CN112743225A - 非圆柱形回转件激光加工方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种非圆柱形回转件激光加工方法及系统，所述方法包括：获取需加工的待加工图形，将待加工图形分散成加工对象后将加工对象贴合在非圆柱形回转件的三维模型的待加工位置上；确定各加工对象的加工顺序；令非圆柱形回转件与非圆柱形回转件的三维模型的位置关系匹配；据据激光加工参数以及加工顺序确定加工路径；控制激光设备根据激光加工参数和加工路径对非圆柱形回转件上的待加工位置上的每一个加工对象进行激光加工，且通过激光设备令激光的焦点在激光加工过程中始终位于当前激光加工的加工对象对应的非圆柱形回转件表面上，以最终获取加工有待加工图形的非圆柱形回转件。通过本发明可实现对非圆柱形回转件的外表面进行均匀加工。

Description

非圆柱形回转件激光加工方法及系统

技术领域

本发明属于激光加工技术领域，更具体地说，是涉及一种非圆柱形回转件激光加工方法及系统。

背景技术

激光加工技术是利用激光束与物质相互作用的特性对材料进行切割、焊接、表面处理、打孔、增材及微加工等的一门加工技术。因其非接触性加工、较小的热影响区、加工灵活、可加工材料广泛等特点在机械、电子电气、汽车、航空航天、化工等领域得到广泛应用。但目前对于非圆柱形回转件的激光加工技术还不够成熟，比如圆锥、圆台、球形、环面体等更加复杂的回转体环绕一周的激光加工技术。由于非圆柱形回转件的外表面的高度变化明显，因此激光设备很难在非圆柱形回转件的外表面进行均匀激光加工，即使更换激光设备中较大镜头，也无法保证非圆柱形回转件的整个外表面的加工效果(包括颜色、深度等)均匀，尤其在非圆柱形回转件中高度变化较大的地方对应的不均匀的情况更加明显。因此亟需一种技术方案解决目前的激光加工方法无法对整个非圆柱形回转件的外表面进行均匀加工的问题。

发明内容

本发明提供一种非圆柱形回转件激光加工，以解决现有技术中无法对非圆柱形回转件的外表面进行均匀加工的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种非圆柱形回转件激光加工，包括：

将扫描得到的非圆柱形回转件的三维模型导入至打标软件中，再导入需要在所述非圆柱形回转件上加工的待加工图形，在所述打标软件中，将所述待加工图形分散成预设数量的加工对象后将所述加工对象贴合在所述非圆柱形回转件的三维模型的待加工位置上；

在所述打标软件中，确定各所述加工对象的加工顺序；

将所述非圆柱形回转件固定于旋转夹具上，并令所述非圆柱形回转件与所述非圆柱形回转件的三维模型的位置关系匹配；

获取激光加工参数，根据所述激光加工参数以及所有所述加工对象的加工顺序确定加工路径；

控制激光设备根据所述激光加工参数发射激光，并通过所述激光根据所述加工路径对所述非圆柱形回转件上的所述待加工位置上的每一个所述加工对象进行激光加工，且通过所述激光设备的3D变焦模块令所述激光的焦点在激光加工过程中始终位于当前激光加工的所述加工对象对应的所述非圆柱形回转件表面上，以最终获取加工有所述待加工图形的所述非圆柱形回转件。

进一步地，所述将所述非圆柱形回转件固定于旋转夹具之前，还包括：

根据通过三维扫描仪扫描得到的非圆柱形回转件的三维模型，确定与所述非圆柱形回转件的三维模型适配的旋转夹具；

通过安装在工作台面上的已确定的所述旋转夹具夹紧所述非圆柱形回转件，且安装在所述旋转夹具上的所述非圆柱形回转件可绕其中心轴旋转。

进一步地，所述旋转夹具包括用于保持同心度的快速卡盘、安装在所述快速卡盘正上方且用于对所述非圆柱形回转件进行固定的快速定位块，以及用于去除所述非圆柱形回转件上在加工过程中产生的废弃物的柔性吹嘴；

所述工作台面上安装有伺服电机，所述旋转夹具连接于所述伺服电机，所述伺服电机驱动所述旋转夹具，以带动所述非圆柱形回转件按照根据所述加工顺序确定的旋转角度旋转。

进一步地，所述激光设备为纳秒激光器，其中，所述纳秒激光器为纳秒紫外激光器、纳秒红外激光器或纳秒绿光激光器中的任意一种。

进一步地，所述工作台面上还设有用于吸取灰尘的吸气装置。

进一步地，所述激光加工参数包括：加工速度100～1500mm/s，激光频率在10～90KHZ，填充间距0.005～0.1mm，激光功率为所述激光设备的输出功率的20％～80％。

进一步地，所述通过所述激光根据所述加工路径对所述非圆柱形回转件上的所述待加工位置上的每一个所述加工对象进行激光加工，且通过所述激光设备的3D变焦模块令所述激光的焦点在激光加工过程中始终位于当前激光加工的所述加工对象对应的所述非圆柱形回转件表面上，包括：

根据所述待加工图形的所述加工路径确定所述激光在所述非圆柱形回转件的中心轴上的移动路径；

根据所述待加工图形的所述加工路径确定所述非圆柱形回转件绕其中心轴旋转的旋转角度；

令激光设备的3d变焦模块根据所述待加工图形的所述加工路径中的每一个坐标点对应的所述非圆柱形回转件的表面高度，自动计算内部光学镜片移动距离，以便确定所述待加工图形的所述加工路径中每一个坐标点对应的焦点位置；

在通过所述激光对所述非圆柱形回转件上的一个所述加工对象进行激光加工时，根据所述移动路径令所述激光设备发射所述激光在所述非圆柱形回转件的中心轴上移动，同时根据所述旋转角度令所述非圆柱形回转件绕其中心轴旋转，同时令所述激光设备的3D变焦模块根据加工路径中每一个坐标点对应的焦点位置调整所述激光的焦点，以使得所述激光的焦点在激光加工过程中始终位于当前激光加工的所述加工对象对应的所述非圆柱形回转件表面上。

进一步地，所述以最终获取加工有所述待加工图形的所述非圆柱形回转件之后，还包括：

获取通过摄像设备拍摄的通过激光加工之后所述非圆柱形回转件的所述待加工位置的加工图形；

判断所述加工图形是否符合所述待加工图形；

若所述加工图形符合所述待加工图形，则将所述加工元件通过预设的转移设备转移至预设存放位置；

若所述加工图形不符合所述待加工图形，则在确认所述激光加工参数有误时，则根据预设规则重新调整所述激光加工参数，令所述激光设备以重新调整后的所述激光加工参数运行。

进一步地，所述判断所述加工图形是否符合所述待加工图形，包括：

将所述加工图形划分为多个均等大小的第一像素点；

获取所述加工图形与所述待加工图形的尺寸比例后，按照所述尺寸比例将所述待加工图形的尺寸调整至与所述加工图形一致；

按照所述第一像素点的大小将所述待加工图形划分为多个均等大小所述第二像素点；

判断所述第二像素点和所述第一像素点的数量是否相同；

若所述第二像素点和所述第一像素点的数量相同，则确认所述加工图形符合所述待加工图形。

本发明还提供一种非圆柱形回转件激光加工系统，包括控制装置，所述控制装置包括：

贴合模块，用于将扫描得到的非圆柱形回转件的三维模型导入至打标软件中，再导入需要在所述非圆柱形回转件上加工的待加工图形，在所述打标软件中，将所述待加工图形分散成预设数量的加工对象后将所述加工对象贴合在所述非圆柱形回转件的三维模型的待加工位置上；

第一确定模块，用于在所述打标软件中，确定各所述加工对象的加工顺序；

匹配模块，用于将所述非圆柱形回转件水平固定于旋转夹具上，并令所述非圆柱形回转件与所述非圆柱形回转件的三维模型的位置关系匹配；

第二确定模块，用于获取激光加工参数，根据所述激光加工参数以及所有所述加工对象的加工顺序确定加工路径；

获取模块，用于控制激光设备根据所述激光加工参数发射激光，并通过所述激光根据所述加工路径对所述非圆柱形回转件上的所述待加工位置上的每一个所述加工对象进行激光加工，且通过所述激光设备的3D变焦模块令所述激光的焦点在激光加工过程中始终位于当前激光加工的所述加工对象对应的所述非圆柱形回转件表面上，以最终获取加工有所述待加工图形的所述非圆柱形回转件。

本发明提供的非圆柱形回转件激光加工方法及系统的有益效果在于：通过控制激光设备根据加工路径对非圆柱形回转件上的待加工位置上的每一个加工对象进行激光加工，且每个加工对象中都有衔接关系(通过加工路径确定衔接关系)，因此非圆柱形回转件的外表面(也即外表面中的加工面)上不会出现明显的拼接痕迹，同时控制激光的焦点在激光加工过程中始终位于当前激光加工的加工对象对应的非圆柱形回转件的外表面上，也即让每个加工对象在对应的非圆柱形回转件的外表面处于正焦位置加工，因此本实施例在非圆柱形回转件外表面不会出现加工不均匀现象。并在待加工图形幅面较大时，将该待加工图形拆分成更小的加工对象去分别加工。由于每个加工对象都是在振镜(振镜位于振镜扫描系统中)正下方加工，激光几乎是垂直入射，因此不会出现很明显的变形情况。

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为本发明实施例提供的非圆柱形回转件激光加工方法的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的激光设备和旋转治具的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的非圆柱形回转件激光加工系统中的所述控制模块的结构示意图。

其中，图2中各个标记：

1-快速卡盘；2-非圆柱形回转件；3-快速定位块；4-柔性吹嘴；5-伺服电机；6-旋转夹具；7-3D变焦模块；8-激光器系统；9-振镜扫描系统；10-全反镜。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，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。

需要说明的是，当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

请一并参阅图1和图2，示出了本发明的一种非圆柱形回转件激光加工的流程示意图，具体包括如下步骤：

S10，将扫描得到的非圆柱形回转件的三维模型导入至打标软件中，再导入需要在所述非圆柱形回转件上加工的待加工图形，在所述打标软件中，将所述待加工图形分散成预设数量的加工对象后将所述加工对象贴合在所述非圆柱形回转件的三维模型的待加工位置上；

可理解地，非圆柱形回转件包括但不限于圆锥、圆台、球形合环面体等更加复杂的回转体，且非圆柱形回转件涉及到的制作材料包括但不限于塑料、陶瓷、玻璃和金属等，需要说明的是本实施例同样也适用于圆柱形回转件(圆柱体等)；非圆柱形回转件的三维模型是通过三维扫描仪将扫描得到的非圆柱形回转件中的三维数据进行模型曲面重构得到的；待加工图形被放大以PLT格式导入到打标软件中；通过在打标软件中可将至少一个待加工图形划分为预设数量的加工对象后贴合至与非圆柱形回转件的三维模型相匹配的各个待加工位置上；且加工对象对应的预设数量具体可由设定的加工对象的大小来进行决定，其中加工对象的大小越大，预设数量越少；加工对象可被理解成待加工图形中的待加工的图形内容，(待加工图形超过非圆柱形回转件的三维模型的部分不能贴合到三维模型上，从而激光设备无法对非圆柱形回转件进行正常加工，因此在本实施例中将待加工图形分散成预设数量的加工对象将能避免上述无法正常加工的问题)。

S20，在所述打标软件中，确定各所述加工对象的加工顺序；

可理解地，由于打标图形已预先规定好激光设备的加工顺序(可按照打标图形的各个加工对象的分散顺序，先分散代表激光设备的第一个加工顺序)，因此分散的各个加工对象也被规定好激光设备的加工顺序。

S30，将所述非圆柱形回转件固定于旋转夹具上，并令所述非圆柱形回转件与所述非圆柱形回转件的三维模型的位置关系匹配；

可理解地，将非圆柱形回转件固定于旋转夹具上是为了防止在旋转过程中非圆柱形回转件发生松动，令非圆柱形回转件与非圆柱形回转件的三维模型的位置关系匹配才能保证激光设备在非圆柱形回转件进行均匀的激光加工。

S40，获取激光加工参数，根据所述激光加工参数以及所有所述加工对象的加工顺序确定加工路径；

可理解地，激光加工参数可以是根据加工需求和加工效果预先进行实验得到的，因此该激光加工参数可使激光设备在非圆柱形回转件的外表面加工出对应的待加工图形所需的参数，该激光加工参数可能存在多组(根据不同的激光加工效果要求，对应不同的激光加工参数。且不同非圆柱形回转件的制作材料的激光加工参数也存在部分或全部不同)；加工路径为激光设备中激光的扫描方向，需通过激光加工参数(比如一个加工对象中的两个待加工的图形内容存在一定间隔，因此需通过控制激光加工参数的旋转角度来实现等)和各个加工对象的加工顺序(加工顺序可决定激光设备激光加工非圆柱形回转件的第一个待加工位置至最后一个待加工位置)来进行确定。

进一步地，所述激光加工参数包括：加工速度100～1500mm/s，激光频率在10～90KHZ，填充间距0.005～0.1mm，激光功率为激光设备的输出功率的20％～80％。优选地，在所述非圆柱形回转件的制作材料为玻璃(酒杯)时，所述激光加工参数包括：加工速度350mm/s，频率在10KHZ，填充间距0.01mm，激光功率为激光设备的输出功率的50％。优选地，在所述非圆柱形回转件的制作材料为塑料时，所述激光加工参数包括：加工速度1200mm/s，频率在35KHZ，填充间距0.04mm，激光功率为激光设备的输出功率的60％。

本实施例在上述激光加工参数下，可以在最终完成打标之后，使得激光加工完成后的非圆柱形回转件表面不会出现加工不均匀现象(包括颜色、深度等)，整个非圆柱形回转件不会出现明显的拼接痕迹的问题，如此，可以获得理想的打标图形的外观效果。

S50，控制激光设备根据所述激光加工参数发射激光，并通过所述激光根据所述加工路径对所述非圆柱形回转件上的所述待加工位置上的每一个所述加工对象进行激光加工，且通过所述激光设备的3D变焦模块7令所述激光的焦点在激光加工过程中始终位于当前激光加工的所述加工对象对应的所述非圆柱形回转件表面上，以最终获取激光加工有所述待加工图形的所述非圆柱形回转件。

可理解地，激光设备包括但不限于3D变焦模块7、激光器系统8、振镜扫描系统9和全反镜10等；3D变焦模块7是通过音圈电机控制模块内光学镜片移动距离，改变F-Theta镜下的工作距离，使激光的焦点的位置随非圆柱形回转件表面高度而变化，确保表面是聚焦加工；激光器系统8是激光设备的核心，可发射高能量激光束，从而可实现激光加工的目的；振镜扫描系统9将激光入射到两个反射镜上(用计算机控制反射镜的反射角度)，因此两个反射镜可分别沿X、Y轴进行扫描，进而可达到激光的偏转，并且使具有一定功率密度的激光的焦点在待加工物体的材料上按所需的要求进行运动；全反镜10能使激光发生全部反射，可改变激光方向(在本发明中激光与非圆柱形回转件上的加工面垂直)；激光加工具体指的是激光打标、激光打孔、激光切割和激光划线等。

进一步地，激光设备为纳秒激光器，其中，纳秒激光器为纳秒紫外激光器、纳秒红外激光器或纳秒绿光激光器中的任意一种。

在本实施例中，通过控制激光设备根据加工路径对非圆柱形回转件上的待加工位置上的每一个加工对象进行激光加工，且每个加工对象中都有衔接关系(通过加工路径确定衔接关系)，因此非圆柱形回转件的外表面(也即外表面中的加工面)上不会出现明显拼接痕迹，同时控制激光的焦点在激光加工过程中始终位于当前激光加工的加工对象对应的非圆柱形回转件的外表面上，也即让每个加工对象对应的非圆柱形回转件的外表面都处于正焦位置加工，因此本实施例在非圆柱形回转件外表面不会出现加工不均匀现象。并在待加工图形幅面较大时，将该待加工图形拆分成更小的加工对象去分别加工。由于每个加工对象都是在振镜(振镜位于振镜扫描系统中)正下方加工，激光几乎是垂直入射，因此不会出现很明显的变形情况。

进一步地，所述将所述非圆柱形回转件固定于旋转夹具之前，还包括：

根据通过三维扫描仪扫描得到的非圆柱形回转件的三维模型，确定与所述非圆柱形回转件的三维模型适配的旋转夹具；

通过安装在工作台面上的已确定的所述旋转夹具夹紧所述非圆柱形回转件，且安装在所述旋转夹具上的所述非圆柱形回转件可绕其中心轴旋转。

可理解地，由于非圆柱形回转件存在不同形状，因此在激光加工过程中使用的旋转夹具会存在一定的差别。本实施例使用与非圆柱形回转件的三维模型适配的旋转夹具是为了保证旋转夹具能完全与非圆柱形回转件相适合，从而能保证旋转夹具能很好固定非圆柱形回转件，也能避免对非圆柱形回转件的表面造成损伤；且安装在工作台面上的旋转夹具夹紧非圆柱形回转件后可绕其中心轴旋转是为了让激光设备对非圆柱形回转件进行均匀的激光加工。

进一步地，请参阅图2，所述旋转夹具6包括用于保持同心度的快速卡盘1、安装在所述快速卡盘1正上方且用于对所述非圆柱形回转件2进行固定的快速定位块3，以及用于去除所述非圆柱形回转件2在加工过程中产生的废弃物的柔性吹嘴4；

所述工作台面上安装有伺服电机5，所述旋转夹具6连接于所述伺服电机5，所述伺服电机5驱动所述旋转夹具6，以带动所述非圆柱形回转件2按照根据所述加工顺序确定的旋转角度旋转。

可理解地，快速卡盘1是为了保持伺服电机5中的旋转轴与非圆柱形回转件2的同心度，从而可以使激光设备按照旋转角度去实现旋转激光加工；快速定位块3是用于固定非圆柱形回转件2，保证在旋转激光加工过程中不会发生松动的现象，进而保证不影响到激光加工的效果；柔性吹嘴4可吹走激光加工过程中产生的颗粒、粉尘、烟雾、灰尘等，从而可避免遮挡激光，也避免造成加工效果不均匀的现象，也可通过吹出氮气、氩气等保护气体，从而可避免激光设备中的加工区域发生严重的氧化的现象。

进一步地，所述工作台面上还设有用于吸取灰尘的吸气装置。可理解地，激光加工过程中产生的大量粉尘或烟尘等，对人体健康和环境都造成极大危害，因此可通过安装于工作台面上的吸气装置进行吸取。

进一步地，所述通过所述激光根据所述加工路径对所述非圆柱形回转件上的所述待加工位置上的每一个所述加工对象进行激光加工，且通过所述激光设备的3D变焦模块令所述激光的焦点在激光加工过程中始终位于当前激光加工的所述加工对象对应的所述非圆柱形回转件表面上，包括：

根据所述待加工图形的所述加工路径确定所述激光在所述非圆柱形回转件的中心轴(在本发明中，激光在与中心轴平行的轴线上移动亦可)上的移动路径；

根据所述待加工图形的所述加工路径确定所述非圆柱形回转件绕其中心轴旋转的旋转角度；

令激光设备的3d变焦模块根据所述待加工图形的所述加工路径中的每一个坐标点对应的所述非圆柱形回转件的表面高度自动计算内部光学镜片移动距离，以便确定所述待加工图形的所述加工路径中每一个坐标点对应的焦点位置；

在通过所述激光对所述非圆柱形回转件上的一个所述加工对象进行激光加工时，根据所述移动路径令所述激光设备发射所述激光在所述非圆柱形回转件的中心轴上移动，同时根据所述旋转角度令所述非圆柱形回转件绕其中心轴旋转，同时令所述激光设备的3D变焦模块根据加工路径中每一个坐标点对应的焦点位置调整所述激光的焦点，以使得所述激光的焦点在激光加工过程中始终位于当前激光加工的所述加工对象对应的所述非圆柱形回转件表面上。

具体地，首先在打标软件中建立平面坐标系，其中，设定非圆柱形回转件的三维模型的中心轴为Y方向，设定与三维模型的中心轴垂直的方向为X方向；然后根据加工对象(由于一个加工对象可被理解成待加工图形中的待加工的图形内容的一部分，因此每一个加工对象对应的待加工的图形内容中至少存在一个待加工位置)对应的加工顺序确定待加工图形的加工路径(比如，一个待加工图形存在四个加工对象，分别为加工对象a、加工对象b，加工对象c和加工对象d，按照加工顺序为加工对象a-加工对象b-加工对象c-加工对象d，因此总的待加工图形的加工路径可以为a-b-c-d，在此提到的a、b、c和d为上述提到的待加工位置。其中，对象加工路径包括该加工对象在平面坐标系中的x、y坐标值，以及在一个加工对象移动到另一个加工对象时伺服电机需要旋转的旋转角度。在加工对象a移动至移动对象b时，此时需将加工对象a和加工对象b的x坐标设置为0，y坐标与原待加工图形分散后加工对象a和加工对象b的y坐标保持一致，从而根据加工对象a和加工对象b之间的间隔调整旋转角度，以便与原待加工图形一致，具体旋转角度的计算可查看下面方法)；接着根据待加工图形的加工路径确定激光在非圆柱形回转件的中心轴上的移动路径以及绕其中心轴旋转的旋转角度(由于非圆柱形回转件可以绕中心轴旋转，因此激光在非圆柱形回转件上的移动的最优路径是保持与非圆柱形回转件的中心轴重合或者平行，且由于非圆柱形回转件上激光移动的路径为沿曲面移动，因此跟随激光的移动路径，在该激光对应的非圆柱形回转件上的坐标点的表面高度确定该坐标点对应的焦点位置，并据此进行变焦)；最后可根据打标图形的加工路径确定非圆柱形回转件绕其中心轴旋转的旋转角度，因此可将旋转角度与激光的焦点结合起来运用。在一实施例中，上述提到的待加工图形的加工路径中的加工对象a至加工对象b，假设当前位于待加工位置a上，且待加工位置a(对应加工对象a)所在的坐标为(0，1)，下一个将待加工位置b(对应加工对象b)所在的坐标为(2，3),此时，从待加工位置a切换到待加工位置b时，首先需要确定非圆柱形回转件的旋转角度，同时确定激光在非圆柱形回转件的中心轴上的移动路径(该实施例中，假设激光在与中心轴重合的轴上移动，也即，在平面坐标系中，激光始终在Y轴上移动)；由于当前待加工位置a的坐标为(0，1)，待加工位置b坐标为(2，3)，此时，非圆柱形回转件需要将待加工位置b旋转至中心轴位置，再令激光在中心轴上移动至待加工位置b，以便于激光对准待加工位置b，由此可知，从待加工位置a切换到待加工位置b时，非圆柱形回转件的旋转角度为当前待加工位置b对应的坐标点的X坐标由2切换至0时，非圆柱形回转件绕Y轴旋转所对应的旋转角度；作为优选地，该旋转角度可以根据以下方法求值：首先，确定非圆柱形回转件在待加工位置b坐标点处与X轴平行的截面的宽度X1(代表待加工位置b坐标点处的截面直径)，再确定待加工位置b坐标点的X坐标的移动距离X2(也即在本实施例中X2＝2-0＝2，代表从待加工位置a坐标点旋转到待加工位置b坐标点在非圆柱形回转件外表面要移动的弧长)，之后，旋转角度为A＝X2*360°/X1*Π，且非圆柱形回转件绕Y轴自坐标点(2，3)朝向坐标点(0，3)旋转。而激光在非圆柱形回转件的中心轴上的移动路径为自坐标点(0,1)移动至(0,3)；此时，由于非圆柱形回转件的表面为曲面，激光自坐标点(0,1)移动至(0,3)之后，两个坐标点对应的非圆柱形回转件的表面高度并不一样，因此移动之后的激光的焦点位置可能并不位于非圆柱形回转件的表面上，因此，需要确定待加工图形的加工路径中的对应于待加工位置b的坐标点的非圆柱形回转件的表面高度，并根据所述表面高度确定该坐标点对应的焦点位置，也即，对激光进行调焦，以使得移动之后的激光的焦点位置位于非圆柱形回转件的外表面上

本实施例中通过控制激光的焦点在激光加工过程中始终位于当前激光加工的加工对象对应的非圆柱形回转件的外表面上，也即让每个加工对象在对应的非圆柱形回转件的外表面都处于正焦位置加工，因此本实施例在非圆柱形回转件外表面不会出现加工不均匀现象。另外将激光3d变焦与旋转打标结合起来，在加工对象幅面较大时，该待加工图形拆分成更小的加工对象去分别加工，通过控制旋转角度，使各加工对象之间的间隔与待加工图形一致。由于每个加工对象都是在振镜(振镜位于振镜扫描系统中)正下方加工，激光几乎是垂直入射，因此不会出现很明显的变形情况。

进一步地，所述以最终获取加工有所述待加工图形的所述非圆柱形回转件之后，还包括：

获取通过摄像设备拍摄的通过激光加工之后所述非圆柱形回转件的所述待加工位置的加工图形；

判断所述加工图形是否符合所述待加工图形；

若所述加工图形符合所述待加工图形，则将所述加工元件通过预设的转移设备转移至预设存放位置；

若所述加工图形不符合所述待加工图形，则在确认所述激光加工参数有误时，则根据预设规则重新调整所述激光加工参数，令所述激光设备以重新调整后的所述激光加工参数运行。

可理解地，由于激光设备可能会收到外力因素(激光头被人为偏移等情况)和内部因素(激光头中的器件发生老化等情况、激光设备的设备能力不足、激光加工参数设置不合理)的影响或者激光设备中的激光受到环境因素(温度过高等情况)的影响等其他因素，从而激光设备在对非圆柱形回转件进行打标的过程中，会导致已通过激光加工的内容(即通过摄像设备拍摄的加工图形)与待加工图形不一致；具体地，判断加工图形是否符合待加工图形，并在符合的情况下，将非圆柱形回转件通过预设的转移设备(通过机械手臂或者通过机械手臂将非圆柱形回转件放入运输带)转移至预设组装位置(可储藏或二次加工非圆柱形回转件的位置)，在不符合的情况下，在通过人为依次排除以上提到的各个因素后，服务器确认不一致的原因为激光加工参数设置不合理(即提到的激光加工参数有误)时，此时服务器需根据预设规则(此预设规则可以随机确定下一个新的激光加工参数或者在所有激光加工参数中的一个最好效果的激光加工参数，此新的激光加工参数能达到与待加工图形对应的激光加工的效果，且此新的激光加工参数与原先的激光加工参数是由多次实验得到的数据，但原先的激光加工参数并不适用于此次激光打标)重新调整激光加工参数，且重新调整后的激光加工参数被用于下一个非圆柱形回转件的激光加工。

在本实施例中，通过去判断加工图形是否符合待加工图形，能保证已通过激光加工的内容(加工图形)是否满足于加工需求(待加工图形)；在确认不一致的原因是激光加工参数有误，则激光设备将不继续使用此激光加工参数，而将使用新的激光加工参数，从而保证后续其他相同形状的非圆柱形回转件使用新的激光加工参数后，能减少废品率，并提高加工效率。

进一步地，所述判断所述加工图形是否符合所述待加工图形，包括：

将所述加工图形划分为多个均等大小的第一像素点；

获取所述加工图形与所述待加工图形的尺寸比例后，按照所述尺寸比例将所述待加工图形的尺寸调整至与所述加工图形一致；

按照所述第一像素点的大小将所述待加工图形划分为多个均等大小所述第二像素点；

判断所述第二像素点和所述第一像素点的数量是否相同；

若所述第二像素点和所述第一像素点的数量相同，则确认所述加工图形符合所述待加工图形。

可理解地，像素是组成图象的最基本单元要素，也指在一个数字序列表示的图像中的一个最小单位，可以被作为像素点；具体地，在图像被划分的过程中，像素点已被划分一个明确位置和分配的色彩数值，待加工图形也可以在打标软件中预先设置好尺寸，服务器在获取到加工图形的尺寸后，可以计算加工图形与待加工图形的尺寸比例，可以按照计算出来的尺寸比例将待加工图形的尺寸调整至与加工图形的尺寸一致(应在加工图形与待加工图形分辨率为一致的前提下，由于分辨率是指在长和宽的两个方向上各拥有的像素点个数，即在加工图形与待加工图形的分辨率不相同时，会影响到第一像素点与第二像素点是否相同的问题)，并将待加工图形按照第一像素点的大小划分为多个均等大小第二像素点后，再判断第二像素点与第一像素点的数量是否相同(在相同分辨率下的加工图形和待加工图形，服务器并不能保证一副图像由无数个像素点构成，只能保证在长和宽的两个方向上由无数个像素点构成，即第二像素点与第一像素点的数量可能存在不相同的情况或者由于服务器问题，服务器并不能保证相同分辨率下加工图形和待加工图形的长和宽的两个方向的像素点的数量是否一致，划分的第二像素点的大小过大或者过小)，最后根据第二像素点与第一像素点的数量是否相同的情况来确定待加工图形与加工图形是否一致(可先判断加工图形和待加工图形的长和宽的两个方向第二像素点的数量与第一像素点的数量)。

本发明还提供一种非圆柱形回转件激光加工系统，包括控制装置，请参阅图3，所述控制装置包括：

贴合模块11，用于将扫描得到的非圆柱形回转件的三维模型导入至打标软件中，再导入需要在所述非圆柱形回转件上加工的待加工图形，在所述打标软件中，将所述待加工图形分散成预设数量的加工对象后将所述加工对象贴合在所述非圆柱形回转件的三维模型的待加工位置上；

第一确定模块12，用于在所述打标软件中，确定各所述加工对象的加工顺序；

匹配模块13，用于将所述非圆柱形回转件水平固定于旋转夹具上，并令所述非圆柱形回转件与所述非圆柱形回转件的三维模型的位置关系匹配；

第二确定模块14，用于获取激光加工参数，根据所述激光加工参数以及所有所述加工对象的加工顺序确定加工路径；

获取模块15，用于控制激光设备根据所述激光加工参数发射激光，并通过所述激光根据所述加工路径对所述非圆柱形回转件上的所述待加工位置上的每一个所述加工对象进行激光加工，且通过所述激光设备的3D变焦模块令所述激光的焦点在激光加工过程中始终位于当前激光加工的所述加工对象对应的所述非圆柱形回转件表面上，以最终获取加工有所述待加工图形的所述非圆柱形回转件。

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 (10)

1.一种非圆柱形回转件激光加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

将扫描得到的非圆柱形回转件的三维模型导入至打标软件中，再导入需要在所述非圆柱形回转件上加工的待加工图形，在所述打标软件中，将所述待加工图形分散成预设数量的加工对象后将所述加工对象贴合在所述非圆柱形回转件的三维模型的待加工位置上；

在所述打标软件中，确定各所述加工对象的加工顺序；

将所述非圆柱形回转件固定于旋转夹具上，并令所述非圆柱形回转件与所述非圆柱形回转件的三维模型的位置关系匹配；

获取激光加工参数，根据所述激光加工参数以及所有所述加工对象的加工顺序确定加工路径；

控制激光设备根据所述激光加工参数发射激光，并通过所述激光根据所述加工路径对所述非圆柱形回转件上的所述待加工位置上的每一个所述加工对象进行激光加工，且通过所述激光设备的3D变焦模块令所述激光的焦点在激光加工过程中始终位于当前激光加工的所述加工对象对应的所述非圆柱形回转件表面上，以最终获取加工有所述待加工图形的所述非圆柱形回转件。

2.根据权利要求1所述的非圆柱形回转件激光加工方法，其特征在于，所述将所述非圆柱形回转件固定于旋转夹具之前，还包括：

根据通过三维扫描仪扫描得到的非圆柱形回转件的三维模型，确定与所述非圆柱形回转件的三维模型适配的旋转夹具；

通过安装在工作台面上的已确定的所述旋转夹具夹紧所述非圆柱形回转件，且安装在所述旋转夹具上的所述非圆柱形回转件可绕其中心轴旋转。

3.根据权利要求2所述的非圆柱形回转件激光加工方法，其特征在于，所述旋转夹具包括用于保持同心度的快速卡盘、安装在所述快速卡盘正上方且用于对所述非圆柱形回转件进行固定的快速定位块，以及用于去除所述非圆柱形回转件上加工过程中产生的废弃物的柔性吹嘴；

所述工作台面上安装有伺服电机，所述旋转夹具连接于所述伺服电机，所述伺服电机驱动所述旋转夹具，以带动所述非圆柱形回转件按照根据所述加工顺序确定的旋转角度旋转。

4.根据权利要求1所述的非圆柱形回转件激光加工方法，其特征在于，所述激光设备为纳秒激光器，其中，所述纳秒激光器为纳秒紫外激光器、纳秒红外激光器或纳秒绿光激光器中的任意一种。

5.根据权利要求2所述的非圆柱形回转件激光加工方法，其特征在于，所述工作台面上还设有用于吸取灰尘的吸气装置。

6.根据权利要求1所述的非圆柱形回转件激光加工方法，其特征在于，所述激光加工参数包括：加工速度100～1500mm/s，激光频率在10～90KHZ，填充间距0.005～0.1mm，激光功率为所述激光设备的输出功率的20％～80％。

7.根据权利要求1所述的非圆柱形回转件激光加工方法，其特征在于，所述通过所述激光根据所述加工路径对所述非圆柱形回转件上的所述待加工位置上的每一个所述加工对象进行激光加工，且通过所述激光设备的3D变焦模块令所述激光的焦点在激光加工过程中始终位于当前激光加工的所述加工对象对应的所述非圆柱形回转件表面上，包括：

根据所述待加工图形的所述加工路径确定所述激光在所述非圆柱形回转件的中心轴上的移动路径；

根据所述待加工图形的所述加工路径确定所述非圆柱形回转件绕其中心轴旋转的旋转角度；

令激光设备的3d变焦模块根据所述待加工图形的所述加工路径中的每一个坐标点对应的所述非圆柱形回转件的表面高度，自动计算内部光学镜片移动距离，以便确定所述待加工图形的所述加工路径中每一个坐标点对应的焦点位置；

在通过所述激光对所述非圆柱形回转件上的一个所述加工对象进行激光加工时，根据所述移动路径令所述激光设备发射所述激光在所述非圆柱形回转件的中心轴上移动，同时根据所述旋转角度令所述非圆柱形回转件绕其中心轴旋转，同时令所述激光设备的3D变焦模块根据加工路径中每一个坐标点对应的焦点位置调整所述激光的焦点，以使得所述激光的焦点在激光加工过程中始终位于当前激光加工的所述加工对象对应的所述非圆柱形回转件表面上。

8.根据权利要求1所述的非圆柱形回转件激光加工方法，其特征在于，所述以最终获取加工有所述待加工图形的所述非圆柱形回转件之后，还包括：

获取通过摄像设备拍摄的通过激光加工之后所述非圆柱形回转件的所述待加工位置的加工图形；

判断所述加工图形是否符合所述待加工图形；

若所述加工图形符合所述待加工图形，则将所述加工元件通过预设的转移设备转移至预设存放位置；

若所述加工图形不符合所述待加工图形，则在确认所述激光加工参数有误时，则根据预设规则重新调整所述激光加工参数，令所述激光设备以重新调整后的所述激光加工参数运行。

9.根据权利要求8所述的非圆柱形回转件激光加工方法，其特征在于，所述判断所述加工图形是否符合所述待加工图形，包括：

将所述加工图形划分为多个均等大小的第一像素点；

获取所述加工图形与所述待加工图形的尺寸比例后，按照所述尺寸比例将所述待加工图形的尺寸调整至与所述加工图形一致；

按照所述第一像素点的大小将所述待加工图形划分为多个均等大小所述第二像素点；

判断所述第二像素点和所述第一像素点的数量是否相同；

若所述第二像素点和所述第一像素点的数量相同，则确认所述加工图形符合所述待加工图形。

10.一种非圆柱形回转件激光加工系统，其特征在于，包括控制装置，所述控制装置包括：

贴合模块，用于将扫描得到的非圆柱形回转件的三维模型导入至打标软件中，再导入需要在所述非圆柱形回转件上加工的待加工图形，在所述打标软件中，将所述待加工图形分散成预设数量的加工对象后将所述加工对象贴合在所述非圆柱形回转件的三维模型的待加工位置上；

第一确定模块，用于在所述打标软件中，确定各所述加工对象的加工顺序；

匹配模块，用于将所述非圆柱形回转件固定于旋转夹具上，并令所述非圆柱形回转件与所述非圆柱形回转件的三维模型的位置关系匹配；

第二确定模块，用于获取激光加工参数，根据所述激光加工参数以及所有所述加工对象的加工顺序确定加工路径；

获取模块，用于控制激光设备根据所述激光加工参数发射激光，并通过所述激光根据所述加工路径对所述非圆柱形回转件上的所述待加工位置上的每一个所述加工对象进行激光加工，且通过所述激光设备的3D变焦模块令所述激光的焦点在激光加工过程中始终位于当前激光加工的所述加工对象对应的所述非圆柱形回转件表面上，以最终获取加工有所述待加工图形的所述非圆柱形回转件。

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