CN111673291B - 一种激光切割机精度保持性的评估方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种激光切割机精度保持性的评估方法，包括如下步骤：首先设计FPCB评估板，尺寸能够覆盖多个振镜加工区域，每个方形的振镜加工区域上设有相同的加工图形；其次校正激光切割机的加工精度；然后使用激光切割机对多张FPCB评估板进行加工，并采集每张FPCB评估板加工是的曲线及圆心坐标，最后将所获取的圆心坐标进行收集整理，计算三者与预设圆心坐标的偏差并做图，从而可以评估出激光切割机随时间变化的精度保持性。本发明操作简单，能在激光切割机精度校准后进行精度保持性的评估，且能及时发现激光切割机的设计、安装、人员操作、环境参数设置等环节是否有不当情况出现，避免激光切割机加工精度出现非预期下降的情况。
Description
技术领域
本发明涉及可靠性评估领域，特别是一种评估精密激光切割机精度保持性的方法。
背景技术
精密激光切割机是一种新型高效率的切割设备，利用激光束的热能实现切割功能，将共建切割成所需形状或图案。激光具有方向性好、亮度高、单色性好及高能量密度等特点，已广泛应用于工业加工当中。激光切割就是将激光束照射到工件表面时释放的能量来使工件融化并蒸发，以达到切割和雕刻的目的，激光数控切割机具有精度高，切割效率高，切缝窄，能十分方便地切割各种复杂形状等显著优势，不局限于切割图案限制，自动排版节省材料，切口平滑，加工成本低等特点。
在精密制造领域中，激光切割机通常在校准后可以保证加工精度，但是经过一段时间的加工，其加工精度出现下滑，无法保证工件要求精度，需要重新进行校准，费时费力，大大降低加工效率，加大加工成本。因此需要对激光加工设备进行精度保持性评估，定位导致加工设备精度下降的部件运动、不合理的校准、环境设置以及参数设置等，确保其在生产加工时不出现非预期的精度下降。传统的激光切割机使用适配的标定板或者校准板，结合操作系统中软件的补偿，但是只能保证在校准后的精度达到要求，却不能检验激光切割机正常加工时的精度保持性状态，也不能帮助确定激光切割机的设计、安装、人员操作、环境参数设置等环节是否有不当情况导致激光切割机加工精度出现非预期的下降。
发明内容
本发明的目的是提供一种操作简单的评估精密激光切割机精度保持性的方法，能在激光切割机精度校准后进行精度保持性的评估。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种激光切割机精度保持性的评估方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一，设计FPCB评估板，尺寸能够覆盖多个振镜加工区域，每个方形的振镜加工区域上设有相同的加工图形；
步骤二，进行校准工序环境的标准化，并操作完成激光切割机的精度校准；
步骤三，在精度校准完成后，在加工平面内放上第一张步骤一所述的FPCB评估板，使用激光切割机对FPCB评估板上的全部加工图形进行一次加工，结束后换下第一张FPCB评估板，运用光学方法找取加工曲线圆心坐标并作记录；
步骤四，换上第二张FPCB评估板，对FPCB评估板上的加工图形进行多次重复加工，结束后换下第二张FPCB评估板；
步骤五，换上第三张FPCB评估板，使用步骤一所述的图形进行一次加工，结束后换下第三张FPCB评估板，运用光学方法找取加工曲线圆心坐标并作记录；
步骤六，换上第四张FPCB评估板，使用步骤一所述的图形进行多次重复加工，结束后换下第四张FPCB评估板；
步骤七，换上第五张FPCB评估板，使用步骤一所述的图形进行一次加工，结束后换下第五张FPCB评估板，运用光学方法找取加工曲线圆心坐标并作记录；
步骤八，将步骤三、五、七中所获取的圆心坐标进行收集整理，计算三者与预设圆心坐标的偏差并做图，预设圆心坐标是指步骤一中设计的FPCB评估板中所有圆的圆心坐标，从而评估出激光切割机随时间变化的精度保持性，当第一、三、五张FPCB评估板中的曲线坐标与预设圆心坐标的偏差值增长时，说明精度保持性随时间增长而变差；如果偏差值无明显增长，则说明精度在长时间加工情况下可以保证。
进一步地，所述步骤二中进行校准工序环境的标准化操作包括：（1）进行开机预热，预热时间必须按规定设置；（2）确保避免出现操作人员在校准过程中触碰加工设备；（3）屏蔽护罩需保证运转时封闭；（4）确保车间温度稳定在一定区间范围内。
进一步地，所述步骤二中激光切割机的精度校准的操作过程是：先在激光切割机的加工平面内连续放置多张FPCB校准板，一张FPCB校准板大小为一个振镜加工区域；然后操作机器定位FPCB校准板，进行校准工序，确保在一个工作区域内钻孔，获得孔的理论位置坐标预测值和实际测量位置坐标值之间的差异，通过补偿计算的方式使该差异最小化，在移动到下一个工作区域后，所述差异再次成为下一个工作区域的下一个补偿的基础；最后打开激光切割机操作系统中的软件进行自动补偿。
进一步地，所述运用光学方法找取加工曲线圆心坐标并作记录的操作过程是：使用影像测量，通过选取曲线上三个点做垂线，记录相交点作为曲线圆心坐标，记录圆心坐标。
进一步地，所述步骤一中加工图形包括在振镜加工区域内的多个圆形图案、直径在振镜加工区域边线上的半圆图案和圆心在边角上的四分之一圆图案。
本发明的有益效果是：采用上述方法，操作简单，能在激光切割机精度校准后进行精度保持性的评估，即能检验激光切割机正常加工时的精度保持性状态。同时通过校准环境的标准化操作能帮助发现确定激光切割机的设计、安装、人员操作、环境参数设置等环节是否有不当情况。如此便能针对性进行及时修正，避免激光切割机加工精度出现非预期下降的情况。
附图说明
图1为本发明激光切割机精度保持性的评估方法的流程图。
图2为本发明中一个振镜加工区域上加工图形的示意图。
图3为本发明中第一张加工FPCB评估板曲线圆心坐标差值（加工区域角落处）。
图4为本发明中第一张加工FPCB评估板曲线圆心坐标差值（加工区域边线中间处）。
图5为本发明中第三张加工FPCB评估板曲线圆心坐标差值（加工区域角落处）。图6为本发明中第三张加工FPCB评估板曲线圆心坐标差值（加工区域边线中间处）。
具体实施方式
下面将结合本发明附图，对本发明技术方案进行描述。
本发明一种激光切割机精度保持性的评估方法，包括如下步骤：步骤一，设计FPCB评估板，尺寸能够覆盖多个振镜加工区域，每个方形的振镜加工区域上设有相同的加工图形。具体的，加工图形可以为如下图案，其包括在振镜加工区域内的多个圆形图案、直径在振镜加工区域边线上的半圆图案和圆心在边角上的四分之一圆图案。
步骤二，进行校准工序环境的标准化，包括机器预热时间稳定，人员与机器的隔离，环境温湿度的稳定。并操作完成激光切割机的精度校准，人工确保校准后的精度在精度误差范围内。
步骤三，在精度校准完成后，在加工平面内放上第一张步骤一所述的FPCB评估板，使用激光切割机对FPCB评估板上的全部加工图形进行一次加工，结束后换下第一张FPCB评估板，运用光学方法找取加工曲线圆心坐标并作记录。
步骤四，换上第二张FPCB评估板，对FPCB评估板上的加工图形进行多次重复加工，结束后换下第二张FPCB评估板。如此，通过使用相同的图形在一定时间内进行重复加工，可以保证切割机在测试阶段受力一致，保证测试精度。
步骤五，换上第三张FPCB评估板，使用步骤一所述的图形进行一次加工，结束后换下第三张FPCB评估板，运用光学方法找取加工曲线圆心坐标并作记录。
步骤六，换上第四张FPCB评估板，使用步骤一所述的图形进行多次重复加工，结束后换下第四张FPCB评估板。
步骤七，换上第五张FPCB评估板，使用步骤一所述的图形进行一次加工，结束后换下第五张FPCB评估板，运用光学方法找取加工曲线圆心坐标并作记录。
步骤八，将步骤三、五、七中所获取的圆心坐标进行收集整理，计算三者与预设圆心坐标的偏差并做图，预设圆心坐标是指步骤一中设计的FPCB评估板中所有圆的圆心坐标，从而评估出激光切割机随时间变化的精度保持性，当第一、三、五张FPCB评估板中的曲线坐标与预设圆心坐标的偏差值增长时，说明精度保持性随时间增长而变差；如果偏差值无明显增长，则说明精度在长时间加工情况下可以保证。
优选的，所述步骤二中进行校准工序环境的标准化操作包括：（1）进行开机预热，预热时间必须按规定设置；（2）确保避免出现操作人员在校准过程中触碰加工设备；（3）屏蔽护罩需保证运转时封闭；（4）确保车间温度稳定在一定区间范围内。
所述步骤二中激光切割机的精度校准的操作过程是：先在激光切割机的加工平面内连续放置多张FPCB校准板，一张FPCB校准板大小为一个振镜加工区域；然后操作机器定位FPCB校准板，进行校准工序，确保在一个工作区域内钻孔，获得孔的理论位置坐标预测值和实际测量位置坐标值之间的差异，通过补偿计算的方式使该差异最小化，在移动到下一个工作区域后，所述差异再次成为下一个工作区域的下一个补偿的基础；最后打开激光切割机操作系统中的软件进行自动补偿。
进一步地，所述运用光学方法找取加工曲线圆心坐标并作记录的操作过程是：使用影像测量，通过选取曲线上三个点做垂线，记录相交点作为曲线圆心坐标，记录圆心坐标。
以上内容仅用以说明本发明的技术方案，而非对发明保护范围的限制，本领域的普通技术人员对本发明的技术方案进行的简单修改或者等同替换，均不脱离本发明的实质和范围。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (5)
1.一种激光切割机精度保持性的评估方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一，设计FPCB评估板，尺寸能够覆盖多个振镜加工区域，每个方形的振镜加工区域上设有相同的加工图形；
步骤二，进行校准工序环境的标准化，并操作完成激光切割机的精度校准；
步骤三，在精度校准完成后，在加工平面内放上第一张步骤一所述的FPCB评估板，使用激光切割机对FPCB评估板上的全部加工图形进行一次加工，结束后换下第一张FPCB评估板，运用光学方法找取加工曲线圆心坐标并作记录；
步骤四，换上第二张FPCB评估板，对FPCB评估板上的加工图形进行多次重复加工，结束后换下第二张FPCB评估板；
步骤五，换上第三张FPCB评估板，使用步骤一所述的图形进行一次加工，结束后换下第三张FPCB评估板，运用光学方法找取加工曲线圆心坐标并作记录；
步骤六，换上第四张FPCB评估板，使用步骤一所述的图形进行多次重复加工，结束后换下第四张FPCB评估板；
步骤七，换上第五张FPCB评估板，使用步骤一所述的图形进行一次加工，结束后换下第五张FPCB评估板，运用光学方法找取加工曲线圆心坐标并作记录；
步骤八，将步骤三、五、七中所获取的圆心坐标进行收集整理，计算三者与预设圆心坐标的偏差并做图，预设圆心坐标是指步骤一中设计的FPCB评估板中所有圆的圆心坐标，从而评估出激光切割机随时间变化的精度保持性，当第一、三、五张FPCB评估板中的曲线坐标与预设圆心坐标的偏差值增长时，说明精度保持性随时间增长而变差；如果偏差值无明显增长，则说明精度在长时间加工情况下可以保证。
2.根据权利要求1所述的激光切割机精度保持性的评估方法，其特征在于：所述步骤二中进行校准工序环境的标准化操作包括：进行开机预热，预热时间必须按规定设置；
确保避免出现操作人员在校准过程中触碰加工设备；
屏蔽护罩需保证运转时封闭；
确保车间温度稳定在一定区间范围内。
3.根据权利要求1所述的激光切割机精度保持性的评估方法，其特征在于：所述步骤二中激光切割机的精度校准的操作过程是：先在激光切割机的加工平面内连续放置多张FPCB校准板，一张FPCB校准板大小为一个振镜加工区域；然后操作机器定位FPCB校准板，进行校准工序，确保在一个工作区域内钻孔，获得孔的理论位置坐标预测值和实际测量位置坐标值之间的差异，通过补偿计算的方式使该差异最小化，在移动到下一个工作区域后，所述差异再次成为下一个工作区域的下一个补偿的基础；最后打开激光切割机操作系统中的软件进行自动补偿。
4.根据权利要求1所述的激光切割机精度保持性的评估方法，其特征在于：所述运用光学方法找取加工曲线圆心坐标并作记录的操作过程是：使用影像测量，通过选取曲线上三个点做垂线，记录相交点作为曲线圆心坐标，记录圆心坐标。
5.根据权利要求1-4任一项权利要求所述的激光切割机精度保持性的评估方法，其特征在于：所述步骤一中加工图形包括在振镜加工区域内的多个圆形图案、直径在振镜加工区域边线上的半圆图案和圆心在边角上的四分之一圆图案。
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