CN114714008A - 皮革微孔激光加工方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种皮革微孔激光加工方法及装置，皮革微孔激光加工方法包括以下步骤：将待加工皮革固定于吸附平台上；运动单元调节吸附平台及/或激光打孔单元之间的位置，以使激光打孔单元的激光焦点处于待加工皮革的表面；控制单元控制激光打孔单元对待加工皮革进行激光微孔加工，同时，能量监测单元实时监测激光打孔单元输出的激光能量，加工状态监测单元实时监测待加工皮革的微孔加工状态；皮革微孔激光加工装置包括工作台、吸附平台、激光打孔单元、运动单元、能量监测单元、加工状态监测单元及控制单元。采用激光对皮革进行微孔加工，激光光斑直径小，可完成微米级的微孔加工，使皮革透气性好且能达到防水效果。

Description

皮革微孔激光加工方法及装置

技术领域

本发明涉及皮革加工技术领域，特别是涉及一种皮革微孔激光加工方法及装置。

背景技术

随着人们生活水平的提高，对皮革材料的需求量越来越大。但皮革材料的密闭不透气特性使得皮革材料应用范围较小，通过在皮革上加工微孔可改善皮革的透气性，降低固定材料路径材料强度，形成微孔透光效应等，可应用于服装、制鞋等产品，同时可用作“星空顶”灯光装饰、汽车安全气囊部件弱化等应用，极大的提高了皮革材料的应用范围。

但采用传统方法在皮革材料上加工微孔，加工出来的微孔孔径较大，虽可产生透气功能，但难以达到防水效果，会在材料表面形成明显的加工孔径，无法达到材料弱化的强度要求，同时破坏皮革材料外观。

发明内容

基于此，有必要针对上述传统技术问题，提供一种皮革微孔激光加工方法及装置。

一种皮革微孔激光加工方法，包括以下步骤：

将待加工皮革固定于吸附平台上；

运动单元调节所述吸附平台及/或激光打孔单元之间的位置，以使所述激光打孔单元的激光焦点处于所述待加工皮革的表面；

设定激光加工方式、加工路径和激光加工参数；

控制单元控制所述激光打孔单元对所述待加工皮革进行激光微孔加工，同时，能量监测单元实时监测所述激光打孔单元输出的激光能量，加工状态监测单元实时监测所述待加工皮革的微孔加工状态。

上述皮革微孔激光加工方法通过预先设定的激光加工方式、加工路径和激光加工参数下完成，实现对皮革进行激光微孔加工，激光光斑直径小，可完成微米级的微孔加工，使皮革透气性好且能达到防水效果，同时能量密度高，热影响小，孔径大小和范围可控，能够达到皮革弱化的强度要求，不易破坏皮革的外观，有效保证皮革的质量。

在其中一个实施例中，激光加工方式为虚线式微孔加工。

在其中一个实施例中，加工路径为直线、波浪线或logo图案。

在其中一个实施例中，所述激光加工参数包括所述激光打孔单元的出光功率、重复频率、开光时间及加工速度。

在其中一个实施例中，所述能量监测单元将监测到的信息反馈至所述控制单元，所述控制单元根据所述能量监测单元反馈的信息调控所述激光打孔单元输出的激光能量大小。

在其中一个实施例中，所述加工状态监测单元将监测到的信息反馈至所述控制单元，所述控制单元根据所述加工状态监测单元反馈的信息控制所述激光打孔单元和所述运动单元的运行。

一种皮革微孔激光加工装置，用于执行上述的皮革微孔激光加工方法，所述皮革微孔激光加工装置包括：

吸附平台，用于固定待加工皮革；

激光打孔单元，用于对所述吸附平台上的所述待加工皮革进行微孔加工；

运动单元，用于控制所述吸附平台及/或所述激光打孔单元运动；

能量监测单元，用于监测所述激光打孔单元输出的激光能量；

加工状态监测单元，用于监测所述待加工皮革的微孔加工状态；

控制单元，与所述吸附平台、所述激光打孔单元、所述运动单元、所述能量监测单元及所述加工状态监测单元电连接。

在其中一个实施例中，所述激光打孔单元包括激光发生器及激光加工头。

在其中一个实施例中，所述运动单元包括用于驱动所述吸附平台沿Y轴方向往复运动的Y轴驱动机构、用于驱动所述激光加工头沿X轴方向往复运动的X轴驱动机构、以及用于驱动所述激光加工头沿Z轴方向往复运动的Z轴驱动机构。

在其中一个实施例中，还包括工作台，所述工作台包括底座及设置在所述底座上的龙门架，所述Y轴驱动机构设置在所述底座上，所述吸附平台设置在Y轴驱动机构上；激光加工头连接Z轴驱动机构，Z轴驱动机构连接X轴驱动机构，所述X轴驱动机构及所述激光打孔单元均设置在所述龙门架上。

附图说明

图1为本发明一实施例的皮革微孔激光加工装置的立体结构示意图；

图2为图1所述的皮革微孔激光加工装置的模块结构示意图，图中虚线指示箭头为激光输送方向，实线指示箭头为信号传输方向；

图3为本发明的皮革微孔激光加工方法的流程图；

图4为本发明的皮革微孔激光加工方法的虚线式微孔加工示意图，其中黑色实线表示出光，中间空白区域表示关光；

图5为本发明的皮革微孔激光加工方法的直线式和波浪线式微孔布局示意图；

图6为图1所述的皮革微孔激光加工装置的吸附板的分解图。

附图中标号的含义为：

工作台10，底座11，龙门架12，吸附平台20，底板21，蜂窝芯22，面板23，框条24，激光打孔单元30，激光发生器31，激光加工头32，运动单元40，Y轴驱动机构41，X轴驱动机构42，Z轴驱动机构43，能量监测单元50，加工状态监测单元60，控制单元70。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

请参考图1至图3，为发明一实施方式的皮革微孔激光加工方法，用于对皮革进行激光微孔加工。提供一种皮革微孔激光加工装置，皮革微孔激光加工装置包括工作台10、吸附平台20、激光打孔单元30、运动单元40、能量监测单元50、加工状态监测单元60及控制单元70，如图1。

请参考图2及图3，皮革微孔激光加工方法的具体包括以下步骤：

步骤S10：将待加工皮革固定于吸附平台20上；

具体地，通过吸附平台20对待加工皮革进行真空吸附，使皮革保持平整，有效提高激光打孔单元30对皮革的微孔加工精度。

步骤S20：运动单元40调节吸附平台20及/或激光打孔单元30的位置，以使激光打孔单元30的激光焦点处于待加工皮革的表面。

具体地，由运动单元40调节吸附平台20与激光打孔单元30之间的位置关系，以使激光打孔单元30的初始激光焦点位置处于待加工皮革的上表面，并保证使激光打孔单元30的初始激光光斑与待加工皮革的初始位置相对应。

在本实施例中，运动单元40控制吸附平台20及激光打孔单元30同时运动，以实现调节吸附平台20与激光打孔单元30之间的位置关系。当然，在另一实施例中，可以是吸附平台20保持不动，运动单元40控制激光打孔单元30运动，以实现调节吸附平台20与激光打孔单元30之间的位置关系。或者，激光打孔单元30保持不动，运动单元40控制吸附平台20运动，以实现调节吸附平台20与激光打孔单元30之间的位置关系。

步骤S30：设定激光加工方式、加工路径和激光加工参数。

其中，激光加工方式为虚线式微孔加工，如图4，既是单段轨迹线开光穿孔然后再关光的往复循环形成间断式的微孔布局。可通过开光的时间和运行轨迹的长度形成“点状”圆孔和椭圆孔的微孔孔型，同时可通过关光的时间和运行轨迹长度调节微孔间距。另外微孔路径可以多变，根据实际需求进行轨迹设置，如直线、波浪线、logo图案等各类图形均可，如图5，可以理解地，进行轨迹还课可以是平面图形等各种激光能够绘制出来的图形。激光加工参数包括激光打孔单元30的出光功率、重复频率、开光时间、加工速度、初设路径、加工的孔径大小及加工的范围等。

步骤S40：控制单元70控制激光打孔单元30对待加工皮革进行激光微孔加工，同时，能量监测单元50实时监测激光打孔单元30输出的激光能量，加工状态监测单元60实时监测待加工皮革的微孔加工状态。

具体地，在控制单元70对激光打孔单元30的激光加工参数调控完毕后，控制单元70控制运动单元40及激光打孔单元30运行，以实现激光打孔单元30对吸附平台20上的待加工皮革进行微孔加工，即对吸附平台20上的待加工皮革的对应位置进行打孔。需要说明的是，激光打孔单元30聚焦后的激光作用在皮革上最佳光斑尺寸为0.01mm左右,热影响范围极小，作用在皮革上时热熔极小，可打出微小孔。

进一步地，在激光打孔单元30对吸附平台20上的待加工皮革进行微孔加工过程中，即在步骤S30中，通过能量监测单元50实时监测激光打孔单元30输出的激光能量，能量监测单元50将监测到的信息反馈至控制单元70，控制单元70根据能量监测单元50反馈的信息调控激光打孔单元30输出的激光能量大小，有效保证对皮革微孔加工的精度。另外，在激光打孔单元30对吸附平台20上的待加工皮革进行微孔加工过程中，即在步骤S30中，加工状态监测单元60实时监测待加工皮革的微孔加工状态，加工状态监测单元60将监测到的信息反馈至控制单元70，控制单元70根据加工状态监测单元60反馈的信息控制激光打孔单元30和运动单元40的运行、调控激光打孔单元30的激光加工参数。需要说明的是，加工状态监测单元60对皮革微孔加工过程的监测，包括但不限于检测皮革的状态等，如可通过皮革穿孔后产生透光的88能量状态判定皮革是否达到穿透的状态。如加工状态监测单元60若监测皮革达到穿孔状态，则控制单元70控制激光打孔单元30停止对吸附平台20上的皮革进行微孔加工、控制运动单元40停止运动。

可以理解地，在对吸附平台20上的皮革进行微孔加工过程中，通过能量监测单元50对激光打孔单元30输出的激光能量进行实时监测、反馈，通过加工状态监测单元60对皮革加工效果进行实时监测、反馈，通过控制单元70进行动态调节，有效保证皮革的微孔加工精度和加工效果的一致性。

步骤S50：控制单元70控制激光打孔单元30及运动单元40停止运行，关闭吸附平台20，取下吸附平台20上的皮革。

具体地，激光打孔单元30对吸附平台20上的皮革微孔加工完毕后，控制单元70控制激光打孔单元30及运动单元40停止运行，关闭吸附平台20的吸附功能，取下吸附平台20上的微孔加工完毕后的皮革。

本发明的皮革微孔激光加工方法通过预先设定的激光加工方式、加工路径和激光加工参数下完成，实现对皮革进行激光微孔加工，激光光斑直径小，可完成微米级的微孔加工，使皮革透气性好且能达到防水效果，同时能量密度高，热影响小，孔径大小和范围可控，能够达到皮革弱化的强度要求，不易破坏皮革的外观，有效保证皮革的质量。能够有效解决传统微孔加工出现的微孔加工孔径大、圆孔边缘热损伤大，易破坏材料外观、难以达到防水效果以及材料弱化强度不可控等有关问题。

其中激光加工方式为虚线式加工，既是单段轨迹线开光穿孔然后再关光的往复循环形成间断式的微孔布局。其中可通过开光的时间和运行轨迹的长度形成“点状”圆孔和椭圆孔的微孔孔型，同时可通过关光的时间和运行轨迹长度调节微孔间距。另外微孔路径可以多变，根据实际需求进行轨迹设置，如直线、波浪线、logo图案等各类图形均可。激光加工参数则包括出光功率、重复频率、开关光时间及加工速度等，这些参数可影响微孔的加工效果并在一定程度上也可影响微孔的孔型。

请参考图1、图2及图6，本发明还提供一种皮革微孔激光加工装置，用于执行上述皮革微孔激光加工方法。具体地，皮革微孔激光加工装置包括工作台10、吸附平台20、激光打孔单元30、运动单元40、能量监测单元50、加工状态监测单元60及控制单元70。吸附平台20用于固定待加工皮革。激光打孔单元30用于对吸附平台20上的待加工皮革进行微孔加工。运动单元40用于控制吸附平台20及/或激光打孔单元30运动。能量监测单元50用于监测激光打孔单元30输出的激光能量。加工状态监测单元60用于监测待加工皮革的微孔加工状态。控制单元70与吸附平台20、激光打孔单元30、运动单元40、能量监测单元50及加工状态监测单元60电连接，控制单元70用于控制吸附平台20、激光打孔单元30、运动单元40、能量监测单元50及加工状态监测单元60的运行状态。

请参考图1，工作台10包括底座11及设置在底座11上的龙门架12，吸附平台20设于底座11上，龙门架12跨设吸附平台20设置。

请参考图3，吸附平台20包括底板21、蜂窝芯22、面板23、风管及风机，底板21、蜂窝芯22及面板23自下至上依次层叠设置，底板21与蜂窝芯22之间具有气腔及通气口，风管连接通气口，风机连接风管，风机与控制单元70电连接。蜂窝芯22上设有多个连通气腔的蜂窝孔，多个蜂窝孔均匀分布在蜂窝芯22上。面板23上设有多个吸气孔。吸附平台20还包括围设面板23设置的框条24。

该吸附平台20对皮革进行吸附时，将皮革平整放置在面板23上，风机通过风管对气腔进行抽气，使气腔内产生负压，气腔内的负压依次通过蜂窝芯22上的蜂窝孔及面板23上的吸气孔将皮革吸附，无需夹具固定皮革，不易对皮革造成伤害，且对皮革固定效果好，能把皮革较于平整地固定在平台上，更好的保证了皮革加工孔径尺寸的一致性。

请再次参考图1，激光打孔单元30包括激光发生器31及激光加工头32，激光发生器31及激光加工头32均与控制单元70电连接，激光发生器31设置在龙门架12上，激光加工头32设置在运动单元40上。激光加工头32包括对待加工皮革进行扫面振镜及聚焦激光光束的聚焦镜。

进一步地，激光打孔单元30还包括用于调整激光光束直径及激光发散角的扩束镜、能够对激光进行反射的反射镜。

在一些实施例中，运动单元40包括用于驱动吸附平台20沿Y轴方向往复运动的Y轴驱动机构41、用于驱动激光加工头32沿X轴方向往复运动的X轴驱动机构42、以及用于驱动激光加工头32沿Z轴方向往复运动的Z轴驱动机构43，Y轴驱动机构41、X轴驱动机构42及Z轴驱动机构43均与控制单元70电连接。具体地，吸附平台20设置在Y轴驱动机构41上，Y轴驱动机构41设置在底座11上。激光加工头32连接Z轴驱动机构43，Z轴驱动机构43连接X轴驱动机构42，X轴驱动机构42设置在龙门架12上。

请一并参考图1及图2，能量监测单元50设置在龙门架12上并与激光发生器31对应设置，工作时，能量监测单元50实时监测激光发生器31的分光镜处激光束的能量大小并反馈至控制单元70，控制单元70根据能量监测单元50的反馈调控激光发生器31输出的激光能量大小。

加工状态监测单元60对应吸附平台20设置，能量监测单元50实时监测吸附平台20上的待加工皮革的微孔加工状态并反馈至控制单元70，控制单元70根据加工状态监测单元60的反馈调控激光打孔单元30的激光加工参数及控制激光打孔单元30和运动单元40的运行。

工作时，Y轴驱动机构41将吸附平台20移动至上下料位，将待加工皮革放置在吸附平台20上，启动风机，使待加工皮革平整地固定在吸附平台20上。Y轴驱动机构41将载有待加工皮革吸附平台20移动至激光加工头32的下方。X轴驱动机构42驱动激光加工头32移动至皮革待微孔加工位置的正上方。Z轴驱动机构43带动激光加工头32进行升降运动，使激光加工头32沿Z轴方向远离或者靠近吸附平台20上的皮革，以调节激光打孔单元30的激光加工头32与吸附平台20上的待加工皮革之间的距离，以使激光加工头32发出的激光光束焦点处于待加工皮革的对应位置的表面。控制单元70导入需要加工的微孔图纸，激光打孔单元30对吸附平台20上的待加工皮革进行激光微孔加工。加工过程中，Y轴驱动机构41间断性地控制吸附平台20沿Y轴方向往复移动，X轴驱动机构42间断性地控制激光加工头32沿X轴方向往复移动，以使激光加工头32对准打孔皮革需要微孔加工的位置。激光打孔单元30对吸附平台20上的皮革微孔加工完毕后，控制单元70控制激光打孔单元30及运动单元40停止运行，Y轴驱动机构41将吸附平台20移动至下料位置，关闭吸附平台20的吸附功能，取下皮革。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种皮革微孔激光加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

将待加工皮革固定于吸附平台上；

运动单元调节所述吸附平台及/或激光打孔单元之间的位置，以使所述激光打孔单元的激光焦点处于所述待加工皮革的表面；

设定激光加工方式、加工路径和激光加工参数；

控制单元控制所述激光打孔单元对所述待加工皮革进行激光微孔加工，同时，能量监测单元实时监测所述激光打孔单元输出的激光能量，加工状态监测单元实时监测所述待加工皮革的微孔加工状态。

2.根据权利要求1所述的皮革微孔激光加工方法，其特征在于，激光加工方式为虚线式微孔加工。

3.根据权利要求1所述的皮革微孔激光加工方法，其特征在于，加工路径为直线、波浪线或logo图案。

4.根据权利要求1所述的皮革微孔激光加工方法，其特征在于，所述激光加工参数包括所述激光打孔单元的出光功率、重复频率、开光时间及加工速度。

5.根据权利要求1所述的皮革微孔激光加工方法，其特征在于，所述能量监测单元将监测到的信息反馈至所述控制单元，所述控制单元根据所述能量监测单元反馈的信息调控所述激光打孔单元输出的激光能量大小。

6.根据权利要求1所述的皮革微孔激光加工方法，其特征在于，所述加工状态监测单元将监测到的信息反馈至所述控制单元，所述控制单元根据所述加工状态监测单元反馈的信息控制所述激光打孔单元和所述运动单元的运行。

7.一种皮革微孔激光加工装置，用于执行如权利要求1至6任一项所述的皮革微孔激光加工方法，其特征在于，所述皮革微孔激光加工装置包括：

吸附平台，用于固定待加工皮革；

激光打孔单元，用于对所述吸附平台上的所述待加工皮革进行微孔加工；

运动单元，用于控制所述吸附平台及/或所述激光打孔单元运动；

能量监测单元，用于监测所述激光打孔单元输出的激光能量；

加工状态监测单元，用于监测所述待加工皮革的微孔加工状态；

控制单元，与所述吸附平台、所述激光打孔单元、所述运动单元、所述能量监测单元及所述加工状态监测单元电连接。

8.根据权利要求7所述的皮革微孔激光加工装置，其特征在于，所述激光打孔单元包括激光发生器及激光加工头。

9.根据权利要求8所述的皮革微孔激光加工装置，其特征在于，所述运动单元包括用于驱动所述吸附平台沿Y轴方向往复运动的Y轴驱动机构、用于驱动所述激光加工头沿X轴方向往复运动的X轴驱动机构、以及用于驱动所述激光加工头沿Z轴方向往复运动的Z轴驱动机构。

10.根据权利要求9所述的皮革微孔激光加工装置，其特征在于，还包括工作台，所述工作台包括底座及设置在所述底座上的龙门架，所述Y轴驱动机构设置在所述底座上，所述吸附平台设置在Y轴驱动机构上；激光加工头连接Z轴驱动机构，Z轴驱动机构连接X轴驱动机构，所述X轴驱动机构及所述激光打孔单元均设置在所述龙门架上。

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