CN114309976A - 一种激光加工方法、激光加工设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种激光加工方法、激光加工设备及存储介质。方法包括：将产品分为多个振镜加工区域，每个振镜加工区域中心为每个振镜加工区域的加工点；将产品分为多个相机拍照有效区域，每个相机拍照有效区域中心为每个相机拍照有效区域的拍照点；将产品依次移动到各加工点，用激光在各加工点对应的振镜加工区域标出多个标记点，每个振镜加工区域的标记点在振镜坐标系中的坐标矩阵为

依次将各加工点对应的振镜加工区域的标记点移动到对应的拍照点拍照，获取每个振镜加工区域中标记点在相机坐标系中的坐标矩阵

建立

与

间的转换矩阵，完成相机校正；校正完后依次对各振镜加工区域加工，实现大幅面、高精度的激光加工。

Description

一种激光加工方法、激光加工设备及存储介质

技术领域

本发明涉及激光加工技术领域，尤其涉及一种激光加工方法、激光加工设备及存储介质。

背景技术

目前，大幅面电路板切割主要是用铣床切割和激光切割，相较于铣床切割，激光切割提高了加工效率和断面质量，尤其是对于铣床无法切割的软板。

常用的大幅面电路板激光加工中，是采用相机定位产品上的几个特征点来定位产品进行加工。但是这种加工方式会导致加工不准确。例如加工软板时，前序工站加工完后可能会导致产品产生形变，导致产品上的特征点位置发生变化，再以这些特征点来点位产品进行加工的话，会导致加工不精准。

因此，亟待提供一种激光加工方法、激光加工设备及存储介质解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种激光加工方法、激光加工设备及存储介质，能够实现大幅面、高精度的激光加工。

为实现上述目的，提供以下技术方案：

一种激光加工方法，包括如下步骤：

A、区域划分：将待加工的产品分为多个振镜加工区域S₁，每个振镜加工区域S₁的中心MZ_n为每个振镜加工区域S₁的加工点；

将待加工的产品分为多个相机拍照有效区域S₁₁，每个相机拍照有效区域 S₁₁的中心MC_n为每个相机拍照有效区域S₁₁的拍照点；

B、振镜标记每个加工区域：移动加工平台，使产品依次移动到各加工点 MZ_n，用激光在各加工点MZ_n对应的振镜加工区域S₁中标出多个标记点，每个振镜加工区域S₁中的多个标记点在振镜坐标系Z₀中的坐标矩阵为

C、相机校正每个拍照区域：依次将各加工点MZ_n对应的振镜加工区域S₁中的标记点移动到对应的拍照点MC_n，通过相机抓捕每个振镜加工区域S₁中的标记点在相机坐标系C₀中的坐标矩阵

建立

与

之间的转换矩阵ΔZCⁿ，完成相机校正；校正完成后依次对各振镜加工区域进行加工。

作为上述激光加工方法的可选方案，所述步骤A之前还包括步骤：

S、振镜校正：预先储存理想Mark点阵图；

用激光根据理想Mark点阵图打出实际Mark点阵图；

计算实际Mark点阵图中每个Mark点的位置与理想Mark点阵图中每个Mark 点的偏差，并编辑到控制振镜运动的程序中，完成振镜的校正。

作为上述激光加工方法的可选方案，所述步骤S具体包括：

振镜校正：预先储存理想Mark点阵图，理想Mark点阵图中每个点的坐标矩阵为M；

用激光在打印纸或打印板上根据理想Mark点阵图打印出实际Mark点阵图，通过相机抓捕实际Mark点阵图中的Mark点，获取实际Mark点阵图中每个点的坐标矩阵Z；

计算M-Z，获得每个Mark点的位置补偿值矩阵ΔZ¹，将ΔZ¹作为补偿值编辑到控制振镜运动的程序中，完成振镜的校正。

作为上述激光加工方法的可选方案，所述预先储存理想Mark点阵图包括：

在平台坐标系M₀和相机坐标系C₀绘制理想Mark点阵图。

作为上述激光加工方法的可选方案，所述步骤B具体包括：

振镜标记每个加工区域：移动加工平台，使产品移动到加工点MZ₁，用激光在加工点MZ₁对应的振镜加工区域S₁中标出多个标记点，多个标记点在振镜坐标系Z₀中的坐标矩阵为

将加工平台依次移动到其它振镜加工区域S₁的加工点MZ_n，在每个振镜加工区域S₁分别用激光标出多个标记点，每个振镜加工区域S₁中的多个标记点在振镜坐标系Z₀中的坐标矩阵为

所述步骤C具体包括：

相机校正每个拍照区域：将加工点MZ₁对应的振镜加工区域S₁中的多个标记点移动到拍照点MC₁，通过相机抓捕多个标记点在相机坐标系C₀中的坐标矩阵

依次将加工平台移动到其它拍照点MC_n，通过相机抓捕其它拍照点MC_n对应的振镜加工区域S₁里的多个标记点在相机坐标系C₀中的坐标矩阵

建立

与

之间的转换矩阵ΔZCⁿ，完成相机校正。

作为上述激光加工方法的可选方案，所述步骤A中，每个振镜加工区域S₁的面积≤振镜打标的范围S₂，且每个振镜加工区域S₁的面积≤相机视野范围S₃；

每个相机拍照有效区域S₁₁的面积≤每个振镜加工区域S₁的面积。

作为上述激光加工方法的可选方案，所述加工平台为XY平台，能沿X方向和Y方向移动。

作为上述激光加工方法的可选方案，所述步骤B中，每个振镜加工区域S₁中标出的标记点为十字，且每个振镜加工区域S1中标出的多个标记点呈矩阵式分布。

一种激光加工设备，所述激光加工设备包括：

一个或多个处理器；

存储器，用于存储一个或多个程序；

当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如上所述的激光加工方法。

一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上所述的激光加工方法。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明所提供的激光加工方法通过将大幅面产品划分为多个小的区域，将每个小区域中相机捕捉到的切割线直接转换为振镜激光切割时的运动坐标，可以提高大幅面激光加工的精度，并且这样分区域加工的方法可以无限增加产品的幅面，实现大幅面、高精度的激光加工。

附图说明

图1为本发明实施例中激光加工装置的示意图；

图2为本发明实施例中激光加工方法的流程框图；

图3为本发明实施例中理想Mark点阵图的示意图；

图4为本发明实施例中振镜在未校正之前的实际Mark点阵图；

图5为本发明实施例中振镜坐标系下产品上划分的振镜加工区域S₁的示意图；

图6为本发明实施例中相机坐标系下产品上划分的相机拍照有效区域S₁₁的示意图；

图7为本发明实施例中在各振镜加工区域S₁中标出标记点的示意图；

图8为本发明实施例中相机校正时坐标系转换的示意图。

附图标记：

1、相机；2、加工平台；3、振镜；4、3M纸；5、Mark点；6、产品。

具体实施方式

以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

实施例一

本实施例公开了一种激光加工方法，该激光加工方法应用于激光加工设备，例如激光切割机。图1为本发明实施例中激光加工装置的示意图，如图1所示，激光加工装置包括加工平台2、相机1和振镜3。加工平台2用于放置产品6，加工平台2可采用XY平台，也就是能沿X方向和Y方向移动的二维模组。相机1可采用CCD相机。相机1和振镜3均位于XY平台上方，相机1在振镜3 的左侧。

基于上述激光加工装置，本发明提出一种激光加工方法。激光加工方法可包括振镜校正、多个区域相机校正，校正完成后即可分区域对产品进行加工。

也就是说激光加工方法可包括步骤：

S1、振镜校正：预先储存理想Mark点阵图；

用激光根据理想Mark点阵图打出实际Mark点阵图；

计算实际Mark点阵图中每个Mark点的位置与理想Mark点阵图中每个Mark 点的偏差，并编辑到控制振镜运动的程序中，完成振镜的校正。

具体的，预先储存理想Mark点阵图包括：在平台坐标系M₀和相机坐标系C₀绘制理想Mark点阵图。预先储存了理想Mark点阵图便于后续校将振镜打出来的实际Mark点阵图与理想Mark点阵图对比，得到偏差，从而对振镜进行校正。图3是理想Mark点阵图的示意图，如图3所示，Mark点阵图中包含有若干个呈矩阵式分布的Mark点5。在平台坐标系M₀和相机坐标系C₀中预存有理想Mark 点阵图，而由于振镜出厂时有偏差，使用前需要校正，因此可通过振镜打出实际的Mark点阵图，将振镜打出实际的Mark点阵图与预存的理想Mark点阵图对比，即可得知实际的Mark点阵图中每个Mark点相对于理想Mark点阵图中对应的Mark点的偏差，并将得到的偏差编辑到控制振镜运动的程序中，完成振镜的校正。

进一步的，步骤S1具体包括：

振镜校正：预先储存理想Mark点阵图，理想Mark点阵图中每个点的坐标矩阵为M；

用激光在打印纸或打印板上根据理想Mark点阵图打印出实际Mark点阵图，通过相机抓捕实际Mark点阵图中的Mark点，获取实际Mark点阵图中每个点的坐标矩阵Z；

计算M-Z，获得每个Mark点的位置补偿值矩阵ΔZ¹，将ΔZ¹作为补偿值编辑到控制振镜运动的程序中，完成振镜的校正。

具体的，如图3所示，理想Mark点阵图包括A₁₁…A_1n…A_n1…A_nn共n*n个Mark 点。其中，n取决于振镜打标的范围S，单个Mark的大小和两个Mark之间的距离取决于相机的视野和精度。参考图1，加工平台2上设置有3M纸4，也可以替换成其它的打印纸或打印板。在3M纸上用激光打出实际Mark点阵图，实际 Mark点阵图如图4所示，实际Mark点阵图中的Mark点分别为

移动相机抓捕实际Mark点阵图中的Mark点，获得每个Mark点的坐标矩阵：

理想Mark点阵图中Mark点的坐标矩阵为：

将M与Z相减作差，即M-Z，从而获得每个Mark点的位置补偿值矩阵ΔZ¹，将ΔZ¹作为补偿值编辑到控制振镜运动的程序中，完成振镜的校正。

如前文所述，本发明中的激光加工方法除了包括振镜校正，还包括多个区域相机校正。具体的，如图2所示，激光加工方法中多个区域相机校正包括如下步骤：

S100、区域划分：将待加工的产品分为多个振镜加工区域S₁，每个振镜加工区域S₁的中心MZ_n为每个振镜加工区域S₁的加工点；

将待加工的产品分为多个相机拍照有效区域S₁₁，每个相机拍照有效区域 S₁₁的中心MC_n为每个相机拍照有效区域S₁₁的拍照点。

具体的，如图5所示，将待加工的产品分为多个振镜加工区域S₁，以便分区域对产品进行加工。每个振镜加工区域S₁需满足以下2个条件：1、每个振镜加工区域S₁的面积≤振镜打标的范围S₂；2、每个振镜加工区域S₁的面积≤相机视野范围S₃。本发明中，设定每个振镜加工区域S₁中心的XY平台坐标点为MZ_n(n＝1、2…)，MZ_n也作为每个振镜加工区域S₁的加工点。对于激光切割机，加工点也就是切割点，而对于激光打标机，加工点也就是打标点。

如图6所示，将待加工的产品分为多个相机拍照有效区域S₁₁，相机拍照有效区域S₁₁的数量与个振镜加工区域S₁的数量对应，以便相机对每个振镜加工区域S₁中的切割线进行捕捉。每个相机拍照有效区域面积S₁₁需满足以下条件： 1、每个相机拍照有效区域S₁₁的面积≤每个振镜加工区域S₁的面积。本发明中，设定每个相机拍照有效区域S₁₁中心的XY平台坐标点为MC_n(n＝1、2…)，MC_n也作为每个相机拍照有效区域S₁₁的拍照点，相机在点MC_n处对相应的区域进行拍照。

S200、振镜标记每个加工区域：移动加工平台，使产品依次移动到各加工点MZ_n，用激光在各加工点MZ_n对应的振镜加工区域S₁中标出多个标记点，每个振镜加工区域S₁中的多个标记点在振镜坐标系Z₀中的坐标矩阵为

具体的，在各振镜加工区域S₁中标出多个标记点，标记点可以是任何形状的标记点，例如十字标记点、圆形标记点、三角形标记点等等，在此不作限制。本实施例中，优选十字标记点。多个标记点呈矩阵式分布。在各振镜加工区域 S₁中标出多个标记点以便于后续相机拍照捕捉，完成相机坐标系到振镜坐标系的转换。

进一步的，步骤S200具体包括：

振镜标记每个加工区域：移动加工平台，使产品移动到加工点MZ₁，用激光在加工点MZ₁对应的振镜加工区域S₁中标出多个标记点，多个标记点在振镜坐标系Z₀中的坐标矩阵为

将加工平台依次移动到其它振镜加工区域S₁的加工点MZ_n，在每个振镜加工区域S₁分别用激光标出多个标记点，每个振镜加工区域S₁中的多个标记点在振镜坐标系Z₀中的坐标矩阵为

具体的，如图7所示，将XY平台移动到MZ₁加工点，用激光标记出9个标记点，9个标记点呈3*3矩阵式分布。这9个标记点在振镜坐标系Z₀中的坐标矩阵为：

将XY平台依次移动到其它加工点MZ_n(n＝2、3…)，在每个区域分别用激光标记出9个标记点，也就是说每个振镜加工区域S₁中标出的标记点均为9个，每个区域的9个标记点在振镜坐标系Z₀中的坐标矩阵用

表示。

S300、相机校正每个拍照区域：依次将各加工点MZ_n对应的振镜加工区域 S₁中的标记点移动到对应的拍照点MC_n，通过相机抓捕每个振镜加工区域S₁中的标记点在相机坐标系C₀中的坐标矩阵

建立

与

之间的转换矩阵ΔZCⁿ，完成相机校正；校正完成后依次对各振镜加工区域进行加工。

具体的，通过相机依次捕捉各振镜加工区域S₁中的标记点在相机坐标系C₀中的坐标矩阵

再将

与

进行转化，即可完成相机坐标系到振镜坐标系的转换，完成相机的校正。最后根据校正结果对产品进行加工即可实现高精度加工。

进一步的，步骤S300具体包括：

相机校正每个拍照区域：将加工点MZ₁对应的振镜加工区域S₁中的多个标记点移动到拍照点MC₁，通过相机抓捕多个标记点在相机坐标系C₀中的坐标矩阵

依次将加工平台移动到其它拍照点MC_n，通过相机抓捕其它拍照点MC_n对应的振镜加工区域S₁里的多个标记点在相机坐标系C₀中的坐标矩阵

建立

与

之间的转换矩阵ΔZCⁿ，完成相机校正。

具体的，如图6所示，将加工点MZ₁对应的振镜加工区域S₁中的9个标记点移动到拍照点MC₁，通过相机抓捕9个标记点在相机坐标系C₀中的坐标矩阵：

依次将XY平台移动到其它拍照点MC_n(n＝1、2…)，各拍照点MC_n区域里面的9个标记点在相机坐标系C₀中的坐标矩阵均表示为

(n＝2、3…)。通过 9点标定，建立每个

(n＝2、3…)与MZ_n(n＝2、3…)之间的转换矩阵ΔZCⁿ (n＝2、3…)。

如图8所示，通过相机校正后，可以直接将产品每个拍照区域在相机坐标系C₀中的坐标值直接转换为在振镜坐标系Z₀的坐标值。

本发明中，将产品分为多个振镜加工区域S₁，分区域对产品进行加工，可实现大幅面产品的加工，只需将大幅面产品分成多个小区域依次对每个小区域进行加工即可。在每个区域中标出标记点切割线，通过相机对每个区域中的标记点切割线进行捕捉，可以将产品每个区域在相机坐标系C₀中的坐标直接转换为在振镜坐标系Z₀中的坐标，提高激光加工的精度。本发明的激光加工方法可以实现大幅面、高精度的激光加工。

实施例二

本发明实施例二还在于提供一种激光加工设备，激光加工设备可以包括但不限于：一个或者多个处理器，存储器。

存储器作为一种计算机可读存储介质，可用于存储软件程序、计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的激光加工方法对应的程序指令。处理器通过运行存储在存储器中的软件程序、指令以及模块，从而执行激光加工设备的各种功能应用以及数据处理，即实现上述的激光加工方法。

存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据终端的使用所创建的数据等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实例中，存储器可进一步包括相对于处理器远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至激光加工设备。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

实施例三

本发明实施例三还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现一种激光加工方法，该激光加工方法包括如下步骤：

S10、区域划分：将待加工的产品分为多个振镜加工区域S₁，每个振镜加工区域S₁的中心MZ_n为每个振镜加工区域S₁的加工点；

将待加工的产品分为多个相机拍照有效区域S₁₁，每个相机拍照有效区域 S₁₁的中心MC_n为每个相机拍照有效区域S₁₁的拍照点；

S20、振镜标记每个加工区域：移动加工平台，使产品依次移动到各加工点 MZ_n，用激光在各加工点MZ_n对应的振镜加工区域S₁中标出多个标记点，每个振镜加工区域S₁中的多个标记点在振镜坐标系Z₀中的坐标矩阵为

S30、相机校正每个拍照区域：依次将各加工点MZ_n对应的振镜加工区域S₁中的标记点移动到对应的拍照点MC_n，通过相机抓捕每个振镜加工区域S₁中的标记点在相机坐标系C₀中的坐标矩阵

建立

与

之间的转换矩阵ΔZCⁿ，完成相机校正；校正完成后依次对各振镜加工区域进行加工。

当然，本发明实施例所提供的一种计算机可读存储介质，其计算机可执行指令不限于如上所述的方法操作，还可以执行本发明任意实施例所提供的激光加工方法中的相关操作。

通过以上关于实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，本发明可借助软件及必需的通用硬件来实现，当然也可以通过硬件实现，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如计算机的软盘、只读存储器 (Read-Only Memory,ROM)、随机存取存储器(RandomAccess Memory,RAM)、闪存(FLASH)、硬盘或光盘等，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)执行本发明各个实施例所述的方法。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种激光加工方法，其特征在于，包括如下步骤：

A、区域划分：将待加工的产品分为多个振镜加工区域S₁，每个振镜加工区域S₁的中心MZ_n为每个振镜加工区域S₁的加工点；

将待加工的产品分为多个相机拍照有效区域S₁₁，每个相机拍照有效区域S₁₁的中心MC_n为每个相机拍照有效区域S₁₁的拍照点；

B、振镜标记每个加工区域：移动加工平台，使产品依次移动到各加工点MZ_n，用激光在各加工点MZ_n对应的振镜加工区域S₁中标出多个标记点，每个振镜加工区域S₁中的多个标记点在振镜坐标系Z₀中的坐标矩阵为

C、相机校正每个拍照区域：依次将各加工点MZ_n对应的振镜加工区域S₁中的标记点移动到对应的拍照点MC_n，通过相机抓捕每个振镜加工区域S₁中的标记点在相机坐标系C₀中的坐标矩阵

建立

与

之间的转换矩阵ΔZCⁿ，完成相机校正；校正完成后依次对各振镜加工区域进行加工。

2.根据权利要求1所述的激光加工方法，其特征在于，所述步骤A之前还包括步骤：

S、振镜校正：预先储存理想Mark点阵图；

用激光根据理想Mark点阵图打出实际Mark点阵图；

计算实际Mark点阵图中每个Mark点的位置与理想Mark点阵图中每个Mark点的偏差，并编辑到控制振镜运动的程序中，完成振镜的校正。

3.根据权利要求2所述的激光加工方法，其特征在于，所述步骤S具体包括：

振镜校正：预先储存理想Mark点阵图，理想Mark点阵图中每个点的坐标矩阵为M；

用激光在打印纸或打印板上根据理想Mark点阵图打印出实际Mark点阵图，通过相机抓捕实际Mark点阵图中的Mark点，获取实际Mark点阵图中每个点的坐标矩阵Z；

计算M-Z，获得每个Mark点的位置补偿值矩阵ΔZ¹，将ΔZ¹作为补偿值编辑到控制振镜运动的程序中，完成振镜的校正。

4.根据权利要求3所述的激光加工方法，其特征在于，所述预先储存理想Mark点阵图包括：

在平台坐标系M₀和相机坐标系C₀绘制理想Mark点阵图。

5.根据权利要求1所述的激光加工方法，其特征在于，所述步骤B具体包括：

振镜标记每个加工区域：移动加工平台，使产品移动到加工点MZ₁，用激光在加工点MZ₁对应的振镜加工区域S₁中标出多个标记点，多个标记点在振镜坐标系Z₀中的坐标矩阵为

将加工平台依次移动到其它振镜加工区域S₁的加工点MZ_n，在每个振镜加工区域S₁分别用激光标出多个标记点，每个振镜加工区域S₁中的多个标记点在振镜坐标系Z₀中的坐标矩阵为

所述步骤C具体包括：

相机校正每个拍照区域：将加工点MZ₁对应的振镜加工区域S₁中的多个标记点移动到拍照点MC₁，通过相机抓捕多个标记点在相机坐标系C₀中的坐标矩阵

依次将加工平台移动到其它拍照点MC_n，通过相机抓捕其它拍照点MC_n对应的振镜加工区域S₁里的多个标记点在相机坐标系C₀中的坐标矩阵

建立

与

之间的转换矩阵ΔZCⁿ，完成相机校正。

6.根据权利要求1所述的激光加工方法，其特征在于，所述步骤A中，每个振镜加工区域S₁的面积≤振镜打标的范围S₂，且每个振镜加工区域S₁的面积≤相机视野范围S₃；

每个相机拍照有效区域S₁₁的面积≤每个振镜加工区域S₁的面积。

7.根据权利要求1所述的激光加工方法，其特征在于，所述加工平台为XY平台，能沿X方向和Y方向移动。

8.根据权利要求1所述的激光加工方法，其特征在于，所述步骤B中，每个振镜加工区域S₁中标出的标记点为十字，且每个振镜加工区域S₁中标出的多个标记点呈矩阵式分布。

9.一种激光加工设备，其特征在于，所述激光加工设备包括：

一个或多个处理器；

存储器，用于存储一个或多个程序；

当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1-8中任一项所述的激光加工方法。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-8中任一项所述的激光加工方法。

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