CN111774741B - 一种基于尖端亮点导向的复合孔的激光打孔方法 - Google Patents

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Abstract

本发明适用于复合打孔技术领域，提供了一种基于尖端亮点导向的复合孔的激光打孔方法，所述复合孔的激光打孔方法包括以下步骤：在待打孔工件上印压锥形盲孔；使锥形盲孔的尖端反光，识别反光区域光斑的圆弧大小，定位光斑的几何中心；所述光斑的几何中心即为锥形盲孔的尖端中心；将激光中心对准定位好的锥形盲孔的尖端中心，调整参数，在锥形盲孔上加工孔尖端直孔，实现复合孔的打孔工作。本发明通过利用锥形盲孔尖端的亮点导向作用进行定位，进而在尖端中心处加工尖端直孔，从而得到需要的复合孔，有效地解决了复合孔进行激光打孔时锥形孔尖端定位困难、无法精确打孔复合孔的难题，具有方便、快捷、准确的优点。

Description

一种基于尖端亮点导向的复合孔的激光打孔方法
技术领域
本发明属于复合打孔技术领域，尤其涉及一种基于尖端亮点导向的复合孔的激光打孔方法。
背景技术
激光打孔是利用高功率密度激光束照射被加工材料，使材料很快被加热至汽化温度，蒸发形成孔洞。激光打孔是最早达到实用化的激光加工技术，也是激光加工的主要应用领域之一。它在激光加工中归类于激光去除，也叫蒸发加工。
激光打孔的技术虽然优点很多，但对于大深径比的微孔，尤其是锥形孔加尖端直孔的微型复合孔形仍存在技术难题。现有的技术是采用圆锥压头印压锥形孔，然后在此基础上再进行激光打孔。然而此方法在后续激光深入预压痕锥孔内部时，由于微型孔内部无法有效采光，加工装置的定位CCD放大倍率后无法有效识别外围成孔边沿，找不到基准，尖端中心定位困难，无法对准锥形孔尖端进行加工；缩小倍率后，分辨率和定位精度不够仍然找不到锥孔尖端，也不利于压头有一定倾斜偏差情况下准确实现尖端对准条件下的激光二次打孔加工。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种基于尖端亮点导向的复合孔的激光打孔方法，旨在解决背景技术中所提到的问题。
本发明实施例是这样实现的，一种基于尖端亮点导向的复合孔的激光打孔方法，所述复合孔的激光打孔方法包括以下步骤：
在待打孔工件上印压锥形盲孔；
使锥形盲孔的尖端反光，识别反光区域光斑的圆弧大小，定位光斑的几何中心；所述光斑的几何中心即为锥形盲孔的尖端中心；
将激光中心对准定位好的锥形盲孔的尖端中心，调整参数，在锥形盲孔上加工孔尖端直孔，实现复合孔的打孔工作。
优选的，所述待打孔工件的材质为钢、铂、钼、钽、镁、锗、硅、铜、锌、铝、钛、耐热合金、镍基质合金、硬质合金、陶瓷基片、金刚石膜、陶瓷、橡胶、塑料、玻璃中的任意一种。
优选的，所述圆锥压头的材料采用能实现待打孔工件塑性变形的材料。
优选的，所述圆锥压头的材料采用金刚石或者蓝宝石。
优选的，其特征在于，所述圆锥压头的尖端呈钝圆型。
优选的，所述定位CCD通过轮廓提取、圆弧拟合、中心提取图像处理算法识别反光区域光斑的圆弧大小，进而定位光斑的几何中心。
优选的，采用光源照射锥形盲孔的尖端，以使锥形盲孔的尖端反光。
本发明实施例提供的一种基于尖端亮点导向的复合孔的激光打孔方法，通过在金属片上印压锥形盲孔，然后利用采光时锥形盲孔尖端的亮点导向作用进行锥形盲孔的尖端中心定位，进而在锥形盲孔的尖端中心位置处进行尖端直孔的激光打孔工作，所加工的尖端直孔与原有的锥形盲孔相连通，从而得到了需要的复合孔，有效地解决了复合孔进行激光打孔时锥形孔尖端定位困难、无法精确打孔复合孔的难题，具有方便、快捷、准确的优点。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种基于尖端亮点导向的复合孔的激光打孔方法的步骤流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述。
实施例1
如附图1所示，为本发明一个实施例提供的一种基于尖端亮点导向的复合孔的激光打孔方法，所述复合孔的激光打孔方法包括以下步骤：
S101，采用金刚石材质的圆锥压头印压金属片，在金属片上形成锥形盲孔；该锥形盲孔又称为准预成形锥孔；
S102，采用普通照明光照射锥形盲孔，使锥形盲孔的尖端反光；
S103，根据定位CCD的图像处理功能，通过高精度的轮廓提取、圆弧拟合、中心提取图像处理算法，识别反光区域光斑的圆弧大小，定位光斑的几何中心；所述光斑的几何中心即为锥形盲孔的尖端中心；
S104，将激光中心对准定位好的锥形盲孔的尖端中心，记录好锥形盲孔的深度，调整好激光工艺参数进行激光作用，达到指定时间后停止，完成激光打孔，实现锥形孔加尖端直孔的打孔工作。
在实际生产中，激光打孔是通过高功率密度、短时间停留(低于激光切割)的脉冲热源进行打孔的激光加工技术，孔径的形成可以通过单脉冲或多脉冲实现。文中所述的金属片的材料可以是钢、钼、钽、镁、锗、铜、锌、铝、耐热合金、镍基质合金、钛、普通硬质合金等。能实现金属片塑性变形的材料均可用来制作圆锥压头，圆锥压头的质量越高、尖端的钝圆形状越规整，在金属片上形成的锥形盲孔的锥孔尖端成形越紧实，所能达到的反光效果也越明显，激光识别后的定位也越精准。印压金属片时要确保在金属片上形成的是盲孔而非通孔，当普通照明光照射锥形盲孔时，在定位CCD放大倍率后的成像视野条件下，能够实现金属片上锥形盲孔的尖端反光并形成容易被CCD捕捉到反光亮区，通过计算识别锥形盲孔的尖端中心的所在位置，进而在锥形盲孔的尖端中心位置处进行尖端直孔的激光打孔工作，所加工的尖端直孔与原有的锥形盲孔相连通，从而得到了需要的复合孔，有效地解决了复合孔进行激光打孔时准锥形孔尖端定位困难、无法精确打孔复合孔的难题，具有方便、快捷、准确的优点。
实施例2
如附图1所示，为本发明一个实施例提供的一种基于尖端亮点导向的复合孔的激光打孔方法，所述复合孔的激光打孔方法包括以下步骤：
S101，采用蓝宝石材质的圆锥压头印压金属片，在金属片上形成锥形盲孔；该锥形盲孔又称为准预成形锥孔；
S102，采用普通照明光照射锥形盲孔，使锥形盲孔的尖端反光；
S103，根据定位CCD的图像处理功能，通过高精度的轮廓提取、圆弧拟合、中心提取图像处理算法，识别反光区域光斑的圆弧大小，定位光斑的几何中心；所述光斑的几何中心即为锥形盲孔的尖端中心；
S104，将激光中心对准定位好的锥形盲孔的尖端中心，记录好锥形盲孔的深度，调整好激光工艺参数进行激光作用，达到指定时间后停止，完成激光打孔，实现锥形孔加尖端直孔的打孔工作。
在实际生产中，激光打孔是通过高功率密度、短时间停留(低于激光切割)的脉冲热源进行打孔的激光加工技术，孔径的形成可以通过单脉冲或多脉冲实现。文中所述的金属片的材料可以是钢、铂、钼、钽、镁、锗、铜、锌、铝、耐热合金、镍基质合金、钛、普通硬质合金等。能实现金属片塑性变形的材料均可用来制作圆锥压头，圆锥压头的质量越高、尖端的钝圆形状越规整，在金属片上形成的锥形盲孔的锥孔尖端成形越紧实，所能达到的反光效果也越明显，激光识别后的定位也越精准。印压金属片时要确保在金属片上形成的是盲孔而非通孔，当普通照明光照射锥形盲孔时，在定位CCD放大倍率后的成像视野条件下，能够实现金属片上锥形盲孔的尖端反光并形成容易被CCD捕捉到反光亮区，通过计算识别锥形盲孔的尖端中心的所在位置，进而在锥形盲孔的尖端中心位置处进行尖端直孔的激光打孔工作，所加工的尖端直孔与原有的锥形盲孔相连通，从而得到了需要的复合孔，有效地解决了复合孔进行激光打孔时准锥形孔尖端定位困难、无法精确打孔复合孔的难题，具有方便、快捷、准确的优点。
实施例3
如附图1所示，为本发明一个实施例提供的一种基于尖端亮点导向的复合孔的激光打孔方法，所述复合孔的激光打孔方法包括以下步骤：
S101，采用金刚石材质的圆锥压头印压钢板，在钢板上形成锥形盲孔；该锥形盲孔又称为准预成形锥孔；
S102，采用普通照明光照射锥形盲孔，使锥形盲孔的尖端反光；
S103，根据定位CCD的图像处理功能，通过高精度的轮廓提取、圆弧拟合、中心提取图像处理算法，识别反光区域光斑的圆弧大小，定位光斑的几何中心；所述光斑的几何中心即为锥形盲孔的尖端中心；
S104，将激光中心对准定位好的锥形盲孔的尖端中心，记录好锥形盲孔的深度，调整好激光工艺参数进行激光作用，达到指定时间后停止，完成激光打孔，实现锥形孔加尖端直孔的打孔工作。
在实际生产中，激光打孔是通过高功率密度、短时间停留(低于激光切割)的脉冲热源进行打孔的激光加工技术，孔径的形成可以通过单脉冲或多脉冲实现。能实现钢板塑性变形的材料均可用来制作圆锥压头，圆锥压头的质量越高、尖端的钝圆形状越规整，在钢板上形成的锥形盲孔的锥孔尖端成形越紧实，所能达到的反光效果也越明显，激光识别后的定位也越精准。印压钢板时要确保在钢板上形成的是盲孔而非通孔，当普通照明光照射锥形盲孔时，在定位CCD放大倍率后的成像视野条件下，能够实现钢板上锥形盲孔的尖端反光并形成容易被CCD捕捉到反光亮区，通过计算识别锥形盲孔的尖端中心的所在位置，进而在锥形盲孔的尖端中心位置处进行尖端直孔的激光打孔工作，所加工的尖端直孔与原有的锥形盲孔相连通，从而得到了需要的复合孔，有效地解决了复合孔进行激光打孔时准锥形孔尖端定位困难、无法精确打孔复合孔的难题，具有方便、快捷、准确的优点。
实施例4
如附图1所示，为本发明一个实施例提供的一种基于尖端亮点导向的复合孔的激光打孔方法，所述复合孔的激光打孔方法包括以下步骤：
S101，采用金刚石材质的圆锥压头印压硬质合金板，在硬质合金板上形成锥形盲孔；该锥形盲孔又称为准预成形锥孔；
S102，采用普通照明光照射锥形盲孔，使锥形盲孔的尖端反光；
S103，根据定位CCD的图像处理功能，通过高精度的轮廓提取、圆弧拟合、中心提取图像处理算法，识别反光区域光斑的圆弧大小，定位光斑的几何中心；所述光斑的几何中心即为锥形盲孔的尖端中心；
S104，将激光中心对准定位好的锥形盲孔的尖端中心，记录好锥形盲孔的深度，调整好激光工艺参数进行激光作用，达到指定时间后停止，完成激光打孔，实现锥形孔加尖端直孔的打孔工作。
在实际生产中，激光打孔是通过高功率密度、短时间停留(低于激光切割)的脉冲热源进行打孔的激光加工技术，孔径的形成可以通过单脉冲或多脉冲实现。能实现硬质合金板塑性变形的材料均可用来制作圆锥压头，圆锥压头的质量越高、尖端的钝圆形状越规整，在硬质合金板上形成的锥形盲孔的锥孔尖端成形越紧实，所能达到的反光效果也越明显，激光识别后的定位也越精准。印压硬质合金板时要确保在硬质合金板上形成的是盲孔而非通孔，当普通照明光照射锥形盲孔时，在定位CCD放大倍率后的成像视野条件下，能够实现硬质合金板上锥形盲孔的尖端反光并形成容易被CCD捕捉到反光亮区，通过计算识别锥形盲孔的尖端中心的所在位置，进而在锥形盲孔的尖端中心位置处进行尖端直孔的激光打孔工作，所加工的尖端直孔与原有的锥形盲孔相连通，从而得到了需要的复合孔，有效地解决了复合孔进行激光打孔时准锥形孔尖端定位困难、无法精确打孔复合孔的难题，具有方便、快捷、准确的优点。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于尖端亮点导向的复合孔的激光打孔方法，其特征在于，所述复合孔的激光打孔方法包括以下步骤：
在待打孔工件上印压锥形盲孔；
使锥形盲孔的尖端反光，定位CCD通过轮廓提取、圆弧拟合、中心提取图像处理算法识别反光区域光斑的圆弧大小，进而定位光斑的几何中心；所述光斑的几何中心即为锥形盲孔的尖端中心；
将激光中心对准定位好的锥形盲孔的尖端中心，调整参数，在锥形盲孔上加工孔尖端直孔，实现复合孔的打孔工作。
2.根据权利要求1所述的一种基于尖端亮点导向的复合孔的激光打孔方法，其特征在于，所述待打孔工件的材质为钢、铂、钼、钽、镁、锗、硅、铜、锌、铝、钛、镍基质合金、硬质合金、金刚石膜、陶瓷、塑料、玻璃中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的一种基于尖端亮点导向的复合孔的激光打孔方法，其特征在于，通过圆锥压头在金属片上印压锥形盲孔。
4.根据权利要求3所述的一种基于尖端亮点导向的复合孔的激光打孔方法，其特征在于，所述圆锥压头的材料采用能实现待打孔工件塑性变形的材料。
5.根据权利要求4所述的一种基于尖端亮点导向的复合孔的激光打孔方法，其特征在于，所述圆锥压头的材料采用金刚石或者蓝宝石。
6.根据权利要求2～5中任意一项所述的一种基于尖端亮点导向的复合孔的激光打孔方法，其特征在于，圆锥压头的尖端呈钝圆型。
7.根据权利要求1所述的一种基于尖端亮点导向的复合孔的激光打孔方法，其特征在于，采用光源照射锥形盲孔的尖端，以使锥形盲孔的尖端反光。
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