚焦加工。由于该激光阵列加工头由多组聚焦加工头组成，通过多个聚焦加工头的组合可实现激光阵列群孔的加工。同时，该激光阵列加工头相对于传统的机械冲孔加工头也具有多种优势：一、加工过程中对薄膜无应力损伤，孔边缘不存在毛刺等问题；二、属于非接触加工，无加工头磨损等问题；三、具备高度柔性的加工能力，可通过编程任意更改加工孔的形状。
为满足阵列群孔高精度的孔距及直线度等要求，此类激光阵列加工头通过调整聚焦加工头的反射镜以及机械结构等装置实现调节，但是此种方式无法达到阵列群孔高精度的位置指标要求，同时也极大的限制了该加工头的性能提升。
发明内容
本发明的目的是解决现有激光阵列加工头无法达到阵列群孔高精度的位置指标要求，同时也限制了加工头性能的问题，提供了一种用于激光阵列加工头的群孔位置精度补偿方法，通过该方法能够实现激光阵列加工头的高精度群孔加工要求，极大提高了加工头的性能。
为实现上述目的，本发明通过以下技术方案来实现。
一种用于激光阵列加工头的群孔位置精度补偿方法，包括以下步骤；
步骤一、将待加工图纸导入扫描振镜控制器中，将薄膜试件放置在待加工薄膜上方；
步骤二、激光器发出激光束，激光束经扩束镜实现扩束，然后进入扫描振镜；
步骤三、扫描振镜控制器驱动扫描振镜工作，扫描振镜对激光器的出射激光束进行偏转定位，并将激光束反射至阵列聚焦加工头，激光束通过阵列聚焦加工头后在薄膜试件上实现群孔的加工；
步骤四、显微镜对薄膜试件上的群孔进行位置精度的检测，获取群孔之间关于孔间距△X以及直线度△Y的位置精度误差；
步骤五、按照步骤四获取的位置精度误差，调整导入至扫描振镜控制器中的加工图纸群孔的各个孔位置，从而实现群孔位置精度的精细补偿。
进一步地，步骤二中，激光器发出的光束经扩束镜实现扩束后，再经第一反射镜的反射后进入扫描振镜，以实现不同光路的调整。
进一步地，步骤二中，激光器选用红外波段的飞秒激光器，平均功率10W，激光的脉冲宽度≤290fs。
进一步地，步骤三中，阵列聚焦加工头包括10个聚焦加工头，每个聚焦加工头包含第二反射镜和聚焦镜。
进一步地，步骤三中，聚焦加工头中聚焦镜的焦距为100mm。
本发明与现有技术相比，具有以下技术效果：
1.本发明用于激光阵列加工头的群孔位置精度补偿方法通过显微镜对薄膜试件上的群孔进行位置精度的检测，获取到精度误差，通过扫描振镜控制器将该误差补偿至加工图纸中，以此实现群孔位置精度的补偿，此种方式无需调整聚焦加工头的反射镜以及机械结构等装置，可实现自动补偿，从而提高了阵列群孔的加工精度，极大提高了聚焦加工头的加工性能。
2.本发明用于激光阵列加工头的群孔位置精度补偿方法在薄膜试件上获取阵列群孔位置精度误差，以提供阵列加工头未进行群孔位置精度补偿前的检测样本，避免了直接在待加工薄膜进行加工导致待加工薄膜的损坏。
附图说明
图1为本发明用于激光阵列加工头的群孔位置精度补偿方法的硬件结构图；
图2为本发明阵列聚焦加工头的结构示意图；
图3为本发明群孔的位置精度误差示意图。
附图标记：1-激光器，2-扩束镜，3-第一反射镜，4-扫描振镜，5-阵列聚焦加工头，6-第二反射镜，7-聚焦镜，8-薄膜试件，9-扫描振镜控制器，10-显微镜。
具体实施方式
以下将结合附图和所示实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。
如图1所示，实现本发明用于激光阵列加工头的群孔位置精度补偿方法的装置组成如下：包括激光器1、扩束镜2、第一反射镜3、扫描振镜4、阵列聚焦加工头5、薄膜试件8、扫描振镜控制器9和显微镜10。其中，阵列聚焦加工头5由10个聚焦加工头组成，每个聚焦加工头的内部包含第二反射镜6和聚焦镜7。
激光器1作为光源，提供阵列群孔加工所需要的能量；扩束镜2用于对激光束进行扩束，以获得精细的聚焦光斑；扫描振镜4用于对激光器1的出射光束进行偏转定位，分别将光束反射至对应的阵列聚焦加工头5；阵列聚焦加工头5由多组聚焦加工头组成，其中每个聚焦加工头各自都包含第二反射镜6以及聚焦镜7，第二反射镜6将扫描振镜4出射的光束反射至聚焦镜7中实现光束在薄膜零件上的聚焦加工；扫描振镜控制器9作为系统的控制核心，通过下发控制指令实现群孔加工指令的下发；显微镜10用于对阵列群孔加工的位置误差进行检测，以此作为群孔位置精度补偿的依据；薄膜试件8用于阵列群孔的试加工，以提供阵列加工头未进行群孔位置精度补偿前的检测样本。
如图2所示，显微镜10用于对加工后薄膜上阵列群孔的位置误差进行检测。为了实现薄膜的高质量微群孔加工，激光器11选用红外波段的飞秒激光器1，平均功率10W，激光的脉冲宽度≤290fs，聚焦加工头中聚焦镜7焦距为100mm。本实施例中，需加工10个直径为0.8mm的圆孔，孔间距为3mm，直线度为0.2mm。在加工过程中，激光器1发出光束后经扩束镜2实现扩束，然后经反射镜3反射后进入扫描振镜4，该部件通过扫描振镜控制器9的控制将入射的光束依次反射至阵列聚焦加工头5中，最后光束经各个聚焦加工头的反射镜及聚焦镜7实现激光在薄膜表面上的聚焦加工。
本发明提供了一种用于激光阵列加工头的群孔位置精度补偿方法，该方法能够实现薄膜加工的激光阵列加工头在加工阵列群孔时，对于群孔位置的高精度位置误差补偿，其具体包括以下步骤：
步骤一、将待加工图纸导入扫描振镜控制器9中，将薄膜试件8放置在待加工薄膜上方；
步骤二、激光器1发出激光束，激光束经扩束镜2实现扩束，然后进入扫描振镜4；
步骤三、扫描振镜控制器9驱动扫描振镜4工作，扫描振镜4对激光器1的出射激光束进行偏转定位，并将激光束反射至阵列聚焦加工头5，激光束通过阵列聚焦加工头5后在薄膜试件8上实现群孔的加工；
步骤四、如图3所示，显微镜10对薄膜试件8上的阵列群孔进行位置精度的检测，获取群孔之间关于孔间距△X以及直线度△Y的位置精度误差；
步骤五、按照步骤四获取到的阵列群孔位置精度误差，调整导入至扫描振镜控制器9中加工图纸阵列群孔的各个孔位置，从而实现群孔位置精度的精细补偿。
本发明用于激光阵列加工头的群孔位置精度补偿方法通过显微镜10对薄膜试件8上的阵列群孔进行位置精度的检测，获取到精度误差，通过扫描振镜控制器9将该误差补偿至加工图纸中，以此实现群孔位置精度的补偿，此种方式无需调整调整聚焦加工头的反射镜以及机械结构等装置，从而提高了阵列群孔的加工精度，极大提高了聚焦加工头的加工性能。

Claims (5)

1.一种用于激光阵列加工头的群孔位置精度补偿方法，其特征在于，包括以下步骤；
步骤一、将待加工图纸导入扫描振镜控制器中，将薄膜试件放置在待加工薄膜上方；
步骤二、激光器发出激光束，激光束经扩束镜实现扩束，然后进入扫描振镜；
步骤三、扫描振镜控制器驱动扫描振镜工作，扫描振镜对激光器的出射激光束进行偏转定位，并将激光束反射至阵列聚焦加工头，激光束通过阵列聚焦加工头后在薄膜试件上实现群孔的加工；
步骤四、显微镜对薄膜试件上的群孔进行位置精度的检测，获取群孔之间关于孔间距△X以及直线度△Y的位置精度误差；
步骤五、按照步骤四获取的位置精度误差，调整导入至扫描振镜控制器中加工图纸群孔的各个孔位置，从而实现群孔位置精度的精细补偿。
2.根据权利要求1所述的用于激光阵列加工头的群孔位置精度补偿方法，其特征在于：步骤二中，激光器发出的激光束经扩束镜实现扩束后，再经第一反射镜的反射后进入扫描振镜，以实现不同光路的调整。
3.根据权利要求1或2所述的用于激光阵列加工头的群孔位置精度补偿方法，其特征在于：步骤二中，激光器选用红外波段的飞秒激光器，平均功率10W，激光的脉冲宽度≤290fs。
4.根据权利要求3所述的用于激光阵列加工头的群孔位置精度补偿方法，其特征在于：步骤三中，阵列聚焦加工头包括10个聚焦加工头，每个聚焦加工头包含第二反射镜和聚焦镜。
5.根据权利要求4所述的用于激光阵列加工头的群孔位置精度补偿方法，其特征在于：步骤三中，聚焦加工头中聚焦镜的焦距为100mm。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114739291A (zh) * 2022-03-31 2022-07-12 中国科学院西安光学精密机械研究所 一种激光摆轴光束指向误差自动校正方法及系统
CN118492645A (zh) * 2024-06-04 2024-08-16 珠海市申科谱工业科技有限公司 激光打标设备及激光打标方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH049291A (ja) * 1990-04-27 1992-01-14 Canon Inc レーザによる孔明け加工機
JPH11104874A (ja) * 1997-10-01 1999-04-20 Matsushita Electric Ind Co Ltd レーザ加工における補正情報の取得方法およびレーザ照射位置の補正方法
JP2006346738A (ja) * 2005-06-20 2006-12-28 Hitachi Via Mechanics Ltd 穴明け方法及び穴明け装置
CN102869474A (zh) * 2010-04-28 2013-01-09 株式会社V技术 激光加工装置
JP2013052437A (ja) * 2011-09-06 2013-03-21 Asahi Glass Co Ltd レーザ照射加工装置および被加工対象を加工する方法
CN106842589A (zh) * 2017-04-18 2017-06-13 广东工业大学 一种阵列孔加工装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH049291A (ja) * 1990-04-27 1992-01-14 Canon Inc レーザによる孔明け加工機
JPH11104874A (ja) * 1997-10-01 1999-04-20 Matsushita Electric Ind Co Ltd レーザ加工における補正情報の取得方法およびレーザ照射位置の補正方法
JP2006346738A (ja) * 2005-06-20 2006-12-28 Hitachi Via Mechanics Ltd 穴明け方法及び穴明け装置
CN102869474A (zh) * 2010-04-28 2013-01-09 株式会社V技术 激光加工装置
JP2013052437A (ja) * 2011-09-06 2013-03-21 Asahi Glass Co Ltd レーザ照射加工装置および被加工対象を加工する方法
CN106842589A (zh) * 2017-04-18 2017-06-13 广东工业大学 一种阵列孔加工装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114739291A (zh) * 2022-03-31 2022-07-12 中国科学院西安光学精密机械研究所 一种激光摆轴光束指向误差自动校正方法及系统
CN114739291B (zh) * 2022-03-31 2023-01-06 中国科学院西安光学精密机械研究所 一种激光摆轴光束指向误差自动校正方法
CN118492645A (zh) * 2024-06-04 2024-08-16 珠海市申科谱工业科技有限公司 激光打标设备及激光打标方法

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