CN111702326B - 一种激光表面加工方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种激光表面加工方法及系统，包括：加工图档分解步骤，获取加工图档并将所述加工图档的加工路径根据灰度值分解为多个子路径，并获取每一子路径灰度填充的边界坐标，同时根据所述边界坐标设置振镜扫描坐标；获取加工数据步骤，用于所述加工图档中的灰度激光参数索引表，其中，所述灰度激光参数索引表至少包括所述加工图档的灰度值及其对应的激光器参数；扫描加工步骤，根据所述灰度激光参数索引表动态调整每一子路径对应的激光器参数，依次扫描各子路径直至完成图档加工。采用上述方案的激光表面加工方法及系统，在激光加工过程中动态调节激光器参数，使加工效果具有多样性和灵活性。

Description

一种激光表面加工方法及系统

技术领域

本发明属于激光加工技术领域，尤其涉及一种动态调控的激光表面加工方法及系统。

背景技术

传统激光表面加工系统一般是采用振镜来控制光斑移动方向，大多数情况下单次光斑的移动路径都使用相同的光斑参数，甚至在加工一些特殊图案时整个加工过程也用同一种参数。

因此，传统激光加工系统进行材料表面加工时，在加工前设置光斑参数，通过一控制系统将加工图案中的扫描路径发送给振镜系统，由振镜系统进行扫描直到加工图案绘制完毕，由于光斑在移动过程中无法动态调节参数，用这种方法加工出来的效果样式较单一。

发明内容

为解决上述的技术问题，本发明提出一种基于动态调控的激光表面加工方法，实现在光斑行进过程中动态调节激光器参数，实现更丰富的加工效果，实现加工效果的多样性和灵活性。

为了实现上述目的，本发明公开了一种激光表面加工方法，包括：

加工图档分解步骤S1，用于获取加工图档并将所述加工图档的加工路径根据灰度值分解为多个子路径，并获取每一子路径灰度填充的边界坐标，同时根据所述边界坐标设置振镜扫描坐标；

获取加工数据步骤S2，用于获取加工图档及所述加工图档中的灰度激光参数索引表，其中，所述灰度激光参数索引表为加工图档编辑时建立，并至少包括所述加工图档的灰度值及其对应的激光器参数；

扫描加工步骤S3，根据所述灰度激光参数索引表动态调整每一子路径对应的激光器参数依次扫描各子路径直至完成图档加工；

其中，通过灰度激光参数索引表查表方式获取激光器参数，可以减少处理数据量。

进一步，所述扫描加工步骤S3中，每扫描结束一子路径后暂停扫描，根据所述灰度激光参数索引表调整激光器参数后继续扫描下一子路径，以实现对加工路径的连续扫描加工。

进一步，所述加工图档分解步骤S1还包括：

步骤S11，获取所述加工图档及其加工路径的灰度值；

步骤S12，分解所述加工路径为M个子路径，其中，每一子路径由连续且灰度值相同的坐标点组成；

步骤S13，获取所述加工路径中每一子路径灰度填充的边界坐标，所述边界坐标即为当前子路径的结束位置；

步骤S14，根据所述边界坐标设置振镜扫描坐标；

其中，所述M为正整数。

进一步，所述扫描加工步骤S3还包括：

启动扫描步骤S31，获取当前子路径对应的激光器参数进行加工图档扫描；

边界坐标判断步骤S32，用于获取当前扫描遍历的子路径坐标并判断是否为当前子路径的边界坐标，

若当前扫描遍历的子路径坐标不是当前子路径的边界坐标，则继续扫描当前子路径，

若当前扫描遍历的子路径坐标是当前子路径的边界坐标，则执行一路径判断步骤S33；

路径判断步骤S33，用于判断当前子路径是否为加工图档的第M个子路径，以判断是否完成加工。

进一步，所述路径判断步骤S33还包括：

若当前子路径不是第M个子路径，则执行一激光参数调整步骤S34后返回执行启动步骤S31，继续扫描下一子路径；

若当前子路径是第M个子路径，则判断完成所有子路径扫描，完成图档加工。

进一步，所述激光器参数调整步骤S34包括

暂停扫描步骤S341，以保持扫描光光斑焦点位置，避免扫描光光斑复位导致的扫描路径存在断痕；

激光器参数调整步骤S342，所述控制器通过灰度激光参数索引表获取下一子路径灰度值对应的激光器参数，并调整设置所述激光器参数。

进一步，所述灰度值数值范围为(0，255)。

考虑到在实际应用中，激光器并不能完全对应所有灰度值，进一步，所述灰度值数值范围为(0，249)，以进一步减小加工过程中的数据量。

进一步地，所述激光器参数至少包括：功率大小、脉冲宽度、脉冲数量、脉冲频率。

一种激光表面加工系统，采用如上所述激光表面加工方法，至少包括：

激光器，经一激光通道输出激光光束；

光学振镜系统，用于接收激光光束并转变为一扫描光；

控制器，电性连接所述激光器及光学振镜系统并分别通过一控制信号控制所述激光器及光学振镜系统进行加工。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：

本发明以灰度填充的边界作为分割点将加工路径分解为多个加工子路径，在每个加工子路径开始前重新设置激光器参数，实现激光加工的动态调控，降低加工成本，同时，避免加工过程中产生断痕，保证加工的连续完整；也是在现有系统的基础上，拓展激光加工系统的适用范围，提高系统价值；

为了解决激光器参数较多，信息量较大的难题，提高处理、存储及传输数据的效率，通过查表的方式将加工图档灰度值、激光器参数量化，减少激光加工过程中的数据量，提高加工效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的优选流程示意图；

图2为本发明实施例的优选扫描加工步骤流程示意图；

图3为本发明实施例的优选结构示意框图；

图4为本发明实施例的优选实施方式示意图；

图5为本发明实施例的加工效果示意图。

其中：

1、激光器；2、光学振镜系统；3、控制器；4、加工工件；5、加工平台；6、激光通道；7、扫描光；8、第一控制信号；9、第二控制信号。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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至少一个该特征。

具体实施例一：

一方面，图1为本发明实施例的优选流程示意图，图2为本发明实施例的优选扫描加工步骤流程示意图，参考图1-2所示，本发明公开了一种激光表面加工方法，包括：

加工图档分解步骤S1，获取加工图档并将所述加工图档的加工路径根据灰度值分解为多个子路径，并获取每一子路径灰度填充的边界坐标，同时根据边界坐标设置振镜扫描坐标；

获取加工数据步骤S2，用于所述加工图档中的灰度激光参数索引表，其中，灰度激光参数索引表为加工图档编辑时建立，并至少包括加工图档的灰度值及其对应的激光器参数，激光器参数至少包括：功率大小、脉冲宽度、脉冲数量、脉冲频率；

扫描加工步骤S3，根据灰度激光参数索引表动态调整每一子路径对应的激光器参数，依次扫描各子路径直至完成图档加工，值得注意的是，每扫描结束一子路径后暂停扫描，根据灰度激光参数索引表调整激光器参数后继续扫描下一子路径，以实现对加工路径的连续扫描加工；

其中，加工图档分解步骤S1还包括：

步骤S11，获取加工图档及其加工路径的灰度值；

步骤S12，分解所述加工路径为M个子路径，其中，每一子路径由连续且灰度值相同的坐标点组成，表示子路径为N，则N＝(1，M)，M为正整数；

步骤S13，获取加工路径中每一子路径灰度填充的边界坐标，边界坐标即为当前子路径的结束位置；

步骤S14，根据边界坐标设置振镜扫描坐标；

扫描加工步骤S3还包括：

启动扫描步骤S31，获取当前子路径对应的激光器参数进行加工图档扫描，首次扫描时N＝1；

边界坐标判断步骤S32，用于获取当前扫描遍历的子路径坐标并判断是否为当前子路径的边界坐标，

若当前扫描遍历的子路径坐标不是当前子路径的边界坐标，则继续扫描当前子路径，

若当前扫描遍历的子路径坐标是当前子路径的边界坐标，则执行一路径判断步骤S33；

路径判断步骤S33，用于判断当前子路径是否为加工图档的第M个子路径，以判断是否完成加工，具体的：

若当前子路径不是第M个子路径，则执行一激光参数调整步骤S34后返回执行启动步骤S31后继续扫描下一子路径，此时，N＝N+1；

若当前子路径是第M个子路径，则判断完成所有子路径扫描，完成图档加工；

激光器参数调整步骤S34包括：暂停扫描步骤S341，以保持扫描光光斑焦点位置，避免扫描光光斑复位导致的扫描路径存在断痕；及激光器参数调整步骤S342，控制器通过灰度激光参数索引表获取下一子路径灰度值对应的激光器参数，并调整设置激光器参数。

本实施例的灰度值的数值范围为(0，255)。

另一方面，图3为本发明实施例的优选结构示意框图，参考图3所示，本实施例公开了一种激光表面加工系统，采用上述的激光表面加工方法，至少包括：激光器1，经一激光通道6输出激光光束；光学振镜系统2，用于接收激光光束并转换为一扫描光7输出；控制器3，电性连接激光器1及光学振镜系统2并分别通过第一控制信号8、第二控制信号9控制光学振镜系统2及激光器1进行扫描加工。

图4为本发明实施例的优选实施方式示意图，参考图4所示，本发明实施例的激光加工方法及系统，图中灰度值渐变的加工图档为本实施例要实现的加工效果，加工图档的加工路径根据灰度值进行分解，每一子路径灰度填充的边界坐标为分割点，分割点处对应步骤S34，在t1时间内完成暂停扫描及设置激光器参数并返回继续扫描。

图5为本发明实施例的加工效果示意图，参考图5所示，图5(上)为传统激光加工系统所实现的激光加工效果，图5(下)为本实施例所实现的激光加工效果。

综上，本实施例为了解决激光器参数较多，信息量较大的难题，为了提高处理、存储及传输数据的效率，通过查表的方式将加工图档灰度值、激光器参数量化，减少激光加工过程中的数据量，提高加工效率；以灰度填充的边界作为分割点将加工路径分解为多个加工子路径，在每个加工子路径开始前重新设置激光器参数，实现激光加工的动态调控，降低加工成本，同时，避免加工过程中产生断痕，保证加工的连续完整；也是在现有系统的基础上，拓展激光加工系统的适用范围，提高系统价值。

具体实施例二：

以下仅描述本实施例与具体实施例一的不同之处，相同之处不再赘述。

本实施例考虑到在实际应用中，激光器并不能完全对应所有灰度值，灰度值数值范围为(0，249)，以进一步减小加工过程中的数据量。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (9)

1.一种激光表面加工方法，其特征在于，包括：

加工图档分解步骤，用于获取加工图档并将所述加工图档的加工路径根据灰度值分解为多个子路径，并获取每一子路径灰度填充的边界坐标，同时根据所述边界坐标设置振镜扫描坐标；

获取加工数据步骤，用于获取所述加工图档中的灰度激光参数索引表，其中，所述灰度激光参数索引表至少包括所述加工图档的灰度值及其对应的激光器参数；

扫描加工步骤，根据所述灰度激光参数索引表动态调整每一子路径对应的激光器参数扫描各子路径直至完成图档加工；

其中，所述扫描加工步骤中，每扫描结束一子路径后暂停扫描，根据所述灰度激光参数索引表以查表方式获取所述激光器参数并调整激光器参数后继续扫描下一子路径，以实现对加工路径的连续扫描加工。

2.如权利要求1所述的激光表面加工方法，其特征在于，所述加工图档分解步骤还包括：

获取所述加工图档及其加工路径的灰度值；

分解所述加工路径为M个子路径，其中，每一子路径由连续且灰度值相同的坐标点组成；

获取所述加工路径中每一子路径灰度填充的边界坐标，所述边界坐标即为当前子路径的结束位置；

根据所述边界坐标设置振镜扫描坐标；

其中，所述M为正整数。

3.如权利要求2所述的激光表面加工方法，其特征在于，所述扫描加工步骤进一步包括：

启动扫描步骤，获取当前子路径对应的激光器参数进行加工图档扫描；

边界坐标判断步骤，用于获取当前扫描遍历的子路径坐标并判断是否其为当前子路径的边界坐标，

若当前扫描遍历的子路径坐标不是当前子路径的边界坐标，则继续扫描当前子路径，

若当前扫描遍历的子路径坐标是当前子路径的边界坐标，则执行一路径判断步骤；

路径判断步骤，用于判断当前子路径是否为加工图档的最后一个子路径，即为第M个子路径，以判断是否完成加工。

4.如权利要求3所述的激光表面加工方法，其特征在于，所述路径判断步骤进一步包括：

若当前子路径不是第M个子路径，则执行一激光参数调整步骤后返回执行启动步骤，继续扫描下一子路径；

若当前子路径是第M个子路径，则完成图档加工。

5.如权利要求3所述的激光表面加工方法，其特征在于，所述激光参数调整步骤进一步包括：

暂停扫描步骤；

激光器参数调整步骤，控制器通过灰度激光参数索引表获取下一子路径灰度值对应的激光器参数，并调整设置所述激光器参数。

6.如权利要求4所述的激光表面加工方法，其特征在于，所述灰度值数值范围为(0，255)。

7.如权利要求5所述的激光表面加工方法，其特征在于，所述灰度值数值范围为(0，249)。

8.如权利要求1-7中任一项所述的激光表面加工方法，其特征在于，所述激光器参数至少包括：功率大小、脉冲宽度、脉冲数量、脉冲频率。

9.一种激光表面加工系统，采用如权利要求1-8中任一项所述的激光表面加工方法，其特征在于，至少包括：

激光器，经一激光通道输出激光光束；

光学振镜系统，用于接收激光光束并转变为一扫描光；

控制器，电性连接所述激光器及光学振镜系统并分别通过一控制信号控制所述激光器及光学振镜系统进行加工。

Images