CN112872579B

CN112872579B - 激光加工的控制方法、装置、设备及计算机存储介质

Info

Publication number: CN112872579B
Application number: CN202011549099.2A
Authority: CN
Inventors: 黄鑫; 王自; 韩冰; 段艺华; 康博
Original assignee: Xi'an Zhongke Weijing Photon Technology Co ltd
Current assignee: Xi'an Zhongke Weijing Photon Technology Co ltd
Priority date: 2020-12-24
Filing date: 2020-12-24
Publication date: 2022-09-30
Anticipated expiration: 2040-12-24
Also published as: CN112872579A

Abstract

本发明实施例公开了一种激光加工的控制方法、装置、设备及计算机存储介质；该方法包括：设计一具有通带内频率分量的延时一致性质的解耦滤波器；基于同轴气嘴出光口径对振镜的扫描范围的约束，规划激光光束加工轨迹的速度策略；根据所述速度策略基于低通截止频率与所述振镜的扫描范围之间的反向相关性，设置所述解耦滤波器的低通截止频率；利用设置完毕的最优解耦滤波器将激光光束加工轨迹分解为联动的伺服平台轨迹和振镜轨迹。

Description

激光加工的控制方法、装置、设备及计算机存储介质

技术领域

本发明实施例涉及激光加工技术领域，尤其涉及一种激光加工的控制方法、装置、设备及计算机存储介质。

背景技术

由于激光加工技术具有非接触式加工的优势，因此在对薄硬材料的加工领域应用广泛，当激光加工技术应用于在诸如陶瓷基板等硬脆材料上加工高深径比微小孔的过程中，例如在0.3mm～0.5mm厚度的陶瓷基板上激光加工直径为0.1mm的微小孔，不可避免会在微小孔内产生残渣或等离子化流体物质，从而影响加工的精度。针对上述现象，通常采用的措施是配合同轴吹气的方式，通过气嘴喷出的高压保护气体将微小孔内部的残渣及等离子体带出，同时起到冷却作用。

但是，目前相关技术中所采用的激光加工工艺通常将伺服平台与扫描振镜二者进行联动控制，具体来说，通过将激光光束加工轨迹经过低通滤波解耦算法分解为驱动伺服平台运动的指令信号和控制扫描振镜运动的指令信号，通过二者的联动以实现高速、高效率的激光加工。但由于伺服平台与扫描振镜二者联动加工过程中，常规的低通滤波解耦算法分解至扫描振镜的轨迹范围过大，结合前述配合同轴吹气的激光加工方式，导致在激光加工过程中，无法保证激光扫描光束与气嘴的同轴一致性，导致出现同轴气嘴对扫描区域出现挡光干涉现象。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例期望提供一种激光加工的控制方法、装置、设备及计算机存储介质；通过将扫描振镜的轨迹范围进限制在同轴气嘴的通光口径以内，避免出现同轴吹气气嘴对扫描区域进行挡光干涉的问题，同时不降低微小孔的加工效率。

本发明实施例的技术方案是这样实现的：

第一方面，本发明实施例提供了一种激光加工的控制方法，所述方法包括：

设计一具有通带内频率分量的延时一致性质的解耦滤波器；

基于同轴气嘴出光口径对振镜的扫描范围的约束，规划激光光束加工轨迹的速度策略；

根据所述速度策略基于低通截止频率与所述振镜的扫描范围之间的反向相关性，设置所述解耦滤波器的低通截止频率；

利用设置完毕的最优解耦滤波器将激光光束加工轨迹分解为联动的伺服平台轨迹和振镜轨迹。

第二方面，本发明实施例提供了一种激光加工的控制装置，所述装置包括：设计部分，规划部分、设置部分和分解部分；其中，

所述设计部分，经配置为设计一具有通带内频率分量的延时一致性质的解耦滤波器；

所述规划部分，经配置为基于同轴气嘴出光口径对振镜的扫描范围的约束，规划激光光束加工轨迹的速度策略；

所述设置部分，经配置为根据所述速度策略基于低通截止频率与所述振镜的扫描范围之间的反向相关性，设置所述解耦滤波器的低通截止频率；

所述分解部分，经配置为利用设置完毕的最优解耦滤波器将激光光束加工轨迹分解为联动的伺服平台轨迹和振镜轨迹。

第三方面，本发明实施例提供了一种计算设备，所述设备包括：通信接口，存储器和处理器；其中，

所述通信接口，用于在与其他外部网元之间进行收发信息过程中，信号的接收和发送；

所述存储器，用于存储能够在所述处理器上运行的计算机程序；

所述处理器，用于在运行所述计算机程序时，执行权利要求1至5任一项所述激光加工的控制方法的步骤。

第四方面，本发明实施例提供了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有激光加工的控制程序，所述激光加工的控制程序被至少一个处理器执行时实现第一方面所述激光加工的控制方法的步骤。

本发明实施例提供了一种激光加工的控制方法、装置、设备及计算机存储介质；通过设计通带内频率分量的延时一致的解耦滤波器以保证振镜轨迹对称均衡，为振镜轨迹提供了最短扫描路径；利用速度规划策略保证在伺服平台轨迹运行至每个待加工孔的近似圆心处平衡画圆；基于反向相关性设置解耦滤波器的低通截止频率以缩小振镜的扫描范围；结合以上三个特征所获得的解耦滤波器，当激光光束加工轨迹基于该解耦滤波器进行分解时，能够保证振镜轨迹中所体现的扫描范围约束在在同轴气嘴的通光口径以内，避免出现同轴气嘴对扫描区域进行挡光干涉的现象。

附图说明

图1为能够实现本发明实施例技术方案的激光加工设备；

图2为本发明实施例提供的一种激光加工的控制方法流程示意图；

图3为本发明实施例提供的截止频率为20Hz的Bessel低通滤波器的群延迟曲线示意图；

图4为本发明实施例提供的激光光束加工轨迹以及解耦滤波器不采用Bessel低通滤波器时的伺服平台轨迹示意图；

图5为本发明实施例提供的在伺服平台与扫描振镜联动过程中所对应的扫描振镜轨迹示意图；

图6为本发明实施例提供的经Bessel低通滤波器滤波所获得扫描振镜轨迹示意图；

图7为本发明实施例提供的示例性速度曲线示意图；

图8为本发明实施例提供的激光光束加工轨迹的速度曲线示意图；

图9为本发明实施例提供的激光光束加工轨迹以及利用解耦滤波器进行解耦之后所得到的伺服平台的位移曲线示意图；

图10为图9中所述伺服平台的速度曲线示意图；

图11为图9所述的激光光束加工轨迹经滤波器解耦所获得的扫描振镜轨迹位移曲线示意图；

图12为本发明实施例提供的对同一孔位扫描3遍的激光光束加工轨迹的扫描轨迹速度曲线示意图；

图13为图12所示的速度曲线示意图中的局部展宽图；

图14为本发明实施例提供的对同一孔位扫描3遍后的激光光束加工轨迹和伺服平台轨迹示意图；

图15为图14中实线框所示部分的局部放大示意图；

图16为本发明实施例提供的一种控制激光加工方法的实施流程示意图；

图17为采用本发明实施例所提出的方法进行实验测试的结果示意图；

图18为本发明实施例提供的一种激光加工的控制装置的组成示意图；

图19为本发明实施例提供的另一种激光加工的控制装置的组成示意图；

图20为为本发明实施例提供的一种计算设备的具体硬件结构示意图。

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。

参见图1，其示出了能够实施本发明实施例技术方案的一种激光加工设备1，可以理解地，图1中仅示例性地示出与技术方案相关的组件和细节，并未示出激光加工设备的其他可能具有的组件和细节，也并未对具体的加工工艺参数做限定。如图1所示，该激光加工设备1可以包括：激光器11；由X轴反射镜13、X轴驱动电机14、Y轴反射镜15和Y轴驱动电机16组成的二维扫描振镜，以下称为扫描振镜或振镜；场镜17；同轴气嘴18；伺服平台20；伺服电机21；具体地说，激光器11能够发出如实线单向箭头所示的激光光束12；该激光光束12经X轴反射镜13、Y轴反射镜15反射并引导传输路径后进入场镜17形成聚焦光斑后投射到待加工的工件19表面，以实现对该工件19的激光加工，同时同轴气嘴18对工件19的加工区域吹出保护气体，如虚线所示，其气嘴口径大小决定了加工区域的吹气范围；X轴反射镜13和Y轴反射镜15的镜片偏转角度分别由X轴驱动电机14和Y轴驱动电机16调节以控制激光光束按设定路径进行扫描；工件19置于伺服平台20之上，由伺服电机21控制伺服平台20在如双向箭头所示的X、Y方向做平面运动，从而带动工件19运动。

对于图1所示的激光加工设备中的扫描振镜来说，通常是通过X轴和Y轴驱动电机分别调节X轴和Y轴反射镜片的偏转角度来引导激光光束路径传输并将激光光束投射到待加工的工件表面，从而实现对工件的激光扫描加工。与常规的激光光源固定，仅通过控制伺服平台运动进而带动待加工工件运动的传统激光加工方法相比，图1所示的激光加工设备具有超越伺服平台运动的速度及加速度，响应更快，可实现更高的激光加工速度。

在目前利用图1所示的激光加工设备进行激光加工过程中，为了提高激光加工效率，常规方案中会将将伺服平台与扫描振镜进行联动控制，也就是说，将激光光束加工轨迹经过低通滤波解耦算法分解为驱动伺服平台运动的指令信号和控制扫描振镜运动的指令信号，通过二者的联动以实现高速、高效率的激光加工。但在伺服平台与扫描振镜二者联动加工过程中，由于不需要考虑同轴气嘴的口径，因此在联动时不需要对扫描振镜的扫描范围进行限制，从而会因为扫描振镜的扫描范围较大直至超出同轴气嘴的出光口径，进而导致同轴气嘴对扫描振镜的扫描区域出现挡光干涉的现象。

针对上述问题，本发明实施例期望能够对伺服平台与扫描振镜联动时扫描振镜的轨迹范围进行限制，以使得扫描振镜的轨迹范围控制在同轴气嘴的通光口径以内，避免出现同轴气嘴对扫描区域进行挡光干涉的现象。基于此，参见图2，其示出了本发明实施例提供的一种激光加工的控制方法流程，所述方法包括：

S201：设计一具有通带内频率分量的延时一致性质的解耦滤波器；

S202：基于同轴气嘴出光口径对振镜的扫描范围的约束，规划激光光束加工轨迹的速度策略；

S203：根据所述速度策略基于低通截止频率与所述振镜的扫描范围之间的反向相关性，设置所述解耦滤波器的低通截止频率；

S204：利用设置完毕的最优解耦滤波器将激光光束加工轨迹分解为联动的伺服平台轨迹和振镜轨迹。

基于上述技术方案，通过设计通带内频率分量的延时一致的解耦滤波器以保证振镜轨迹对称均衡，为振镜轨迹提供了最短扫描路径；利用速度规划策略保证在伺服平台轨迹运行至每个待加工孔的近似圆心处平衡画圆；基于反向相关性设置解耦滤波器的低通截止频率以缩小振镜的扫描范围；结合以上三个特征所获得的解耦滤波器，当激光光束加工轨迹基于该解耦滤波器进行分解时，能够保证振镜轨迹中所体现的扫描范围约束在在同轴气嘴的通光口径以内，避免出现同轴气嘴对扫描区域进行挡光干涉的现象。

针对图2所示的技术方案，在一些示例中，所述设计一具有通带内频率分量的延时一致性质的解耦滤波器，包括：将所述解耦滤波器设计为具有最大平坦群延时的贝塞尔Bessel低通滤波器。

对于上述示例，需要说明的是，解耦滤波器通常被设计为低通滤波器，如果解耦滤波器的通带内频率分量的延时一致，伺服平台轨迹所对应的整个低频通带内的相频响应近似线性，群延时恒定，使得伺服平台轨迹在通带内保持了低频轨迹形状。将激光光束轨迹经过常量延时补偿后，与伺服平台轨迹作差即可得到与平台轨迹同步的振镜轨迹。以本示例优选的具有最大平坦群延时的贝塞尔Bessel低通滤波器为例，其最小相位传递函数如下所示：

其中θ_n(s)为反向Bessel多项式，ω₀为低通截止频率。

以3阶Bessel低通滤波器为例，其最小相位传递函数可如下表示：

其相频响应可以被表示为：

其群延时D(ω)为相频响应曲线的导数如下表示：

将上述D(ω)进行泰勒级数展开可得：

根据上述展开的泰勒级数，可以注意到：3阶Bessel低通滤波器的一阶展开项ω²和二阶展开项ω⁴均为0，这是N阶Bessel低通滤波器的群延迟的一般特性，在群延迟的前N-1阶级数展开的项为0，因而ω＝0附近群延迟的平坦度得以最大化。

参见图3，其示出了截止频率为20Hz的Bessel低通滤波器的群延迟曲线，从图3可以看出，在0～20Hz的通频带内的群延迟为常量，即群延迟恒定；可以理解地，在伺服平台与扫描振镜二者联动的扫描制孔过程中，扫描振镜可实现高速、高频的运动，而伺服平台可实现低速、低频的运动；因此，激光光束加工轨迹经Bessel低通滤波器解耦后的伺服平台轨迹在对应的整个低频通带内群延迟恒定，其相频响应近似线性，即伺服平台运动轨迹在低频通带内保持了固定的轨迹形状；将激光光束加工轨迹经过Bessel低通滤波器的缓冲区实现一致的信号延迟后与伺服平台运动轨迹相减所得到的差值即为扫描振镜轨迹；需要说明的是，激光光束加工轨迹在缓冲区的延迟时间与伺服平台运动轨迹经低通滤波的滞后时间一致，即得到的扫描振镜轨迹与伺服平台运动轨迹同步进行，以实现两者的联动。

基于以上内容，本发明实施例所选择的Bessel低通滤波器的优势可通过图4至图6示出。参见图4所示的激光光束加工轨迹以及解耦滤波器不采用Bessel低通滤波器时的伺服平台轨迹示意图，在图4中，轨迹1为激光光束加工轨迹，轨迹2为经非Bessel低通滤波器滤波所获得的伺服平台轨迹；光标1为伺服平台在当前采集时刻所处位置，光标2为扫描振镜在当前采集时刻所处位置；从图4可以看出：伺服平台轨迹正处于从下向上的圆形扫描区域，而扫描振镜轨迹则处于由上向下的直线跳转区域。参见图5所示的在伺服平台与扫描振镜联动过程中所对应的扫描振镜轨迹，从图5可以看出：扫描振镜轨迹在X方向的范围为-8mm～5mm之间，在Y方向的范围为-40mm～30mm之间，与伺服平台当前采集时刻所处位置之间不具备对称性，且扫描振镜轨迹范围较大。参见图6所示的经Bessel低通滤波器滤波所获得扫描振镜轨迹，将图6与图5相比较可以看出：采用通频带内恒定群延时的Bessel低通滤波器进行滤波之后，扫描振镜轨迹在X方向的范围为-2mm～1mm之间，在Y方向的范围为-2mm～2mm之间，缩小了扫描振镜轨迹范围，并且该轨迹相对于伺服平台位置具有均衡对称性。可以理解地，采用通频带内恒定群延迟的Bessel低通滤波器能够缩小扫描振镜轨迹的范围，是后续继续获取较小扫描振镜轨迹的重要基础和前提。

对于图2所示的技术方案，需要说明的是，在常规的不需要同轴吹气的典型加工应用场景中，在伺服平台与扫描振镜联动过程中不需要限制扫描振镜的扫描范围，扫描振镜配合远心场镜能够达到较高的制孔加工效率，此时的激光光束加工轨迹通常被规划的速度接近恒速度；在恒速度规划的情况下，由于扫描振镜的动态响应相对于伺服平台来说非常高，可以认为扫描振镜比伺服平台的加速度大很多，在利用Bessel低通滤波器解耦激光光束加工轨迹时，其滤波解耦算法将激光光束加工轨迹中曲率较高的部分分解至扫描振镜的轨迹，具体来说，在激光光束加工路径中拐弯或曲率较大位置，为了与联动扫描轨迹保持一致，所以激光光束加工轨迹中的高频成分会增加，按照低通滤波器原理，高频成分增加，就表示扫描振镜的移动量增加；从而会将大部分位移分配给扫描振镜完成，使得扫描振镜轨迹范围增大。但是当基于工艺要求需要扫描振镜配合同轴气嘴吹气工艺时，恒速度规划方式使得扫描振镜轨迹范围较大，从而超出了同轴吹气气嘴的出光口径，导致产生挡光干涉现象。基于此，在一些示例中，所述激光光束加工轨迹的速度策略为：

将整个所述激光光束加工轨迹规划为循环地依照以下顺序执行：启动、加速、均速、减速及停止。

对于上述示例，参见图7所示的示例性速度曲线示意图，图中横坐标表示时间，纵坐标表示速度，激光光束加工轨迹的速度可以被规划为：在t1时间段所示的启动-加速阶段内，轨迹速度从0开始增大到500mm/s，轨迹的位移距离为0.3mm，耗时为0.0012s；在t2时间段所示的均速阶段内，保持恒速500mm/s，轨迹的位移距离为2.4mm，耗时0.0048s；在t3时间段所示的减速-停止阶段内，轨迹速度从500mm/s减小到0，轨迹的位移距离为0.3mm，耗时同样需要0.0012s。可以理解地，均速阶段可以认为是扫描振镜的加工阶段，本发明实施例所规划的速度策略中，在进行微孔加工之前进行降速，在微孔加工完成之后再进行加速移动至下一待加工微孔。

基于上述示例，通过设计通带内恒群延时的解耦滤波器以保证扫描振镜相对伺服平台位置均衡对称，通过前述示例所规划的速度策略能够约束扫描振镜的扫描范围但并不足以确保在同轴气嘴在吹气加工过程中不发生光路干涉现象。本发明实施例进一步优选地，通过选取合适的解耦滤波器的低通截止频率来约束扫描振镜的扫描范围。对于解耦滤波器的低通截止频率来说，其能够在伺服平台与扫描振镜联动过程中控制快慢轴的位移分配，也就是控制伺服平台位移和扫描振镜位移的分类，具体来说，该解耦滤波器的低通截止频率越小，伺服平台对应的慢轴的位移被分配的越少，相应地，扫描振镜对应的快轴的位移被分配的越多；解耦滤波器的低通截止频率越大，伺服平台对应的慢轴的位移被分配的越多，相应地，扫描振镜对应的快轴的位移被分配的越少。由此可知，解耦滤波器的低通截止频率与振镜扫描范围之间具有反向相关性。基于此，对于图2所示的技术方案，在一些示例中，所述根据所述速度策略基于低通截止频率与振镜扫描范围之间的反向相关性，设置所述解耦滤波器的低通截止频率，包括：

根据所述速度策略，利用所述振镜的加工区域尺寸以及所述反向相关性确定所述解耦滤波器的低通截止频率，以使得利用所述设置完毕的解耦滤波器分解所得到的所述振镜的轨迹能够将所述振镜的扫描范围控制在同轴气嘴的通光口径以内。

对于上述示例，具体来说，设定待加工孔的位置之间的距离缩短的情况下，上述速度策略则可以被表示为启动-加速-减速-停止；以固定间隔的位移执行启动-加速-减速-停止的直线扫描轨迹运动为例，激光光束加工轨迹经过解耦算法之前的速度曲线如图8所示。参见图8，固定间隔位移为3mm，以1g的加速度可将速度加至175mm/s。通过对图8所示的速度曲线进行积分后所得到的激光光束加工轨迹如图9中的轨迹91所示，将该激光光束加工轨迹利用解耦滤波器进行解耦之后，所得到的伺服平台的位移曲线如图9中所示的轨迹92，通过将轨迹91和轨迹92进行比较可以得知：位置稳定之后的伺服平台轨迹基本是一条直线，参见图10所示的伺服平台的速度曲线可知，在0～0.3s之间，伺服平台有一段加速阶段，在经过0.3秒之后，伺服平台的速度相对稳定。通过解耦滤波器对轨迹91进行解耦之后所得到的扫描振镜轨迹如图11所示，如前所述，扫描振镜会在伺服平台的加速阶段经历非稳定状态阶段，持续时长同样为0.3秒，在此非稳定状态阶段，扫描振镜位移可达到2.4mm；在经过0.3s之后，扫描振镜的位移曲线达到稳定状态，扫描振镜位移在±0.4mm范围内波动，可以看出其轨迹的运动范围得到了限制。

需要说明的是，在加工过程中，非稳定状态通常发生在加工区域的起始时间(如图11中所示出的0～0.3s时间段内)、结束时间、以及阵列加工路径S形区域规划经过拐弯区域的时间内。虽然在该阶段伺服平台运行平稳，但是由于同轴气嘴的吹气口的尺寸限制，因此不能将滤波截止频率设置过小。

针对上述激光光束加工轨迹进行滤波解耦算法，可以得知，当低通截止频率较大时，伺服平台分配位移较多。根据低通滤波器特性可知，低通截止频率较大时，S型路径启停、直角拐弯的区域的曲率无限大，激光光束加工轨迹的高频部分较多，导致扫描振镜的扫描区域变大，因此，扫描振镜基本不需要稳定时间，扫描振镜的位移在稳定后所占的加工区域尺寸只有±0.4mm，量级基本与需要加工的孔径一致，并且伺服平台位移曲线基本和激光光束加工的扫描轨迹运行趋势重合，加减速频率和扫描轨迹一致，但是速度不会降低到0，从而保证整个加工过程连贯。

需要说明的是，上述方案及示例针对激光光束加工轨迹在启停跳转时的解耦算法进行说明，即在制孔过程中针对启动-加速-减速-停止循环过程的跳转轨迹轨迹解耦说明。但是在诸如陶瓷加工工艺中，由于工件厚度的原因需要在同一孔位进行多遍激光光束加工，以完成对该孔的穿透加工或满足盲孔要求的加工深度。当利用激光光束对某一孔位进行多遍加工时，举例来说，以200mm/s的扫描速度扫描3遍该孔位，即在该孔位增加3个圆的扫描轨迹，获得的激光光束加工轨迹在未经滤波器解耦的扫描轨迹速度曲线参见图12，其示例性地表示0～0.5s时间段内的激光光束加工轨迹的速度曲线示意图，并未显示出整个激光加工过程的速度曲线，从图12可以看出，激光光束加工的扫描轨迹的速度如前述的启动-加速-减速-停止的速度规划方式。图13为图12所示速度曲线利用虚线限制的局部区域展宽图，从图13可以看出：由于激光光束对同一孔位重复扫描3遍，因而在每次驻停位置存在3组速度均为±200mm/s的正弦速度曲线，所述驻停位置即对同一孔位扫描3遍后激光光束停止的位置。基于此，将上述图12所示的速度曲线，即激光光束对同一孔位重复扫描3遍的加工轨迹速度曲线积分后得到的激光光束加工轨迹，之后将所述激光光束加工轨迹通过Bessel低通滤波器的解耦算法分解后获取稳定状态的伺服平台曲线。参见图14，其示出了对同一孔位进行3遍激光扫描后的激光光束加工轨迹141和伺服平台轨迹142；从图14可以看出，伺服平台轨迹142不是一条直线，且伺服平台轨迹142与激光光束加工轨迹141的趋势基本重合，具体地说，伺服平台轨迹142的加减速趋势与激光光束加工轨迹141一致，并且伺服平台运动不会停止，所以扫描速度不会降为0，从而保证了整个激光加工过程的连续。图15是图14中实线框所示部分的局部放大示意图，从图15可以看出，由于对同一孔位进行3遍激光扫描使得激光光束加工轨迹141同样存在3组的正弦位移曲线。对于图15来说，虽然从整体上来看，扫描振镜被滤波器解耦算法分配的位移较小，但是当激光光束加工轨迹141运行到制孔位置后，由于被加工的微小孔相对于伺服平台的直线跳转运动来说直径非常小，而曲率很大；因此，与伺服平台轨迹141的直线加减速运动相比，扫描振镜运动仍然属于超高频运动，所以在制孔时，激光光束加工轨迹141的绝大部分位移被滤波器分解给扫描振镜完成。

对于上述技术方案及其示例，在具体实施过程中，通常无法一次性地就能够规划恰当的速度策略以及设置合适的低通截止频率，因此，在一些示例中，在利用设置完毕的最优解耦滤波器将激光光束加工轨迹分解为联动的伺服平台轨迹和所述振镜轨迹之前，所述方法还包括：

利用完成低通截止频率设置的待评估解耦滤波器对所述激光光束加工轨迹进行分解，获得待评估的振镜轨迹；

判定所述待评估的振镜轨迹是否将所述振镜的扫描范围控制在同轴气嘴的通光口径以内：

若是，则将所述待评估解耦滤波器确定为所述设置完毕的最优解耦滤波器；

否则，通过降低已规划的速度策略中的加速度和速度，和/或增加低通截止频率获得新的待评估解耦滤波器，并利用所述新的待评估解耦滤波器对所述激光光束加工轨迹进行分解，获得新的待评估的振镜轨迹，并且判定所述新的待评估的振镜轨迹是否将所述振镜的扫描范围控制在同轴气嘴的通光口径以内，直至确定获得所述最优解耦滤波器。

基于上述示例，本发明实施例所提供的一种激光加工的控制方法，其具体实施流程可以如图16所示，该具体实施流程可以包括：

S1601：设计具有通带恒定群延时性质的解耦滤波器；

S1602：根据解耦滤波器分解激光光束加工轨迹，获取第一扫描振镜轨迹；

S1603：判定第一扫描振镜轨迹是否具有对称性：如果具有，则转至S1604；否则，转至S1601以重新设计解耦滤波器；

S1604：对激光光束加工轨迹的速度以及加速度进行规划；

S1605：设置解耦滤波器的低通截止频率；

S1606：根据该低通截止频率对规划后的激光光束加工轨迹进行分解，获取第二扫描振镜轨迹；

S1607：判定第二扫描振镜轨迹是否造成同轴气嘴出现挡光干涉现象：若是，则转至S1604重新规划激光光束加工轨迹的速度以及加速度并重新设置解耦滤波器的低通截止频率；否则，说明此时规划并设计的速度方案以及解耦滤波器不会造成同轴气嘴出现挡光干涉现象，流程结束。

对于上述具体流程，需要说明的是，当出现同轴气嘴出现挡光干涉现象后，可以通过减小加速度或增大低通截止频率的方式继续降低扫描振镜的扫描范围，但其带来的后果是会随之降低激光加工效率，因此，在实施过程中，需要根据实际情况进行选取，本发明实施例对比不做赘述。

基于以上技术方案及其示例和具体实施流程，本发明实施例所提出的激光加工的控制方法，经实验测试，测试结果如图17所示，本发明实施例所提出的方案可将扫描振镜的轨迹范围约束在1.5mm同轴气嘴口径以内，从而避免出现同轴吹气气嘴对扫描区域进行挡光干涉的问题；与此同时，还能够利用伺服平台与扫描振镜二者联动可将微小孔的加工效率提升至逐圆扫描的2倍，不会造成微小孔的加工效率的显著下降。

基于前述技术方案相同的发明构思，参见图18，其示出了本发明实施例提供的一种激光加工的控制装置180，所述装置180包括：设计部分1801，规划部分1802、设置部分1803和分解部分1804；其中，

所述设计部分1801，经配置为设计一具有通带内频率分量的延时一致性质的解耦滤波器；

所述规划部分1802，经配置为基于同轴气嘴出光口径对振镜的扫描范围的约束，规划激光光束加工轨迹的速度策略；

所述设置部分1803，经配置为根据所述速度策略基于低通截止频率与所述振镜的扫描范围之间的反向相关性，设置所述解耦滤波器的低通截止频率；

所述分解部分1804，经配置为利用设置完毕的最优解耦滤波器将激光光束加工轨迹分解为联动的伺服平台轨迹和振镜轨迹。

在上述方案中，所述设计部分1801，经配置为：

将所述解耦滤波器设计为具有最大平坦群延时的贝塞尔Bessel低通滤波器。

在上述方案中，所述规划部分1802，经配置为：

将整个所述激光光束加工轨迹规划为循环地依照以下顺序执行：

启动、加速、均速、减速及停止。

在上述方案中，所述设置部分1803，经配置为根据所述速度策略，利用所述振镜的加工区域尺寸以及所述反向相关性确定所述解耦滤波器的低通截止频率，以使得利用所述设置完毕的解耦滤波器分解所得到的所述振镜的轨迹能够将所述振镜的扫描范围控制在同轴气嘴的通光口径以内。

在上述方案中，参见图19，所述装置180还包括：评估部分1805，经配置为：

利用完成低通截止频率设置的待评估解耦滤波器对所述激光光束加工轨迹进行分解，获得待评估的振镜轨迹；以及，

需要说明的是，上述装置180中的各组成部分及其示例的具体阐述，参见前述技术方案中相应的步骤阐述，在此不再赘述。

可以理解地，在本实施例中，“部分”可以是部分电路、部分处理器、部分程序或软件等等，当然也可以是单元，还可以是模块也可以是非模块化的。

另外，在本实施例中的各组成部分可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能模块的形式实现并非作为独立的产品进行销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中，基于这样的理解，本实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或processor(处理器)执行本实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

因此，本实施例提供了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有激光加工的控制程序，所述激光加工的控制程序被至少一个处理器执行时实现上述技术方案中所述激光加工的控制方法步骤。

根据上述激光加工的控制装置180以及计算机存储介质，参见图20，其示出了本发明实施例提供的一种能够实施上述激光加工的控制装置180的计算设备200的具体硬件结构，该计算设备200可以为无线装置、移动或蜂窝电话(包含所谓的智能电话)、个人数字助理(PDA)、视频游戏控制台(包含视频显示器、移动视频游戏装置、移动视频会议单元)、膝上型计算机、桌上型计算机、电视机顶盒、平板计算装置、电子书阅读器、固定或移动媒体播放器，等。计算设备200包括：通信接口2001，存储器2002和处理器2003；各个组件通过总线系统2004耦合在一起。可理解，总线系统2004用于实现这些组件之间的连接通信。总线系统2004除包括数据总线之外，还包括电源总线、控制总线和状态信号总线。但是为了清楚说明起见，在图20中将各种总线都标为总线系统2004。其中，

所述通信接口2001，用于在与其他外部网元之间进行收发信息过程中，信号的接收和发送；

所述存储器2002，用于存储能够在所述处理器2003上运行的计算机程序；

所述处理器2003，用于在运行所述计算机程序时，执行以下步骤：

设计一具有通带内频率分量的延时一致性质的解耦滤波器；

可以理解，本发明实施例中的存储器2002可以是易失性存储器或非易失性存储器，或可包括易失性和非易失性存储器两者。其中，非易失性存储器可以是只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、可编程只读存储器(Programmable ROM，PROM)、可擦除可编程只读存储器(Erasable PROM，EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(Electrically EPROM，EEPROM)或闪存。易失性存储器可以是随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，其用作外部高速缓存。通过示例性但不是限制性说明，许多形式的RAM可用，例如静态随机存取存储器(Static RAM，SRAM)、动态随机存取存储器(Dynamic RAM，DRAM)、同步动态随机存取存储器(Synchronous DRAM，SDRAM)、双倍数据速率同步动态随机存取存储器(Double DataRate SDRAM，DDRSDRAM)、增强型同步动态随机存取存储器(Enhanced SDRAM，ESDRAM)、同步连接动态随机存取存储器(Synchlink DRAM，SLDRAM)和直接内存总线随机存取存储器(Direct Rambus RAM，DRRAM)。本文描述的系统和方法的存储器2002旨在包括但不限于这些和任意其它适合类型的存储器。

而处理器2003可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器2003中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器2003可以是通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本发明实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器2002，处理器2003读取存储器2002中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。

可以理解的是，本文描述的这些实施例可以用硬件、软件、固件、中间件、微码或其组合来实现。对于硬件实现，处理单元可以实现在一个或多个专用集成电路(ApplicationSpecific Integrated Circuits，ASIC)、数字信号处理器(Digital Signal Processing，DSP)、数字信号处理设备(DSP Device，DSPD)、可编程逻辑设备(Programmable LogicDevice，PLD)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)、通用处理器、控制器、微控制器、微处理器、用于执行本申请所述功能的其它电子单元或其组合中。

对于软件实现，可通过执行本文所述功能的模块(例如过程、函数等)来实现本文所述的技术。软件代码可存储在存储器中并通过处理器执行。存储器可以在处理器中或在处理器外部实现。

具体来说，处理器2003还配置为运行所述计算机程序时，执行前述技术方案中所述激光加工的控制方法的步骤，这里不再进行赘述。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。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

1.一种激光加工的控制方法，其特征在于，所述方法包括：

设计一具有通带内频率分量的延时一致性质的解耦滤波器；

根据所述速度策略基于低通截止频率与所述振镜的扫描范围之间的反向相关性，设置所述解耦滤波器的低通截止频率；其中，所述根据所述速度策略基于低通截止频率与振镜扫描范围之间的反向相关性，设置所述解耦滤波器的低通截止频率，包括：

根据所述速度策略，利用所述振镜的加工区域尺寸以及所述反向相关性确定所述解耦滤波器的低通截止频率，以使得利用所述设置完毕的解耦滤波器分解所得到的所述振镜的轨迹能够将所述振镜的扫描范围控制在同轴气嘴的通光口径以内；

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述设计一具有通带内频率分量的延时一致性质的解耦滤波器，包括：

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述激光光束加工轨迹的速度策略为：

启动、加速、均速、减速及停止。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在利用设置完毕的最优解耦滤波器将激光光束加工轨迹分解为联动的伺服平台轨迹和所述振镜轨迹之前，所述方法还包括：

5.一种激光加工的控制装置，其特征在于，所述装置包括：设计部分，规划部分、设置部分和分解部分；其中，

所述设置部分，经配置为根据所述速度策略基于低通截止频率与所述振镜的扫描范围之间的反向相关性，设置所述解耦滤波器的低通截止频率；其中，所述设置部分，还经配置为：

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：评估部分，经配置为：

7.一种计算设备，其特征在于，所述设备包括：通信接口，存储器和处理器；其中，

所述处理器，用于在运行所述计算机程序时，执行权利要求1至4任一项所述激光加工的控制方法的步骤。

8.一种计算机存储介质，其特征在于，所述计算机存储介质存储有激光加工的控制程序，所述激光加工的控制程序被至少一个处理器执行时实现权利要求1至4中任一项所述激光加工的控制方法的步骤。