CN112212787A - 激光设备的焦点偏移量检测方法、装置及设备、存储介质 - Google Patents

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CN112212787A CN202011088615.6A CN202011088615A CN112212787A CN 112212787 A CN112212787 A CN 112212787A CN 202011088615 A CN202011088615 A CN 202011088615A CN 112212787 A CN112212787 A CN 112212787A
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Abstract

本发明提供一种激光设备的焦点偏移量检测方法、装置及设备、存储介质,可实现焦点偏移量的自动化检测,检测精度较高。该方法包括:控制激光设备沿着目标板材的第一方向进行移动并朝目标板材发射激光;目标板材具有多条割缝且沿着第一方向依次排列,不同割缝是由激光设备在同一高度下采用不同焦点位置参数加工形成;激光设备的移动经过目标板材上的割缝;从光电传感器中获取在激光设备移动过程中采集的感应数据,感应数据是光电传感器采集激光设备发射的激光在目标板材上形成的反光量而生成的;依据感应数据确定出目标板材上割缝的宽度;依据割缝的宽度计算出用于确定焦点偏移量的宽度偏移量,并依据宽度偏移量确定焦点偏移量。

Description

激光设备的焦点偏移量检测方法、装置及设备、存储介质
技术领域
本发明涉及激光加工技术领域,尤其涉及一种激光设备的焦点偏移量检测方法、装置及设备、存储介质。
背景技术
激光加工是指一种使用汇聚的激光束对材料进行加工的方法,通常使用激光设备包括激光器、加工机台、光纤和激光头等来完成。在激光加工时,需要使用汇聚的激光束,以达到能量集中从而实现切割的目的,汇聚的激光束中截面积最小的位置被称作焦点。
一般来说,加工需求是不定的,有时会要求激光设备在正焦距(焦点位于板材上方)下加工,有时会要求激光设备在负焦距(焦点位于板材下方)下加工,有时则会要求激光设备在0焦距(焦点正好位于板材上)下加工。在此之前都需要调整好焦点位置,如果焦点位置不准或者发生了偏移,则会影响加工质量,严重时会导致加工失败。
因此,焦点位置的准确性显得尤为重要,但是,由于一些因素的影响(比如激光器质量、环境温度湿度、震动等),往往在实施现场使用激光设备时,实际的焦点位置与理论可能会发生一些偏移。然而,目前仍缺乏能够较好地实现焦点偏移量自动化检测的方式。
发明内容
本发明提供一种激光设备的焦点偏移量检测方法、装置及设备、存储介质,可实现焦点偏移量的自动化检测,检测精度较高。
本发明的第一方面提供了一种激光设备的焦点偏移量检测方法,该方法应用于电子设备,该方法包括:
控制所述激光设备沿着待测的目标板材的第一方向进行移动并在移动过程中朝所述目标板材发射激光;所述目标板材具有多条割缝且沿着所述第一方向依次排列,不同割缝是由所述激光设备在同一高度下采用不同焦点位置参数加工形成;所述激光设备的移动经过所述目标板材上的割缝;
从所述激光设备上安装的光电传感器中,获取在所述激光设备移动过程中采集的感应数据,所述感应数据是所述光电传感器采集所述激光设备发射的激光在所述目标板材上形成的反光量而生成的,反光量越大则感应数据的值越大;
依据所述感应数据确定出所述目标板材上割缝的宽度;
依据所述割缝的宽度计算出用于确定所述焦点偏移量的宽度偏移量,并依据所述宽度偏移量确定所述激光设备的焦点偏移量。
根据本发明的一个实施例,依据所述感应数据确定出所述目标板材上割缝的宽度,包括:
对所述感应数据进行线性拟合,得到反光量曲线;
从所述反光量曲线中确定出割缝线段,每一条割缝线段上的所有点的数值均小于设定阈值,所述数值用于表征反光量;
依据各个割缝线段的宽度分别确定对应割缝的宽度。
根据本发明的一个实施例,
沿着第一方向依次排列的割缝对应的焦点位置参数等差递减,且首个割缝对应的焦点位置参数为正数、所述激光设备采用该焦点位置参数加工时为正焦距,最后一个割缝对应的焦点位置参数为负数、所述激光设备采用该焦点位置参数加工时为负焦距;
或者,
沿着第一方向依次排列的割缝对应的焦点位置参数等差递增,且首个割缝对应的焦点位置参数为负数、所述激光设备采用该焦点位置参数加工时为负焦距,最后一个割缝对应的焦点位置参数为正数、所述激光设备采用该焦点位置参数加工时为正焦距。
根据本发明的一个实施例,依据所述割缝的宽度计算出用于确定所述焦点偏移量的宽度偏移量,包括:
确定各个割缝对应的焦点位置参数中的所有焦点位置参数对,每一焦点位置参数对包含绝对值相差最小的两个焦点位置参数;
针对每一焦点位置参数对,计算较大焦点位置参数对应的割缝的宽度与较小焦点位置参数对应的割缝宽度的差值;
依据各个差值计算出所述宽度偏移量。
根据本发明的一个实施例,依据各个差值计算出所述宽度偏移量,包括:
计算各个差值的总和,以得到宽度偏移总和;
将所述宽度偏移总和与所述焦点位置参数对的对数之比,确定为所述宽度偏移量。
根据本发明的一个实施例,
沿着第一方向依次排列的割缝对应的焦点位置参数中,首个割缝对应的焦点位置参数与最后一个割缝对应的焦点位置参数的绝对值相同。
根据本发明的一个实施例,依据所述宽度偏移量确定所述激光设备的焦点偏移量,包括:
依据预设的第一割缝宽度与所述宽度偏移量确定所述激光设备的焦点偏移量,所述第一割缝宽度是所述激光设备在0焦距下能够切割出的宽度最小的割缝的宽度。
根据本发明的一个实施例,依据所述第一割缝宽度与所述宽度偏移量确定所述激光设备的焦点偏移量,包括:
计算所述第一割缝宽度与所述宽度偏移量之和,以得到第二割缝宽度;
在已记录的焦点位置参数-割缝宽度的对应关系中确定出所述第一割缝宽度对应的第一焦点位置参数、以及所述第二割缝宽度对应的第二焦点位置参数,所述焦点位置参数-割缝宽度的对应关系中包含了多个焦点位置参数对应的割缝宽度,第一焦点位置参数的绝对值最小,且绝对值越大的焦点位置参数对应的割缝宽度越大;
将所述第二焦点位置参数与第一焦点位置参数之差确定为激光设备的焦点偏移量。
根据本发明的一个实施例,依据所述宽度偏移量确定所述激光设备的焦点偏移量之后,该方法进一步包括:
基于所述焦点偏移量对所述激光设备已设置的焦点位置参数进行补偿,以校准焦点位置。
根据本发明的一个实施例,
所述光电传感器安装在所述激光设备的发射光路之外的位置上。
本发明第二方面提供一种激光设备的焦点偏移量检测装置,该装置应用于电子设备,该装置包括:
移动控制模块,用于控制所述激光设备沿着待测的目标板材的第一方向进行移动并在移动过程中朝所述目标板材发射激光;所述目标板材具有多条割缝且沿着所述第一方向依次排列,不同割缝是由所述激光设备在同一高度下采用不同焦点位置参数加工形成;所述激光设备的移动经过所述目标板材上的割缝;
数据获取模块,用于从所述激光设备上安装的光电传感器中,获取在所述激光设备移动过程中采集的感应数据,所述感应数据是所述光电传感器采集所述激光设备发射的激光在所述目标板材上形成的反光量而生成的,反光量越大则感应数据的值越大;
割缝宽度确定模块,用于依据所述感应数据确定出所述目标板材上割缝的宽度;
焦点偏移量确定模块,用于依据所述割缝的宽度计算出用于确定所述焦点偏移量的宽度偏移量,并依据所述宽度偏移量确定所述激光设备的焦点偏移量。
根据本发明的一个实施例,所述割缝宽度确定模块依据所述感应数据确定出所述目标板材上割缝的宽度时,具体用于:
对所述感应数据进行线性拟合,得到反光量曲线;
从所述反光量曲线中确定出割缝线段,每一条割缝线段上的所有点的数值均小于设定阈值,所述数值用于表征反光量;
依据各个割缝线段的宽度分别确定对应割缝的宽度。
根据本发明的一个实施例,
沿着第一方向依次排列的割缝对应的焦点位置参数等差递减,且首个割缝对应的焦点位置参数为正数、所述激光设备采用该焦点位置参数加工时为正焦距,最后一个割缝对应的焦点位置参数为负数、所述激光设备采用该焦点位置参数加工时为负焦距;
或者,
沿着第一方向依次排列的割缝对应的焦点位置参数等差递增,且首个割缝对应的焦点位置参数为负数、所述激光设备采用该焦点位置参数加工时为负焦距,最后一个割缝对应的焦点位置参数为正数、所述激光设备采用该焦点位置参数加工时为正焦距。
根据本发明的一个实施例,所述焦点偏移量确定模块依据所述割缝的宽度计算出用于确定所述焦点偏移量的宽度偏移量时,具体用于:
确定各个割缝对应的焦点位置参数中的所有焦点位置参数对,每一焦点位置参数对包含绝对值相差最小的两个焦点位置参数;
针对每一焦点位置参数对,计算较大焦点位置参数对应的割缝的宽度与较小焦点位置参数对应的割缝宽度的差值;
依据各个差值计算出所述宽度偏移量。
根据本发明的一个实施例,所述焦点偏移量确定模块依据各个差值计算出所述宽度偏移量时,具体用于:
计算各个差值的总和,以得到宽度偏移总和;
将所述宽度偏移总和与所述焦点位置参数对的对数之比,确定为所述宽度偏移量。
根据本发明的一个实施例,
沿着第一方向依次排列的割缝对应的焦点位置参数中,首个割缝对应的焦点位置参数与最后一个割缝对应的焦点位置参数的绝对值相同。
根据本发明的一个实施例,所述焦点偏移量确定模块依据所述宽度偏移量确定所述激光设备的焦点偏移量时,具体用于:
依据预设的第一割缝宽度与所述宽度偏移量确定所述激光设备的焦点偏移量,所述第一割缝宽度是所述激光设备在0焦距下能够切割出的宽度最小的割缝的宽度。
根据本发明的一个实施例,所述焦点偏移量确定模块依据所述第一割缝宽度与所述宽度偏移量确定所述激光设备的焦点偏移量时,具体用于:
计算所述第一割缝宽度与所述宽度偏移量之和,以得到第二割缝宽度;
在已记录的焦点位置参数-割缝宽度的对应关系中确定出所述第一割缝宽度对应的第一焦点位置参数、以及所述第二割缝宽度对应的第二焦点位置参数,所述焦点位置参数-割缝宽度的对应关系中包含了多个焦点位置参数对应的割缝宽度,第一焦点位置参数的绝对值最小,且绝对值越大的焦点位置参数对应的割缝宽度越大;
将所述第二焦点位置参数与第一焦点位置参数之差确定为激光设备的焦点偏移量。
根据本发明的一个实施例,该装置进一步包括:
补偿模块,用于基于所述焦点偏移量对所述激光设备已设置的焦点位置参数进行补偿,以校准焦点位置。
根据本发明的一个实施例,
所述光电传感器安装在所述激光设备的发射光路之外的位置上。
本发明第三方面提供一种电子设备,包括处理器及存储器;所述存储器存储有可被处理器调用的程序;其中,所述处理器执行所述程序时,实现如前述实施例所述的激光设备的焦点偏移量检测方法。
本发明第四方面提供一种机器可读存储介质,其上存储有程序,该程序被处理器执行时,实现如前述实施例所述的激光设备的焦点偏移量检测方法。
本发明具有以下有益效果:
本发明实施例中,在激光设备上安装光电传感器,控制激光设备沿着目标板材的第一方向移动,在激光设备移动过程中,激光设备发射的激光会经过目标板材上的割缝,因而激光在目标板材上的反光量会根据割缝的位置和宽度而发生变化,光电传感器可以实时地采集反光量而生成感应数据,由于反光量可以反映出割缝的位置与宽度,所以基于感应数据可以确定出割缝的宽度,依据各割缝的宽度可以计算出割缝的宽度偏移量,也就是割缝的宽度偏差,由于割缝的宽度与焦点位置参数、焦点位置之间是存在对应关系的,所以基于宽度偏移量可以确定出焦点偏移量,整个过程中,无需人工参与,可以自动化地实现焦点偏移量的检测,检测效率高,节省检测时间,而且检测精度也较高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述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是本发明一实施例的激光设备的焦点偏移量检测方法的流程示意图;
图2和图3是本发明一实施例的激光设备与光电传感器的结构示意图;
图4是本发明一实施例的目标板材的结构示意图;
图5是本发明一实施例的切割形成目标板材时理论上的焦点位置的示意图;
图6是本发明一实施例的拟合出的反光量曲线示意图;
图7是本发明一实施例的激光设备的焦点偏移量检测装置的结构框图;
图8是本发明一实施例的电子设备的结构框图。
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、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外,术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含,例如,包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
下面以具体地实施例对本发明的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合,对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。
在一个实施例中,参看图1,在一个实施例中,参看图1,一种激光设备的焦点偏移量检测方法,该方法应用于电子设备,该方法包括:
S100:控制所述激光设备沿着待测的目标板材的第一方向进行移动并在移动过程中朝所述目标板材发射激光;所述目标板材具有多条割缝且沿着所述第一方向依次排列,不同割缝是由所述激光设备在同一高度下采用不同焦点位置参数加工形成;所述激光设备的移动经过所述目标板材上的割缝;
S200:从所述激光设备上安装的光电传感器中,获取在所述激光设备移动过程中采集的感应数据,所述感应数据是所述光电传感器采集所述激光设备发射的激光在所述目标板材上形成的反光量而生成的,反光量越大则感应数据的值越大;
S300:依据所述感应数据确定出所述目标板材上割缝的宽度;
S400:依据所述割缝的宽度计算出用于确定所述焦点偏移量的宽度偏移量,并依据所述宽度偏移量确定所述激光设备的焦点偏移量。
本发明实施例的激光设备的焦点偏移量检测方法的执行主体为电子设备,进一步地可以为电子设备的处理器,其中,处理器可以为一个或多个,处理器可以为通用处理器或者专用处理器。
电子设备可以为移动终端、计算机设备或者服务器,具体类型不限,只要可以与激光设备、光电传感器通信,并具备一定的处理能力即可。优选来说,电子设备为用于控制激光设备进行加工的上位机,本发明实施例中,可利用该上位机实现激光设备的焦点偏移量检测方法。
本发明实施例中,参看图2和图3,在激光设备200上安装了光电传感器300,安装之后位置和姿态可以固定不变,至少在一次检测过程中固定不管。光电传感器300的类型不限。在有光照的条件下,光电传感器300可以产生感应信号(如电压信号),光照越强,则输出的感应信号的值(如电压值)越大。
优选的,光电传感器300安装在激光设备200的发射光路(或者称为主光路,即从激光头开始从上往下加工用的光路)之外的位置上。由于激光设备200的发射光路能量很大,可能会使得光电传感器300受损,所以在安装光电传感器300时,优选为避开发射光路安装。
如图2和3所示,光电传感器300可以安装在激光设备200的侧壁上,并可以朝向激光设备200的加工位置,当然,朝向并不作为限制,也可以朝向下方等,只要在激光设备200发射的激光在板材上存在反光时,光电传感器300可以采集到反光量即可。
步骤S100中,控制所述激光设备沿着待测的目标板材的第一方向进行移动并在移动过程中朝所述目标板材发射激光。
继续参看图2和3,激光设备200沿着箭头方向进行移动,并在移动过程中朝目标板材400发射激光,相应的,由于激光的作用,激光设备200在移动过程中会切割目标板材400。
参看图2-4,目标板材400具有多条割缝且沿着第一方向依次排列,为了使得附图更清洁易懂,图中仅标记出1条割缝401,其余未标记出。这里的第一方向可以是目标板材400的第一端(如图4中的左端)到第二端(如图4中的右端)的方向,也可以是目标板材400的第二端到第一端的方向,第一端和第二端是相对的两端,多条割缝排列在两端之间。优选来说,每条割缝的长度方向与第一方向垂直。
不同割缝是由激光设备200在同一高度下采用不同焦点位置参数加工形成。割缝的数量具体不限,比如可以为10条、11条、17条等,这里只是举例,并不作为限制。
在一个例子中,沿着第一方向依次排列的割缝对应的焦点位置参数等差递减,且首个割缝对应的焦点位置参数为正数、激光设备200采用该焦点位置参数加工时为正焦距,最后一个割缝对应的焦点位置参数为负数、激光设备200采用该焦点位置参数加工时为负焦距。
优选来说,沿着第一方向依次排列的割缝对应的焦点位置参数中,首个割缝对应的焦点位置参数与最后一个割缝对应的焦点位置参数的绝对值相同。比如,首个割缝对应的焦点位置参数为5mm,最后一个割缝对应的焦点位置参数为-5mm,两者的绝对值相同。
举例来说,继续参看图4,目标板材400上一共有17条割缝,在第一方向(这里假设第一方向为从左往右的方向)上这17条割缝对应的焦点位置参数从8mm(这里的单位只是举例)开始递减直至-8mm,相邻两个割缝对应的焦点位置参数相差1mm。其中,焦点位置参数为8mm时(采用该焦点位置参数加工时为正焦距),激光设备200切割出目标板材400上的第1条割缝;焦点位置参数为4mm时(采用该焦点位置参数加工时为正焦距),激光设备200切割出目标板材400上的第5条割缝;焦点位置参数为0mm时(采用该焦点位置参数加工时为0焦距),激光设备200切割出目标板材400上的第9条割缝;焦点位置参数为-4mm时(采用该焦点位置参数加工时为负焦距),激光设备200切割出目标板材400上的第13条割缝;焦点位置参数为-8mm时(采用该焦点位置参数加工时为负焦距),激光设备200切割出目标板材400上的第17条割缝。
在另一个例子中,沿着第一方向依次排列的割缝对应的焦点位置参数等差递增,且首个割缝对应的焦点位置参数为负数、激光设备200采用该焦点位置参数加工时为负焦距,最后一个割缝对应的焦点位置参数为正数、激光设备200采用该焦点位置参数加工时为正焦距。
本例子与前一例子类似,区别仅在于沿着第一方向依次排列的割缝对应的焦点位置参数等差递增,比如,将图4中目标板材400在第一方向上的这17条割缝对应的焦点位置参数从-8mm开始递增直至8mm,相似之处在此不再赘述。
目标板材400可以是预先切割好的,在切割时,激光设备200相对于目标板材400的高度不变,通过改变焦点位置来切割出不同宽度的割缝。其中,焦点的位置是通过激光设备200的激光头内部的可移动镜片来控制的,可以将可移动镜片称之为聚焦镜。当聚焦镜向上移动时,激光焦点就随之向上移动;当聚焦镜向下移动时,激光焦点就随之向下移动。总而言之,聚焦镜的位置和焦点的位置是一一对应的,并且激光头出厂时已经设置好的。
比如,在切割板材时,首先,通过设置较大的焦点位置参数如8,将聚焦镜移动到较高位置,切割缝;接着,平移激光设备200,并通过减小焦点位置参数,向下移动聚焦镜,切割缝;接着,再平移激光设备200,并通过减小焦点位置参数,向下移动聚焦镜,切割缝,如此往复,以得到目标板材400。
整个过程中,激光设备200从较大的正焦距变成较小的正焦距,再变成0焦距,接着再从0焦距变成负焦距,再逐渐从较小的负焦距变成较大的正焦距。
参看图5,理论上,焦点位置参数为正数时,激光设备200为正焦距,焦点位置在板材上方,切割出宽度较大的大割缝;调小焦点位置参数,但激光设备200仍为正焦距时,焦点位置仍在板材上方,只是有所下降,此时,切割出宽度中等的中等割缝;激光设备200为0焦距时,焦点位置应正好在板材上,此时应切割出宽度最小的小割缝;焦点激光设备200为负焦距时,激光设备200为负焦距,焦点位置在板材下方,切割出宽度中等的中等割缝;再调小焦点位置参数,激光设备200仍为负焦距时,焦点位置在板材下方,切割出宽度较大的大割缝。
当然,每一次调整焦点位置参数,同时还需将激光设备200的切割头移动至板材的合适位置进行切割,保证割缝之间存在一定的间隔,优选来说,割缝之间的间隔可以相等。
但是,但是由于一些因素的影响(比如激光器质量、环境温度湿度、震动等),往往在实施现场使用激光设备200时,聚焦镜的位置与焦点位置的对应关系可能发生偏移,所以实际的焦点位置与理论可能会发生一些偏移,这里的偏移就是本发明所指的焦点偏移量,本发明实施例可以确定出上述的焦点偏移量,从而解决偏移导致的问题。
目标板材400的厚度可以为1.0mm,材料可以为不锈钢,当然具体不做限定。
激光设备200的喷嘴比如可以为2.3mm单层喷嘴,在切割之前,可以进行喷嘴对中操作、喷嘴电容标定操作、进行气体矫正操作等,具体不做限定。
步骤S200中,从所述激光设备上安装的光电传感器中,获取在所述激光设备移动过程中采集的感应数据,所述感应数据是所述光电传感器采集所述激光设备发射的激光在所述目标板材上形成的反光量而生成的,反光量越大则感应数据的值越大。
在激光设备200移动的过程中,光电传感器300可以实时地采集反光量而生成感应数据。电子设备可以在激光设备200移动的过程中实时地从光电传感器300获取感应数据,也可以在激光设备200停止移动时从光电传感器300获取感应数据,具体获取时机不限。
激光设备200的移动经过目标板材400上的割缝。比如,参看图2和图3,在往第一方向移动时,横穿了目标板材400上所有的割缝。在移动过程中,参看图2,在激光设备200的发射光路对准目标板材400上的割缝时,激光会穿过割缝,激光在目标板材400上基本不反光或者反光很少(具体视光斑大小、以及发射光路与割缝的相对位置而定),所以此时,光电传感器300采集到的反光量很弱甚至没有,感应数据的值很小;参看图3,在激光设备200的发射光路对准目标板材400上的非割缝位置时,激光在目标板材400上会产生反光,所以此时,光电传感器300可以采集到较大的反光量,感应数据的值便会较大。
步骤S300中,依据所述感应数据确定出所述目标板材上割缝的宽度。
由于反光量越大,感应数据的值越大,反光量越小,感应数据的值越小。而反光量大则说明激光设备200未经过割缝,反光量小则说明激光啊设备经过了割缝,因此,感应数据可以反映割缝的位置以及割缝的宽度。
优选来说,激光设备200在移动过程时,可以在0焦距下发射激光,光斑的半径也可以小于设定的值,激光束越细,则感应数据能更精准地反应割缝的宽度。当然,具体不做限定。
在一个实施例中,步骤S300中,依据所述感应数据确定出所述目标板材上割缝的宽度,可以包括以下步骤:
S301:对所述感应数据进行线性拟合,得到反光量曲线;
S302:从所述反光量曲线中确定出割缝线段,每一条割缝线段上的所有点的数值均小于设定阈值,所述数值用于表征反光量;
S303:依据各个割缝线段的宽度分别确定对应割缝的宽度。
光电传感器300中的感应数据可以用电压信号来呈现,在上位机从光电传感器300中获取感应数据时,可以通过高速采样电路来采样获取,得到的感应数据为离散数据。
本实施例中,可以通过对感应数据进行线性拟合,得到反光量曲线。拟合出的反光量曲线比如如图6所示,水平方向可以为激光设备200的移动距离(具体可以通过移动的时间与移动速度来确定),竖直方向可以为取值大小,反光量曲线上,点的取值大则说明反光量大,取值小则说明反光量小,可以设置一个设定阈值,设定阈值可以为经验值,比如可以是激光在板材上基本无反光时采集的一个感应数据的值,根据设定阈值可以从反光量曲线中确定出割缝线段。
比如,继续参看图6,反光量曲线中,处于波峰之间的波谷部分就是一个个割缝线段,每一个割缝线段对应于一个割缝,由于感应数据的采集是按顺序采集的,所以第一个割缝线段就对应于第一方向上的首个割缝,第二个割缝线段就对应于第一方向上的第2个割缝,依此类推。
依据各个割缝线段的宽度分别确定对应割缝的宽度时,如果反光量曲线的水平方向表示激光设备200的移动距离,那么可以直接将各个割缝线段的宽度确定为对应割缝的宽度,比如图6中,首个割缝线段的宽度为d1,可以直接将d1确定为对应割缝的宽度。如果水平方向表示时间,则割缝线段的宽度表示时长,将时长与激光设备200的移动速度相乘便可确定对应割缝的宽度,具体确定方式不限。
步骤S400中,依据所述割缝的宽度计算出用于确定所述焦点偏移量的宽度偏移量,并依据所述宽度偏移量确定所述激光设备的焦点偏移量。
每一个割缝与焦点位置参数、焦点位置都是对应的。
依据各个割缝的宽度可以计算出宽度偏移量,这个宽度偏移量可以理解为激光设备200实际能够切割出的最小割缝的宽度,与焦点位置参数为0对应的割缝的宽度之间的偏差。
理论上来说,焦点位置参数为0对应的割缝的宽度理应是激光设备200能够切割出的最小割缝的宽度,焦点位置相对于目标板材400来说理应是0焦距的,但是,由于激光设备200本身和/或外部环境的原因,导致在焦点位置参数为0时,焦点位置相对于目标板材400来说未必是0焦距的,也就是焦点存在偏移,所以,焦点位置参数为0对应的割缝的宽度不再是激光设备200实际能够切割出的最小割缝的宽度,两者之间存在一定的偏差,本实施例中计算出的宽度偏移量,就是这个宽度的偏差。
在一个实施例中,步骤S400中,依据所述割缝的宽度计算出用于确定所述焦点偏移量的宽度偏移量,可以包括以下步骤:
S401:确定各个割缝对应的焦点位置参数中的所有焦点位置参数对,每一焦点位置参数对包含绝对值相差最小的两个焦点位置参数;
S402:针对每一焦点位置参数对,计算较大焦点位置参数对应的割缝的宽度与较小焦点位置参数对应的割缝宽度的差值;
S403:依据各个差值计算出所述宽度偏移量。
割缝的数量N可以为奇数或者偶数,具体不做限定。如果割缝的数量N为奇数,则焦点位置参数对的对数可以为(N-1)/2,当然也可以小于该数值。如果割缝的数量N为偶数,则焦点位置参数对的对数可以为N/2,当然也可以小于该数值。优选来说,焦点位置参数对的对数大于1。
继续参看图4,目标板材400上的割缝数量为17,可以确定出8对焦点位置参数对,包括:<8,-8>(这是由首个割缝对应的焦点位置参数和最后一个割缝对应的焦点位置参数组成的),<7,-7>,<6,-6>,<5,-5>,<4,-4>,<3,-3>,<2,-2>,<1,-1>。
计算差值时,以<8,-8>为例,可以将8对应的割缝宽度与-8对应的割缝宽度作差,得到相应的差值。针对其他焦点位置参数对计算差值时也是同理,在此不再赘述。
计算出各个焦点位置参数对所对应的差值之后,可以根据各个差值计算出宽度偏移量。
在一个例子中,步骤S403中,依据各个差值计算出宽度偏移量,可以包括:
计算各个差值的总和,以得到宽度偏移总和;
将宽度偏移总和与焦点位置参数对的对数之比,确定为宽度偏移量。
具体来说,可以采用以下公式计算宽度偏移量:
Figure BDA0002721208780000141
其中,D为宽度偏移量,xi为第一方向上第i个割缝的宽度,N为割缝的数量。
当然,基于上述方式计算宽度偏移量可以更准确地计算出焦点偏移量,但是,该方式只是优选,实际并不局限于此。
在确定出宽度偏移量之后,可以依据宽度偏移量确定激光设备200的焦点偏移量。
比如,宽度偏移量为正数,则说明焦点位置参数绝对值相同的情况下,正焦距下的割缝宽度大于负焦距下的割缝宽度,如图5示出的,左侧大割缝比右侧大割缝的宽度更大,左侧中等割缝比右侧中等割缝的宽度更大,说明焦点位置往上方偏移,而且宽度偏移量越大,焦点位置往上方偏移的程度越高。相反的,宽度偏移量为负数,则说明焦点位置往下方偏移。宽度偏移量为0,则说明焦点位置未发生偏移,此时的焦点偏移量为0。
在一个实施例中,步骤S400中,依据所述宽度偏移量确定所述激光设备的焦点偏移量,包括:
S404:依据预设的第一割缝宽度与所述宽度偏移量确定所述激光设备的焦点偏移量,所述第一割缝宽度是所述激光设备在0焦距下能够切割出的宽度最小的割缝的宽度。
第一割缝宽度是激光设备200在0焦距下能够切割出的宽度最小的割缝的宽度,也就是为焦点位置参数为0时激光设备200切割出的割缝宽度。可以为理论值,即理论上激光设备200在0焦距下能够切割出的宽度最小的割缝的宽度,当然,第一割缝宽度也可以为经验值,根据多次切割经验确定出。
理论上来说,激光设备200在焦点位置参数为0时切割出的割缝宽度应该为该第一割缝宽度,但是,由于焦点位置可能有偏移,所以实际并不是第一割缝宽度,实际相差了上述的宽度偏移量,所以,根据这个第一割缝宽度和宽度偏移量可以确定出焦点位置参数为0时切割出的割缝的真实宽度,由于割缝的宽度和焦点位置参数之间的对应关系是可以预先确定的,所以根据这个真实宽度即可确定出相应的焦点偏移量。
进一步的,步骤S404中,依据所述第一割缝宽度与所述宽度偏移量确定所述激光设备的焦点偏移量,包括:
计算所述第一割缝宽度与所述宽度偏移量之和,以得到第二割缝宽度;
在已记录的焦点位置参数-割缝宽度的对应关系中确定出所述第一割缝宽度对应的第一焦点位置参数、以及所述第二割缝宽度对应的第二焦点位置参数,所述焦点位置参数-割缝宽度的对应关系中包含了多个焦点位置参数对应的割缝宽度,第一焦点位置参数的绝对值最小,且绝对值越大的焦点位置参数对应的割缝宽度越大;
将所述第二焦点位置参数与第一焦点位置参数之差确定为激光设备的焦点偏移量。
焦点位置参数-割缝宽度的对应关系是可以预先建立好的,可以记录在电子设备中,这是根据理论和经验可以确定出的,而且,上述的对应关系中,相邻焦点位置参数的差值可以比较小,远小于1mm,比如可以为0.01mm,如此,可以更细粒度地确定出焦点偏移量,使得结果更精准。当然,实际数值不限于此。
焦点位置参数-割缝宽度的对应关系中,绝对值最小的第一焦点位置参数比如可以为0,对应的割缝宽度也是最小的,即第一割缝宽度。
这里的第二割缝宽度可以为激光设备200在焦点位置参数为0时实际能够切割出的割缝的真实宽度,通过在对应关系中查找,可以确定出该第二割缝宽度对应的第二焦点位置参数,该第二焦点位置参数为第二割缝宽度对应的理论上的焦点位置参数,也是激光设备200能够切割出第二割缝宽度时理应设置的焦点位置参数。
换言之,激光设备200在第一焦点位置参数时切割出了宽度为第二割缝宽度的割缝,但是,其实际应该在第二焦点位置参数时才应该切割出宽度为第二割缝宽度的割缝,所以,这两个焦点位置参数之间的偏差即可作为激光设备200的焦点偏移量。
即,将第二焦点位置参数与第一焦点位置参数之差作为激光设备200的焦点偏移量,在第一焦点位置参数为0时,第二焦点位置参数的值即可作为焦点偏移量。
在一个实施例中,依据所述宽度偏移量确定所述激光设备的焦点偏移量之后,该方法进一步包括:
基于所述焦点偏移量对所述激光设备已设置的焦点位置参数进行补偿,以校准焦点位置。
比如,原本的焦点位置参数为0时,对应的焦点位置相对于待加工工件来说并非是0焦距的,基于焦点偏移量对焦点位置参数进行补偿后,可以将焦点位置校准为相对于待加工工件0焦距。
可选的,补偿的方式比如可以为,将激光设备200已设置的焦点位置参数与焦点偏移量相加。该焦点偏移量可以保存在激光设备200中或者电子设备中,当用户为激光设备200设置好焦点位置参数之后,可以将该焦点位置参数与焦点偏移量相加,得到补偿后的焦点位置参数,基于补偿后的焦点位置参数确定焦点位置,进行加工。
本发明实施例中,在激光设备200上安装光电传感器300,控制激光设备200沿着目标板材400的第一方向移动,在激光设备200移动过程中,激光设备200发射的激光会经过目标板材400上的割缝,因而激光在目标板材400上的反光量会根据割缝的位置和宽度而发生变化,光电传感器300可以实时地采集反光量而生成感应数据,由于反光量可以反映出割缝的位置与宽度,所以基于感应数据可以确定出割缝的宽度,依据各割缝的宽度可以计算出割缝的宽度偏移量,也就是割缝的宽度偏差,由于割缝的宽度与焦点位置参数、焦点位置之间是存在对应关系的,所以基于宽度偏移量可以确定出焦点偏移量,整个过程中,无需人工参与,可以自动化地实现焦点偏移量的检测,检测效率高,节省检测时间,而且检测精度也较高。
基于上述确定出的焦点偏移量,可以对激光设备200的焦点位置参数进行补偿,以校准焦点位置,避免加工产生偏差二导致加工质量差或加工失败的问题。
本发明还提供一种激光设备的焦点偏移量检测装置,该装置应用于电子设备,参看图7,该激光设备的焦点偏移量检测装置100包括:
移动控制模块101,用于控制所述激光设备沿着待测的目标板材的第一方向进行移动并在移动过程中朝所述目标板材发射激光;所述目标板材具有多条割缝且沿着所述第一方向依次排列,不同割缝是由所述激光设备在同一高度下采用不同焦点位置参数加工形成;所述激光设备的移动经过所述目标板材上的割缝;
数据获取模块102,用于从所述激光设备上安装的光电传感器中,获取在所述激光设备移动过程中采集的感应数据,所述感应数据是所述光电传感器采集所述激光设备发射的激光在所述目标板材上形成的反光量而生成的,反光量越大则感应数据的值越大;
割缝宽度确定模块103,用于依据所述感应数据确定出所述目标板材上割缝的宽度;
焦点偏移量确定模块104,用于依据所述割缝的宽度计算出用于确定所述焦点偏移量的宽度偏移量,并依据所述宽度偏移量确定所述激光设备的焦点偏移量。
在一个实施例中,所述割缝宽度确定模块依据所述感应数据确定出所述目标板材上割缝的宽度时,具体用于:
对所述感应数据进行线性拟合,得到反光量曲线;
从所述反光量曲线中确定出割缝线段,每一条割缝线段上的所有点的数值均小于设定阈值,所述数值用于表征反光量;
依据各个割缝线段的宽度分别确定对应割缝的宽度。
在一个实施例中,
沿着第一方向依次排列的割缝对应的焦点位置参数等差递减,且首个割缝对应的焦点位置参数为正数、所述激光设备采用该焦点位置参数加工时为正焦距,最后一个割缝对应的焦点位置参数为负数、所述激光设备采用该焦点位置参数加工时为负焦距;
或者,
沿着第一方向依次排列的割缝对应的焦点位置参数等差递增,且首个割缝对应的焦点位置参数为负数、所述激光设备采用该焦点位置参数加工时为负焦距,最后一个割缝对应的焦点位置参数为正数、所述激光设备采用该焦点位置参数加工时为正焦距。
在一个实施例中,所述焦点偏移量确定模块依据所述割缝的宽度计算出用于确定所述焦点偏移量的宽度偏移量时,具体用于:
确定各个割缝对应的焦点位置参数中的所有焦点位置参数对,每一焦点位置参数对包含绝对值相差最小的两个焦点位置参数;
针对每一焦点位置参数对,计算较大焦点位置参数对应的割缝的宽度与较小焦点位置参数对应的割缝宽度的差值;
依据各个差值计算出所述宽度偏移量。
在一个实施例中,所述焦点偏移量确定模块依据各个差值计算出所述宽度偏移量时,具体用于:
计算各个差值的总和,以得到宽度偏移总和;
将所述宽度偏移总和与所述焦点位置参数对的对数之比,确定为所述宽度偏移量。
在一个实施例中,
沿着第一方向依次排列的割缝对应的焦点位置参数中,首个割缝对应的焦点位置参数与最后一个割缝对应的焦点位置参数的绝对值相同。
在一个实施例中,所述焦点偏移量确定模块依据所述宽度偏移量确定所述激光设备的焦点偏移量时,具体用于:
依据预设的第一割缝宽度与所述宽度偏移量确定所述激光设备的焦点偏移量,所述第一割缝宽度是所述激光设备在0焦距下能够切割出的宽度最小的割缝的宽度。
在一个实施例中,所述焦点偏移量确定模块依据所述第一割缝宽度与所述宽度偏移量确定所述激光设备的焦点偏移量时,具体用于:
计算所述第一割缝宽度与所述宽度偏移量之和,以得到第二割缝宽度;
在已记录的焦点位置参数-割缝宽度的对应关系中确定出所述第一割缝宽度对应的第一焦点位置参数、以及所述第二割缝宽度对应的第二焦点位置参数,所述焦点位置参数-割缝宽度的对应关系中包含了多个焦点位置参数对应的割缝宽度,第一焦点位置参数的绝对值最小,且绝对值越大的焦点位置参数对应的割缝宽度越大;
将所述第二焦点位置参数与第一焦点位置参数之差确定为激光设备的焦点偏移量。
在一个实施例中,该装置进一步包括:
补偿模块,用于基于所述焦点偏移量对所述激光设备已设置的焦点位置参数进行补偿,以校准焦点位置。
在一个实施例中,
所述光电传感器安装在所述激光设备的发射光路之外的位置上。
上述装置中各个单元的功能和作用的实现过程具体详见上述方法中对应步骤的实现过程,在此不再赘述。
对于装置实施例而言,由于其基本对应于方法实施例,所以相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元。
本发明还提供一种电子设备,包括处理器及存储器;存储器存储有可被处理器调用的程序;其中,处理器执行程序时,实现如前述实施例中的激光设备的焦点偏移量检测方法。
本发明激光设备的焦点偏移量检测装置的实施例可以应用在电子设备上。以软件实现为例,作为一个逻辑意义上的装置,是通过其所在电子设备的处理器将非易失性存储器中对应的计算机程序指令读取到内存中运行形成的。从硬件层面而言,如图7所示,图7是本发明根据一示例性实施例示出的激光设备的焦点偏移量检测装置100所在电子设备的一种硬件结构图,除了图7所示的处理器510、内存530、网络接口520、以及非易失性存储器540之外,实施例中激光设备的焦点偏移量检测装置100所在的电子设备通常根据该电子设备的实际功能,还可以包括其他硬件,对此不再赘述。
本发明还提供一种机器可读存储介质,其上存储有程序,该程序被处理器执行时,实现如前述实施例中的激光设备的焦点偏移量检测方法。
本发明可采用在一个或多个其中包含有程序代码的存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。机器可读存储介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体,可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。机器可读存储介质的例子包括但不限于:相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带,磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质,可用于存储可以被计算设备访问的信息。
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (13)

1.一种激光设备的焦点偏移量检测方法,其特征在于,该方法应用于电子设备,该方法包括:
控制所述激光设备沿着待测的目标板材的第一方向进行移动并在移动过程中朝所述目标板材发射激光;所述目标板材具有多条割缝且沿着所述第一方向依次排列,不同割缝是由所述激光设备在同一高度下采用不同焦点位置参数加工形成;所述激光设备的移动经过所述目标板材上的割缝;
从所述激光设备上安装的光电传感器中,获取在所述激光设备移动过程中采集的感应数据,所述感应数据是所述光电传感器采集所述激光设备发射的激光在所述目标板材上形成的反光量而生成的,反光量越大则感应数据的值越大;
依据所述感应数据确定出所述目标板材上割缝的宽度;
依据所述割缝的宽度计算出用于确定所述焦点偏移量的宽度偏移量,并依据所述宽度偏移量确定所述激光设备的焦点偏移量。
2.如权利要求1所述的激光设备的焦点偏移量检测方法,其特征在于,依据所述感应数据确定出所述目标板材上割缝的宽度,包括:
对所述感应数据进行线性拟合,得到反光量曲线;
从所述反光量曲线中确定出割缝线段,每一条割缝线段上的所有点的数值均小于设定阈值,所述数值用于表征反光量;
依据各个割缝线段的宽度分别确定对应割缝的宽度。
3.如权利要求1所述的激光设备的焦点偏移量检测方法,其特征在于,
沿着第一方向依次排列的割缝对应的焦点位置参数等差递减,且首个割缝对应的焦点位置参数为正数、所述激光设备采用该焦点位置参数加工时为正焦距,最后一个割缝对应的焦点位置参数为负数、所述激光设备采用该焦点位置参数加工时为负焦距;
或者,
沿着第一方向依次排列的割缝对应的焦点位置参数等差递增,且首个割缝对应的焦点位置参数为负数、所述激光设备采用该焦点位置参数加工时为负焦距,最后一个割缝对应的焦点位置参数为正数、所述激光设备采用该焦点位置参数加工时为正焦距。
4.如权利要求3所述的激光设备的焦点偏移量检测方法,其特征在于,依据所述割缝的宽度计算出用于确定所述焦点偏移量的宽度偏移量,包括:
确定各个割缝对应的焦点位置参数中的所有焦点位置参数对,每一焦点位置参数对包含绝对值相差最小的两个焦点位置参数;
针对每一焦点位置参数对,计算较大焦点位置参数对应的割缝的宽度与较小焦点位置参数对应的割缝宽度的差值;
依据各个差值计算出所述宽度偏移量。
5.如权利要求4所述的激光设备的焦点偏移量检测方法,其特征在于,依据各个差值计算出所述宽度偏移量,包括:
计算各个差值的总和,以得到宽度偏移总和;
将所述宽度偏移总和与所述焦点位置参数对的对数之比,确定为所述宽度偏移量。
6.如权利要求3-5中任一项所述的激光设备的焦点偏移量检测方法,其特征在于,
沿着第一方向依次排列的割缝对应的焦点位置参数中,首个割缝对应的焦点位置参数与最后一个割缝对应的焦点位置参数的绝对值相同。
7.如权利要求1所述的激光设备的焦点偏移量检测方法,其特征在于,依据所述宽度偏移量确定所述激光设备的焦点偏移量,包括:
依据预设的第一割缝宽度与所述宽度偏移量确定所述激光设备的焦点偏移量,所述第一割缝宽度是所述激光设备在0焦距下能够切割出的宽度最小的割缝的宽度。
8.如权利要求7所述的激光设备的焦点偏移量检测方法,其特征在于,依据所述第一割缝宽度与所述宽度偏移量确定所述激光设备的焦点偏移量,包括:
计算所述第一割缝宽度与所述宽度偏移量之和,以得到第二割缝宽度;
在已记录的焦点位置参数-割缝宽度的对应关系中确定出所述第一割缝宽度对应的第一焦点位置参数、以及所述第二割缝宽度对应的第二焦点位置参数,所述焦点位置参数-割缝宽度的对应关系中包含了多个焦点位置参数对应的割缝宽度,第一焦点位置参数的绝对值最小,且绝对值越大的焦点位置参数对应的割缝宽度越大;
将所述第二焦点位置参数与第一焦点位置参数之差确定为激光设备的焦点偏移量。
9.如权利要求1所述的激光设备的焦点偏移量检测方法,其特征在于,依据所述宽度偏移量确定所述激光设备的焦点偏移量之后,该方法进一步包括:
基于所述焦点偏移量对所述激光设备已设置的焦点位置参数进行补偿,以校准焦点位置。
10.如权利要求1所述的激光设备的焦点偏移量检测方法,其特征在于,
所述光电传感器安装在所述激光设备的发射光路之外的位置上。
11.一种激光设备的焦点偏移量检测装置,其特征在于,该装置应用于电子设备,该装置包括:
移动控制模块,用于控制所述激光设备沿着待测的目标板材的第一方向进行移动并在移动过程中朝所述目标板材发射激光;所述目标板材具有多条割缝且沿着所述第一方向依次排列,不同割缝是由所述激光设备在同一高度下采用不同焦点位置参数加工形成;所述激光设备的移动经过所述目标板材上的割缝;
数据获取模块,用于从所述激光设备上安装的光电传感器中,获取在所述激光设备移动过程中采集的感应数据,所述感应数据是所述光电传感器采集所述激光设备发射的激光在所述目标板材上形成的反光量而生成的,反光量越大则感应数据的值越大;
割缝宽度确定模块,用于依据所述感应数据确定出所述目标板材上割缝的宽度;
焦点偏移量确定模块,用于依据所述割缝的宽度计算出用于确定所述焦点偏移量的宽度偏移量,并依据所述宽度偏移量确定所述激光设备的焦点偏移量。
12.一种电子设备,其特征在于,包括处理器及存储器;所述存储器存储有可被处理器调用的程序;其中,所述处理器执行所述程序时,实现如权利要求1-10中任一项所述的激光设备的焦点偏移量检测方法。
13.一种机器可读存储介质,其特征在于,其上存储有程序,该程序被处理器执行时,实现如权利要求1-10中任一项所述的激光设备的焦点偏移量检测方法。
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