CN115213551A - 激光加工方法、控制装置及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种激光加工方法、控制装置及存储介质，方法包括：在检测到工作台上存在待加工工件时，获取待加工工件的加工路线，加工路线中包含正焦路线和离焦路线；在正焦路线的起始位置将激光振镜调节至正焦位置，按照正焦路线控制激光振镜移动以对待加工工件进行正焦加工；在离焦路线的起始位置将激光振镜调节至离焦位置，按照离焦路线控制激光振镜移动以对待加工工件进行离焦加工；本发明中，需要调节激光振镜的位置即可切换所输出的激光能量密度，无需切换其他激光振镜或者激光系统，仅使用一个加工装置即可完成所有加工步骤，正焦路线与离焦路线之间的切换简单快捷，提高了加工效率。
Description
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、控制装置及存储介质。
背景技术
在激光加工领域，人们越来越多地通过将激光振镜扫描与运动结构组合为多维的激光加工系统，以完成复杂的激光加工功能，例如利用激光振镜扫描对PCB(印制电路板)进行清扫，提高PCB板的加工质量。
PCB板的材料通常包含聚酰亚胺、油墨等敏感性材料，由于材料的性质使得PCB板采用离焦加工方式时，激光光斑作用范围会变大，同时也会减少激光的能量密度，因而在激光清扫工艺中通常使用离焦的方式完成清扫加工作业。传统技术中通常采用不同的加工设备分别对待加工工件进行正焦以及离焦的加工清扫，加工效率低。
发明内容
本发明提供一种激光加工方法、控制装置及存储介质，以解决传统技术中一般采用单独的加工设备分别对待加工工件进行正焦、离焦的加工清扫，加工效率低的问题。
提供一种激光加工方法，包括：
在检测到工作台上存在待加工工件时，获取待加工工件的加工路线，加工路线中包含正焦路线和离焦路线；
在正焦路线的起始位置将激光振镜调节至正焦位置，按照正焦路线控制激光振镜移动以对待加工工件进行正焦加工；
在离焦路线的起始位置将激光振镜调节至离焦位置，按照离焦路线控制激光振镜移动以对待加工工件进行离焦加工。
可选地，通过运动平台控制激光振镜进行移动，按照正焦路线控制激光振镜移动，包括：
获取激光振镜的正焦校正数据，正焦校正数据包括通过运动平台对激光振镜在不同位置中的各个位置分别进行正焦校正后得到的多个正焦校正坐标，一个所述位置对应一个所述正焦校正坐标；
按照正焦路线控制激光振镜移动的过程中，通过正焦校正数据矫正激光振镜的目标加工位置。
可选地，运动平台搭载有用于辅助激光振镜移动的视觉装置，该方法还包括：
获取视觉装置的正焦偏移校正数据，正焦偏移校正数据为激光振镜处于正焦状态时，视觉装置的视觉中心与激光振镜中心的实际偏移量；
按照正焦路线控制激光振镜移动的过程中，通过正焦校正数据和正焦偏移校正数据矫正运动平台的移动行程，目标加工位置随运动平台的移动行程的变化而变化。
可选地，通过运动平台控制激光振镜进行移动，按照离焦路线控制激光振镜移动，包括：
获取激光振镜的离焦校正数据，离焦校正数据包括通过运动平台对激光振镜在不同位置中的各个位置分别进行离焦校正后得到的离焦校正坐标，一个位置对应一个离焦校正坐标；
按照离焦路线控制激光振镜移动的过程中，通过离焦校正数据矫正激光振镜的目标加工位置。
可选地，运动平台搭载有用于辅助激光振镜移动的视觉装置，该方法还包括：
获取视觉装置的离焦偏移校正数据，离焦偏移校正数据为激光振镜处于离焦状态时，视觉装置的视觉中心与激光振镜中心的实际偏移量；
按照正焦路线控制激光振镜移动的过程中，通过离焦校正数据和离焦偏移校正数据矫正运动平台的移动行程，目标加工位置随运动平台的移动行程的变化而变化。
可选地，正焦校正数据通过如下方式获取：
获取阵列排布的多个预设图案，将任意两个预设图案之间的预设间距记录为第一距离，并控制激光振镜在工作台上镭射出所述阵列排布的多个预设图案；
在激光振镜处于正焦状态时，控制搭载有视觉装置的运动平台移动，以通过视觉装置对每一预设图案进行抓取，并记录抓取到任意两预设图案时运动平台的第一移动距离；
对任意两个预设图案之间的第一距离与对应的第一移动距离进行对比，生成正焦校正数据。
可选地，离焦校正数据通过如下方式获取：
获取阵列排布的多个预设图案，将任意两个预设图案之间的预设间距记录为第二距离，并控制激光振镜在工作台上镭射出阵列排布的多个预设图案；
在激光振镜处于离焦状态时，控制搭载有视觉装置的运动平台移动，以通过视觉装置对每一预设图案进行抓取，并记录抓取到任意两预设图案时运动平台的第二移动距离；
对任意两个预设图案之间的第二距离与对应的第二移动距离进行对比，生成离焦校正数据。
提供一种激光加工控制装置，包括：
获取模块，用于在检测到工作台上存在待加工工件时，获取待加工工件的加工路线，加工路线中包含正焦路线和离焦路线；
第一控制模块，用于在正焦路线的起始位置将激光振镜调节至正焦位置，按照正焦路线控制激光振镜移动以对待加工工件进行正焦加工；
第二控制模块，用于在离焦路线的起始位置将激光振镜调节至离焦位置，按照离焦路线控制激光振镜移动以对待加工工件进行离焦加工。
提供一种激光加工控制装置，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述激光加工方法的步骤。
提供一种可读存储介质，可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，计算机程序被处理器执行时实现上述激光加工方法的步骤。
上述激光加工方法、控制装置及存储介质所提供的一个方案中，在检测到工作台上存在待加工工件时，通过获取待加工工件的加工路线，加工路线中包含正焦路线和离焦路线，然后在正焦路线的起始位置将激光振镜调节至正焦位置，按照正焦路线控制激光振镜移动以对待加工工件进行正焦加工，并在离焦路线的起始位置将激光振镜调节至离焦位置，按照离焦路线控制激光振镜移动以对待加工工件进行离焦加工；本发明中，采用同一个激光振镜对待加工工件进行正焦加工和离焦加工，在切换正焦、离焦的过程中，只需要调节激光振镜的位置即可切换所输出的激光能量密度，无需增加其他激光振镜或者激光系统，正焦路线与离焦路线之间的切换简单快捷，提高了加工效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例的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是本发明一实施例中激光加工系统的一结构示意图；
图2是本发明一实施例中激光加工方法的一流程示意图；
图3是图2中步骤S20的一实现流程示意图；
图4是图2中步骤S30的一实现流程示意图；
图5是图1中激光加工控制装置的一结构示意图；
图6是图1中激光加工控制装置的另一结构示意图。
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，显然，所描述的实施例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。
本发明实施例提供的激光加工方法，可应用在如图1的激光加工系统中，该激光加工系统包括激光加工控制装置、工作台和能够输出激光的激光振镜。需要理解的是，激光振镜是一种包括激光扫描头、振镜、聚焦镜(场镜)等结构组成，激光加工控制装置通过电信号驱动激光振镜移动，从而实现激光偏转控制。
在检测到工作台上存在待加工工件时，激光加工控制装置获取待加工工件的加工路线，加工路线中包含正焦路线和离焦路线，然后激光加工控制装置在正焦路线的起始位置将激光振镜调节至正焦位置，按照正焦路线控制激光振镜移动以对待加工工件进行正焦加工，在离焦路线的起始位置将激光振镜调节至离焦位置，按照离焦路线控制激光振镜移动以对待加工工件进行离焦加工；本实施例中，采用能够输出激光的激光振镜对待加工工件进行正焦加工和离焦加工，在切换正焦、离焦的过程中，只需要调节激光振镜的位置即可切换所输出的激光能量密度，无需切换其他激光振镜或者激光系统，简单快速且能够确保加工精度，仅使用一个加工装置即可完成所有加工步骤，正焦路线与离焦路线之间的切换简单快捷，提高了加工效率，并降低的加工成本。
其中，激光加工控制装置可以是各种个人计算机、笔记本电脑、智能手机、平板电脑等设备。
本实施例中，激光加工系统包括激光加工控制装置、工作台和能够输出激光的激光振镜仅为示例性说明，在其他实施例中，激光加工系统还包括用于控制所述激光振镜空间移动的运动平台。
在一实施例中，如图2所示，提供一种激光加工方法，以该方法应用在图1中的激光加工系统为例进行说明，包括如下步骤：
S10：在检测到工作台上存在待加工工件时，获取待加工工件的加工路线，加工路线中包含正焦路线和离焦路线。
在实际加工操作中，需要检测工作台上是否存在待加工工件，在检测到工作台上存在待加工工件时，则获取待加工工件的加工路线，其中，加工路线中包含正焦路线和离焦路线。
需要理解的是，加工路线即需要使用激光在待加工工件上加工的路线，加工路线可以由多个目标点组成，将激光汇聚至加工路线的起点后，沿着加工路线移动直至遍历加工路线上所有的目标点，即完成了对待加工工件的加工过程。加工路线需要预先根据加工工艺、加工图案设计确定，在对待加工工件的加工工艺和加工图案确定后，不仅规划了全部的加工路线，而且在加工路线中根据加工图案的需求分别规划了需要使用正焦激光加工的部分：正焦路线，以及需要用离焦激光加工的部分：离焦路线。其中，正焦位置是指光束焦点所在位置，正焦激光即激光振镜处于正焦位置时的激光，激光汇聚至焦点处的位置，是能量密度最高的位置。而离焦位置是指偏离焦点位置的其他位置，即除正焦位置之外的其他位置，离焦激光即激光振镜处于正焦位置以外的其他位置时的激光，此时激光未完全汇聚，能量密度较低，激光在离焦时的光斑直径比在正焦时的光斑直径大。
S20：在正焦路线的起始位置将激光振镜调节至正焦位置，按照正焦路线控制激光振镜移动以对待加工工件进行正焦加工。
在进行正焦路线加工时，激光加工控制装置需要控制激光振镜移动至正焦路线的起始位置，并在正焦路线的起始位置将激光振镜调节至正焦位置，然后按照正焦路线控制激光振镜移动以对待加工工件进行正焦加工。
在正焦加工过程中，激光加工控制装置控制激光振镜移动至正焦路线的起始位置时，即需要切换至正焦激光，此时将输出激光的激光振镜调节至正焦位置，按照正焦路线控制激光振镜移动，在移动过程中对待加工工件进行正焦加工，完成正焦路线的加工部分。
S30：在离焦路线的起始位置，并将激光振镜调节至离焦位置，按照离焦路线控制激光振镜移动以对待加工工件进行离焦加工。
在进行离焦路线加工时，需要将激光振镜从正焦路线切换至离焦路线，在切换至离焦路线时，激光加工控制装置需要控制激光振镜移动至离焦路线的起始位置，并将激光振镜调节至离焦位置，然后按照离焦路线控制激光振镜移动以对待加工工件进行离焦加工。
在离焦加工过程中，控制激光振镜移动至离焦路线的起始位置时，即需要切换至离焦激光，此时将激光振镜调节至离焦位置，按照离焦路线控制激光振镜移动以对待加工工件进行离焦加工，完成离焦路线的加工部分。
本实施例中，步骤S20可以在步骤S30之前执行，即可以先在正焦路线的起始位置将激光振镜调节至正焦位置，按照正焦路线控制激光振镜移动以对待加工工件进行正焦加工，然后切换至离焦路线，在离焦路线的起始位置，并将激光振镜调节至离焦位置，按照离焦路线控制激光振镜移动以对待加工工件进行离焦加工；步骤S20可以在步骤S30之后执行，即可以先离焦路线的起始位置，并将激光振镜调节至离焦位置，按照离焦路线控制激光振镜移动以对待加工工件进行离焦加工，然后切换至正焦路线，在正焦路线的起始位置将激光振镜调节至正焦位置，按照正焦路线控制激光振镜移动以对待加工工件进行正焦加工。
在上述切换正焦、离焦的过程中，只需要调节激光振镜的位置即可切换所输出的激光能量密度，无需切换其他激光振镜或者激光系统，偏焦模式下的光斑直径比正焦模式下的光斑直径大，所以在需要相同重叠率的基础上，在填充路线的处理上可以增大填充间距，相同加工面积里偏焦加工所需要的填充线比正焦加工所需填充线要少，激光加工的路径就会相应变少，加工效率就会提高，使用正焦加工和离焦加工结合的方式，在提高加工效率的基础上，确保了加工精度。通过改变激光振镜位置的方式提供正焦加工和偏焦加工两种方式，能够在单次设备加工过程中同时实现两种加工工艺，而无需切换设备，加工精度高、效率高。
其中，因为偏焦模式下光斑的激光能量分布不够均匀，分散较大，在加工待加工工件的轮廓边缘时会造成边缘位置碳化严重，因此，为进一步保证加工效果，减少待加工工件边缘的碳化效果，提高加工品质，根据加工图案确定的待加工工件的加工路线可以是：将加工图案的轮廓边缘处的加工路线设计为正焦路线，并将轮廓边缘处以外的其他位置设计为离焦路线，即正焦路线为待加工工件的加工图案轮廓边缘处的加工路线，离焦路线为待加工工件的加工图案除轮廓边缘外的加工路线，以便后续在激光加工过程中，按照正焦路线对待加工工件的轮廓边缘进行正焦加工，即在待加工工件的轮廓边缘周围使用正焦小能量修边，由于正焦位置的光斑的能量分布相对均匀集中，精度较高，正焦加工时对加工位置周边的热影响会相对减少，减少了减少待加工工件边缘的碳化效果，并按照离焦路线对待加工工件的其他位置进行离焦加工，提高加工效率。
本实施例中，在检测到工作台上存在待加工工件时，通过获取待加工工件的加工路线，加工路线中包含正焦路线和离焦路线，然后在正焦路线的起始位置将激光振镜调节至正焦位置，按照正焦路线控制激光振镜移动以对待加工工件进行正焦加工，在离焦路线的起始位置将激光振镜调节至离焦位置，按照离焦路线控制激光振镜移动以对待加工工件进行离焦加工；本实施例中，采用能够输出激光的激光振镜对待加工工件进行正焦加工和离焦加工，在切换正焦、离焦的过程中，只需要调节激光振镜的位置即可切换所输出的激光能量密度，无需切换其他激光振镜或者激光系统，简单快速且能够确保加工精度，仅使用一个加工装置即可完成所有加工步骤，提高了加工效率，并降低的加工成本。
在一实施例中，加工路线中包含正焦路线和离焦路线，在正焦路线的起始位置添加正焦标识(如mask0)，并在离焦路线添加离焦标识(如mask1)，在检测到工作台上存在待加工工件时，通过获取待加工工件的加工路线之后，当读取到待加工工件中正焦路线的正焦标识时，即确定该正焦标识所在位置为正焦路线的起始位置，则控制激光振镜移动至正焦路线的起始位置，并将激光振镜调节至正焦位置，按照正焦路线控制激光振镜移动以对待加工工件进行正焦加工；当读取到待加工工件中离焦路线的离焦标识时，确定该正焦标识所在位置为离焦路线的起始位置，则控制激光振镜移动至离焦路线的起始位置，并将激光振镜调节至离焦位置，按照离焦路线控制激光振镜移动以对待加工工件进行离焦加工。在待加工工件的加工路线添加正焦标识和离焦标识，在实际加工过程中，通过对应的标识对激光振镜进行切换控制，简单方便，提高了加工的自动化。
在一实施例中，通过运动平台控制激光振镜进行移动，如图3所示，步骤S20中，即按照正焦路线控制激光振镜移动，具体包括如下步骤：
S21：获取激光振镜的正焦校正数据。
需要理解的是，在实际加工过程中，通过运动平台控制激光振镜进行移动，激光振镜的移动需要借助运动平台，运动平台是一种常见的机械装置，其具有执行端，能够驱动执行端在空间上移动，将激光振镜安装至运动平台的执行端后，向运动平台输入(加工路线的目标点)坐标、行程等信息，即可带动激光振镜移动。下文中为了便于叙述，将与待加工工件表面平行的面设为(x，y)平面，垂直于(x，y)平面的轴为z轴，也即，激光振镜在调节切换正焦、离焦时，运动平台控制激光振镜在z轴上移动改变正焦、离焦位置。在激光振镜沿着加工路线移动时，运动平台控制激光振镜在x轴、y轴上移动改变位置。
由于激光加工的精度要求高而激光振镜本身存在因光学畸变而产生误差，为了避免该误差，需借助运动平台的精度对激光振镜位置进行矫正。因此，在实际加工过程中，需要获取激光振镜的正焦校正数据，以根据激光振镜的正焦校正数据对激光振镜的正焦加工过程进行校正，提高加工精度。
其中，正焦校正数据包括预先通过运动平台对激光振镜在不同位置中的各个位置分别进行离焦校正后得到的多个离焦校正坐标，一个位置对应一个离焦校正坐标，即正焦校正数据包括不同位置和各位置对应的正焦校正坐标。
具体地，正焦校正数据通过如下方式获取：获取阵列排布的多个预设图案，将任意两个预设图案之间的预设间距记录为第一距离，其中，阵列排布的多个预设图案为预先根据需求配置的图案，阵列排布的范围根据需求确定，该预设间距为预先为配置的图案间距，然后控制激光振镜在工作台上镭射出阵列排布的多个预设图案(如十字图案)；然后在激光振镜处于正焦状态时，控制搭载有视觉装置的运动平台移动，以通过视觉装置对每一预设图案进行抓取，并记录抓取到任意两预设图案时运动平台的第一移动距离，即记录视觉装置抓取到每一预设图案至抓取到下一预设图案时运动平台的实际移动距离，将该移动距离记录为第一移动距离，其中，运动平台的实际移动距离为以视觉装置抓取到某一预设图案为起点，到视觉装置抓取到下一预设图案为终点的过程中运动平台的移动距离；最后对任意两个预设图案之间的第一距离与对应的第二移动距离进行对比，生成正焦校正数据，在该正焦校正数据中，任意两个预设图案之间的第一距离即表示正焦校正之前的位置，对应的第一移动距离即表示该位置的正焦校正坐标。本实施例中，借助运动平台的精度对正焦状态下的激光振镜位置进行矫正，减少因光学畸变而产生误差，通过该矫正过程能够得到不同位置的正焦校正数据，以便后加工时根据该正焦校正数据进行正焦加工，提高正焦加工的精度，从而提高加工品质。
在生成正焦校正数据时，可以对任意两个预设图案之间的第一距离与对应的第一移动距离进行对比，得到两者的误差，然后通过补偿减少误差，保证距离与对应的实际移动距离之间的误差在允许误差范围以内，进一步地提高正焦加工精度，进而提高了加工品质。其中，通常这个允许的误差范围一半设置在10um以内。
S22：按照正焦路线控制激光振镜移动的过程中，通过正焦校正数据矫正激光振镜的目标加工位置。
在获取激光振镜的正焦校正数据之后，在按照正焦路线控制激光振镜移动的过程中，通过正焦校正数据矫正激光振镜的目标加工位置(每次移动的位置)。即控制激光振镜移动至正焦路线的各目标点时，为避免移动误差，需要先确定正焦路线中目标点的坐标位置，然后在正焦校正数据中查找该目标点的坐标位置对应的正焦校正坐标，然后控制激光振镜移动至对应的正焦校正坐标，直至遍历完正焦路线的所有目标点。在实际加工中，以正焦校正坐标替代原目标点位置，消除激光振镜的误差，保证了在多个位置加工时的精度。
本实施例中，通过运动平台控制激光振镜进行移动，在实际加工过程中，通过获取激光振镜的正焦校正数据，然后按照正焦路线控制激光振镜移动的过程中，通过正焦校正数据矫正激光振镜的目标加工位置，细化了按照正焦路线控制激光振镜移动的步骤，在正焦加工过程中，采用正焦校正数据对激光振镜的目标加工位置进行矫正，消除了激光振镜的误差，提高了加工精度。
在一实施例中，运动平台搭载有用于辅助激光振镜移动的视觉装置，该方法还具体包括如下步骤：
S221：获取视觉装置的正焦偏移校正数据。
在获取激光振镜的正焦校正数据之后，还需要获取视觉装置的正焦偏移校正数据。其中，正焦偏移校正数据为激光振镜处于正焦状态时，视觉装置的视觉中心与激光振镜中心的实际偏移量。
需要理解的是，视觉装置通过图像采集、图像识别的方式，将采集的图像信息转化为数字信息，以判断出激光振镜相对待加工工件的位置，运动平台通过视觉装置即可获知待加工工件上加工路线的位置、起始位置、移动行程等数据，从而辅助激光振镜移动。视觉装置一般可包括CCD(电荷耦合器件)等结构，视觉装置安装在运动平台上与激光振镜相邻的位置上，视觉装置本身具有较高的精度，也可用于矫正前述激光振镜因光学畸变而产生的误差。但是，视觉装置的是视觉中心和激光振镜中心不可能相互重合，二者之间的偏移量需要随着激光振镜在z轴上的位置变化进行矫正，以便准确的找到激光振镜中心和视觉装置的视觉中心之间的相对位置关系，才能借助视觉装置对激光振镜进行矫正。因此，需要预先对激光振镜处于正焦状态下，视觉装置的视觉中心与激光振镜中心之间的偏移量进行校正得到的实际偏移量，将得到视觉装置的视觉中心与激光振镜中心在不同位置处的实际偏移量，作为正焦偏移校正数据，即通过将激光振镜调节至正焦位置，在测试平面上打出十字图形，根据设计设置偏移量，通过运动平台移动使十字图形移到视觉装置的视觉中心，视觉装置抓取十字中心，计算此时运动平台移动的距离，即为视觉装置的正焦偏移校正数据。
S222：按照正焦路线控制激光振镜移动的过程中，通过正焦校正数据和正焦偏移校正数据矫正运动平台的移动行程。
在获取激光振镜的正焦校正数据和视觉装置的正焦偏移校正数据之后，在按照正焦路线控制激光振镜移动的过程中，需要通过正焦校正数据和正焦偏移校正数据矫正运动平台的移动行程，从而通过矫正运动平台的移动行程达到同时矫正激光振镜的目标加工位置，以及视觉装置的视觉中心与激光振镜中心的实际偏移量的目的。其中，由于激光振镜和视觉装置加载在运动平台，激光振镜、视觉装置会随运动平台移动而移动，即激光振镜的目标加工位置和视觉装置的视觉中心随运动平台的移动行程的变化而变化，以确保视觉装置图像采集的准确性，从而提高按照正焦路线对待加工工件加工时，激光振镜的目标加工位置的精度。
本实施例中，在获得激光振镜的正焦校正数据之后，通过获取视觉装置的正焦偏移校正数据，正焦偏移校正数据为激光振镜处于正焦状态时，对视觉装置的视觉中心与激光振镜中心之间的偏移量进行校正后得到的实际偏移量，然后按照正焦路线控制激光振镜移动的过程中，通过正焦校正数据和正焦偏移校正数据矫正运动平台的移动行程，明确了按照正焦路线控制激光振镜移动的过程中，通过正焦校正数据矫正激光振镜的目标加工位置的具体步骤，通过正焦校正数据和正焦偏移校正数据两个维度对运动平台的移动行程进行矫正，确保激光振镜移动时在xy平面和z轴的移动精度，确保激光振镜的目标加工位置为校正后的位置，消除了激光振镜的误差，提高了加工精度。
在一实施例中，通过运动平台控制激光振镜进行移动，如图4所示，步骤S30中，即按照离焦路线控制激光振镜移动，具体包括如下步骤：
S31：获取激光振镜的离焦校正数据。
需要理解的是，在实际加工过程中，通过运动平台控制激光振镜进行移动，激光振镜的移动需要借助运动平台，激光振镜在调节切换正焦、离焦时，运动平台控制激光振镜在z轴上移动改变正焦、离焦位置。在激光振镜沿着加工路线移动时，运动平台控制激光振镜在x轴、y轴上移动改变位置。由于激光加工的精度要求高而激光振镜本身存在因光学畸变而产生误差，为了避免该误差，需借助运动平台的精度对激光振镜位置进行矫正。因此，在实际加工过程中，需要获取激光振镜的离焦校正数据，以根据激光振镜的正焦校正数据对激光振镜的正焦加工过程进行校正，提高加工精度。
其中，离焦校正数据包括预先通过运动平台对激光振镜在不同位置中的各个位置分别进行离焦校正后得到的多个离焦校正坐标，一个位置对应一个离焦校正坐标，即离焦校正数据包括不同位置和各位置对应的离焦校正坐标。在离焦校正过程中，离焦位置根据待加工工件的需求确定。
具体地，离焦校正数据通过如下方式获取：获取阵列排布的多个预设图案，将任意两个预设图案之间的预设间距记录为第二距离，阵列排布的多个预设图案为预先根据需求配置的图案，预设间距为预先配置的间距，多个预设图案的排布方式与正焦校正数据获取过程中多个预设图案的排布方式，以确保正焦校正数据和离焦校正数据的校正基础一致，便于提高后续正焦加工和离焦加工的精度，然后控制激光振镜在工作台上镭射出阵列排布的多个预设图案(如十字图案)；在激光振镜处于预设的离焦状态时，即激光振镜处于预设的离焦位置，控制搭载有视觉装置的运动平台移动，以通过视觉装置对每一预设图案进行抓取，并记录抓取到任意两预设图案时运动平台的第二移动距离，即视觉装置抓取到每一预设图案至抓取到一下预设图案时运动平台的实际移动距离，将该移动距离记录为第一移动距离，其中，运动平台的实际移动距离为以视觉装置抓取到某一预设图案为起点，到视觉装置抓取到下一预设图案为终点的过程中运动平台的移动距离；最后对任意两个预设图案之间的第一距离与对应的第二移动距离进行对比，生成离焦校正数据，在该离焦校正数据中，任一两个预设图案之间的第二距离即表示离焦校正之前的位置，对应的第二移动距离即表示该位置的离焦校正坐标。本实施例中，借助运动平台的精度对离焦状态下的激光振镜位置进行矫正，减少因光学畸变而产生误差，通过该矫正过程能够得到不同位置的离焦校正数据，以便后加工时根据该离焦校正数据进行正焦加工，提高离焦加工的精度，从而提高加工品质。
在生成离焦校正数据时，可以对任意两个预设图案之间的第二距离与对应的第二移动距离进行对比，得到两者的误差，然后通过补偿减少误差，保证第二距离与对应的第二移动距离之间的误差在允许误差范围以内，进一步地提高离焦加工精度，进而提高了加工品质。其中，通常这个允许的误差范围一半设置在10um以内。
S32：按照离焦路线控制激光振镜移动的过程中，通过离焦校正数据矫正激光振镜的目标加工位置。
在获取激光振镜的离焦校正数据之后，在按照离焦路线控制激光振镜移动的过程中，通过离焦校正数据矫正激光振镜的目标加工位置。即控制激光振镜移动至离焦路线指向的各目标点时，为避免移动误差，需要先确定离焦路线中目标点的坐标位置，然后在离焦校正数据中查找该目标点的坐标位置对应的离焦校正坐标，然后控制激光振镜移动至对应的离焦校正坐标，直至遍历完离焦路线的所有目标点。在实际加工中，以离焦校正坐标替代原目标点位置，消除激光振镜的误差，保证了在多个位置加工时的精度。
本实施例中，通过运动平台控制激光振镜进行移动，在实际加工过程中，通过获取激光振镜的离焦校正数据，然后按照离焦路线控制激光振镜移动的过程中，通过离焦校正数据矫正激光振镜的目标加工位置，细化了按照离焦路线控制激光振镜移动的步骤，在离焦加工过程中，采用离焦校正数据对激光振镜的目标加工位置进行矫正，消除了激光振镜的误差，提高了加工精度。
在一实施例中，运动平台搭载有用于辅助激光振镜移动的视觉装置，该方法还具体包括如下步骤：
S321：获取视觉装置的离焦偏移校正数据。
在获取激光振镜的离焦校正数据之后，还需要获取视觉装置的离焦偏移校正数据。其中，离焦偏移校正数据为激光振镜处于离焦状态时，视觉装置的视觉中心与激光振镜中心的实际偏移量。
需要理解的是，视觉装置通过图像采集、图像识别的方式，将采集的图像信息转化为数字信息，以判断出激光振镜相对待加工工件的位置，运动平台通过视觉装置即可获知待加工工件上加工路线的位置、起始位置、移动行程等数据，从而辅助激光振镜移动。视觉装置一般可包括CCD(电荷耦合器件)等结构，视觉装置安装在运动平台上与激光振镜相邻的位置上，视觉装置本身具有较高的精度，也可用于矫正前述激光振镜因光学畸变而产生的误差。但是，视觉装置的是视觉中心和激光振镜中心不可能相互重合，二者之间的偏移量需要随着激光振镜在z轴上的位置变化进行矫正，以便准确的找到激光振镜中心和视觉装置的视觉中心之间的相对位置关系，才能借助视觉装置对激光振镜进行矫正。因此，需要预先对激光振镜处于离焦状态下，视觉装置的视觉中心与激光振镜中心之间的偏移量进行校正得到实际偏移量，将得到视觉装置的视觉中心与激光振镜中心在不同位置处的实际偏移量，作为离焦偏移校正数据，即通过将激光振镜调节至离焦位置，在测试平面上打出十字图形，根据设计设置偏移量，通过运动平台移动使十字图形移到视觉装置的视觉中心，视觉装置抓取十字中心，计算此时运动平台移动的距离，即为视觉装置的离焦偏移校正数据。
S322：按照离焦路线控制激光振镜移动的过程中，通过离焦校正数据和离焦偏移校正数据矫正运动平台的移动行程。
在获取激光振镜的离焦校正数据和视觉装置的离焦偏移校正数据之后，在按照离焦路线控制激光振镜移动的过程中，需要通过离焦校正数据和离焦偏移校正数据矫正运动平台的移动行程，其中，由于激光振镜和视觉装置加载在运动平台，激光振镜、视觉装置会随运动平台移动而移动，即激光振镜的目标加工位置和视觉装置的视觉中心随运动平台的移动行程的变化而变化，以确保按照离焦路线对待加工工件加工时，激光振镜的目标加工位置的精度。
本实施例中，在获得激光振镜的离焦校正数据之后，通过获取视觉装置的离焦偏移校正数据，离焦偏移校正数据为激光振镜处于离焦状态时，对视觉装置的视觉中心与激光振镜中心之间的偏移量进行校正后得到的实际偏移量，然后按照离焦路线控制激光振镜移动的过程中，通过离焦校正数据和离焦偏移校正数据矫正运动平台的移动行程，明确了按照离焦路线控制激光振镜移动的过程中，通过离焦校正数据矫正激光振镜的目标加工位置的具体步骤，通过离焦校正数据和离焦偏移校正数据两个维度对运动平台的移动行程进行矫正，确保激光振镜移动时在xy平面和z轴的移动精度，确保激光振镜的目标加工位置为校正后的位置，消除了激光振镜的误差，提高了加工精度。
在一实施例中，步骤S20中，即控制激光振镜移动至离焦路线的起始位置，并将激光振镜调节至离焦位置，具体包括如下步骤：
S01：控制激光振镜移动至离焦路线的起始位置，并调节激光振镜的z轴以在多个位置上形成光斑。
在切换至离焦路线是，激光加工装置需要先控制激光振镜移动至离焦路线的起始位置，然后调节激光振镜的z轴，使得激光振镜在z轴的高度发生变化，从而在多个位置上形成光斑，其中，z轴的高度不同，激光光斑投射的位置不同，即离焦位置不同。
S02：确定在各个位置上形成光斑的大小和能量密度。
在调节激光振镜的z轴以在多个位置上形成光斑之后，需求确定每个位置上形成光斑的大小和能量密度，以根据光斑的大小和能量密度，确定对应位置是否为需求的离焦位置。
S03：选择光斑的大小和能量密度满足预设要求的位置，作为离焦位置。
在确定在各个位置上形成光斑的大小和能量密度之后，选择光斑的大小和能量密度满足预设要求的位置，作为离焦位置。预设要求为预先根据待加工工件的加工工艺标定的要求。
需要理解的是，离焦意为非正焦位置，对于每一台设备来说只有唯一一个确定的正焦位置，而离焦位置需要通过前期测试实际清扫加工的效果来反复确认。在多个位置上测试激光振镜所形成的光斑的大小和能量密度，根据待加工工件的加工需要，寻找清扫效果符合要求的光斑，即大小和能量密度满足预设要求，效果效率均达标，此光斑所对应的位置即可确认为所需要的离焦位置，在需要切换至离焦加工时，调节激光振镜至该位置即可。
本实施例中，通过控制激光振镜移动至离焦路线的起始位置，并调节激光振镜的z轴以在多个位置上形成光斑，并确定在各个位置上形成光斑的大小和能量密度，然后选择光斑的大小和能量密度满足预设要求的位置，作为离焦位置，明确了控制激光振镜移动至离焦路线的起始位置，并将激光振镜调节至离焦位置的具体步骤，仅通过调整激光振镜在z轴快速得到满足需要的离焦位置，在保证加工仅当的基础上，简单易操作，有利于提高加工效率。
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
在一实施例中，提供一种激光加工控制装置，该激光加工控制装置与上述实施例中激光加工装置方法一一对应。如图5所示，该激光加工控制装置包括获取模块501、第一控制模块502和第二控制模块503。各功能模块详细说明如下：
获取模块501，用于在检测到工作台上存在待加工工件时，获取待加工工件的加工路线，加工路线中包含正焦路线和离焦路线；
第一控制模块502，用于在正焦路线的起始位置将激光振镜调节至正焦位置，按照正焦路线控制激光振镜移动以对待加工工件进行正焦加工；
第二控制模块503，用于在离焦路线的起始位置将激光振镜调节至离焦位置，按照离焦路线控制激光振镜移动以对待加工工件进行离焦加工。
提供一种激光加工方法，包括：
可选地，通过运动平台控制激光振镜进行移动，第一控制模块502具体用于：
获取激光振镜的正焦校正数据，正焦校正数据包括通过运动平台对激光振镜在不同位置中的各个位置分别进行正焦校正后得到的多个正焦校正坐标，一个所述位置对应一个所述正焦校正坐标；
按照正焦路线控制激光振镜移动的过程中，通过正焦校正数据矫正激光振镜的目标加工位置。
可选地，运动平台搭载有用于辅助激光振镜移动的视觉装置，第一控制模块502具体还用于：
获取视觉装置的正焦偏移校正数据，正焦偏移校正数据为激光振镜处于正焦状态时，视觉装置的视觉中心与激光振镜中心的实际偏移量；
按照正焦路线控制激光振镜移动的过程中，通过正焦校正数据和正焦偏移校正数据矫正运动平台的移动行程，目标加工位置随运动平台的移动行程的变化而变化。
可选地，通过运动平台控制激光振镜进行移动，第二控制模块503具体用于：
获取激光振镜的离焦校正数据，离焦校正数据包括通过运动平台对激光振镜在不同位置中的各个位置分别进行离焦校正后得到的离焦校正坐标，一个位置对应一个离焦校正坐标；
按照离焦路线控制激光振镜移动的过程中，通过离焦校正数据矫正激光振镜的目标加工位置。
可选地，运动平台搭载有用于辅助激光振镜移动的视觉装置，第二控制模块503具体还用于：
获取视觉装置的离焦偏移校正数据，离焦偏移校正数据为激光振镜处于离焦状态时，视觉装置的视觉中心与激光振镜中心的实际偏移量；
按照正焦路线控制激光振镜移动的过程中，通过离焦校正数据和离焦偏移校正数据矫正运动平台的移动行程，目标加工位置随运动平台的移动行程的变化而变化。
可选地，第一控制模块502具体还用于通过如下方式获取正焦校正数据：
获取阵列排布的多个预设图案，将任意两个预设图案之间的预设间距记录为第一距离，并控制激光振镜在工作台上镭射出所述阵列排布的多个预设图案；
在激光振镜处于正焦状态时，控制搭载有视觉装置的运动平台移动，以通过视觉装置对每一预设图案进行抓取，并记录抓取到任意两预设图案时运动平台的第一移动距离；
对任意两个预设图案之间的第一距离与对应的第一移动距离进行对比，生成正焦校正数据。
可选地，第二控制模块503具体还用于通过如下方式获取离焦校正数据：
获取阵列排布的多个预设图案，将任意两个预设图案之间的预设间距记录为第二距离，并控制激光振镜在工作台上镭射出阵列排布的多个预设图案；
在激光振镜处于离焦状态时，控制搭载有视觉装置的运动平台移动，以通过视觉装置对每一预设图案进行抓取，并记录抓取到任意两预设图案时运动平台的第二移动距离；
对任意两个预设图案之间的第二距离与对应的第二移动距离进行对比，生成离焦校正数据。
关于激光加工控制装置的具体限定可以参见上文中对于激光加工方法的限定，在此不再赘述。上述激光加工控制装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
在一个实施例中，提供了一种激光加工控制装置，该激光加工控制装置可以是计算机设备。该激光加工控制装置包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口和输入装置。其中，该激光加工控制装置的处理器用于提供计算和控制能力。该激光加工控制装置的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该激光加工控制装置的网络接口用于与外部装置通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种激光加工方法。
在一个实施例中，如图6所示，提供了一种激光加工控制装置，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现以下步骤：
在检测到工作台上存在待加工工件时，获取待加工工件的加工路线，加工路线中包含正焦路线和离焦路线；
在正焦路线的起始位置将激光振镜调节至正焦位置，按照正焦路线控制激光振镜移动以对待加工工件进行正焦加工；
在离焦路线的起始位置将激光振镜调节至离焦位置，按照离焦路线控制激光振镜移动以对待加工工件进行离焦加工。
在一个实施例中，提供了一种可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
在检测到工作台上存在待加工工件时，获取待加工工件的加工路线，加工路线中包含正焦路线和离焦路线；
在正焦路线的起始位置将激光振镜调节至正焦位置，按照正焦路线控制激光振镜移动以对待加工工件进行正焦加工；
在离焦路线的起始位置将激光振镜调节至离焦位置，按照离焦路线控制激光振镜移动以对待加工工件进行离焦加工。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。
以上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精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种激光加工方法，其特征在于，包括：
在检测到工作台上存在待加工工件时，获取所述待加工工件的正焦路线和离焦路线；
在所述正焦路线的起始位置将激光振镜调节至正焦位置，按照所述正焦路线控制所述激光振镜移动以对所述待加工工件进行正焦加工；
在所述离焦路线的起始位置将所述激光振镜调节至离焦位置，按照所述离焦路线控制所述激光振镜移动以对所述待加工工件进行离焦加工。
2.如权利要求1所述的激光加工方法，其特征在于，通过运动平台控制所述激光振镜进行移动，所述按照所述正焦路线控制所述激光振镜移动，包括：
获取所述激光振镜的正焦校正数据，所述正焦校正数据包括通过所述运动平台对所述激光振镜在多个位置中的各个所述位置分别进行正焦校正后得到的多个正焦校正坐标，一个所述位置对应一个所述正焦校正坐标；
按照所述正焦路线控制所述激光振镜移动的过程中，通过所述正焦校正数据矫正所述激光振镜的目标加工位置。
3.如权利要求2所述的激光加工方法，其特征在于，所述运动平台搭载有用于辅助所述激光振镜移动的视觉装置，所述方法还包括：
获取所述视觉装置的正焦偏移校正数据，所述正焦偏移校正数据为所述激光振镜处于正焦状态时，所述视觉装置的视觉中心与所述激光振镜中心的实际偏移量；
按照所述正焦路线控制所述激光振镜移动的过程中，通过所述正焦校正数据和所述正焦偏移校正数据矫正所述运动平台的移动行程，所述目标加工位置随所述运动平台的移动行程的变化而变化。
4.如权利要求1所述的激光加工方法，其特征在于，通过运动平台控制所述激光振镜进行移动，所述按照所述离焦路线控制所述激光振镜移动，包括：
获取所述激光振镜的离焦校正数据，所述离焦校正数据包括通过所述运动平台对所述激光振镜在多个位置中的各个所述位置分别进行离焦校正后得到的多个离焦校正坐标，一个所述位置对应一个所述离焦校正坐标；
按照所述离焦路线控制所述激光振镜移动的过程中，通过所述离焦校正数据矫正所述激光振镜的目标加工位置。
5.如权利要求4所述的激光加工方法，其特征在于，所述运动平台搭载有用于辅助所述激光振镜移动的视觉装置，所述方法还包括：
获取所述视觉装置的离焦偏移校正数据，所述离焦偏移校正数据为所述激光振镜处于离焦状态时，所述视觉装置的视觉中心与所述激光振镜中心的实际偏移量；
按照所述正焦路线控制所述激光振镜移动的过程中，通过所述离焦校正数据和所述离焦偏移校正数据矫正所述运动平台的移动行程，所述目标加工位置随所述运动平台的移动行程的变化而变化。
6.如权利要求4所述的激光加工方法，其特征在于，所述离焦校正数据通过如下方式获取：
获取阵列排布的多个预设图案，将任意两个所述预设图案之间的预设间距记录为第一距离，并控制所述激光振镜在所述工作台上镭射出所述阵列排布的多个预设图案；
在所述激光振镜处于离焦状态时，控制搭载有视觉装置的运动平台移动，以通过所述视觉装置对每一所述预设图案进行抓取，并记录抓取到任意两所述预设图案时所述运动平台的第一移动距离；
对任意两个所述预设图案之间的第一距离与对应的所述第一移动距离进行对比，生成所述离焦校正数据。
7.如权利要求2-6任一项所述的激光加工方法，其特征在于，所述正焦校正数据通过如下方式获取：
获取阵列排布的多个预设图案，将任意两个所述预设图案之间的预设间距记录为第二距离，并控制所述激光振镜在所述工作台上镭射出所述阵列排布的多个预设图案；
在所述激光振镜处于正焦状态时，控制搭载有视觉装置的运动平台移动，以通过所述视觉装置对每一所述预设图案进行抓取，并记录抓取到任意两所述预设图案时所述运动平台的第二移动距离；
对任意两个所述预设图案之间的第二距离与对应的所述第二移动距离进行对比，生成所述正焦校正数据。
8.一种激光加工控制装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于在检测到工作台上存在待加工工件时，获取所述待加工工件的加工路线，所述加工路线中包含正焦路线和离焦路线；
第一控制模块，用于在所述正焦路线的起始位置将激光振镜调节至正焦位置，按照所述正焦路线控制所述激光振镜移动以对所述待加工工件进行正焦加工；
第二控制模块，用于在所述离焦路线的起始位置将所述激光振镜调节至离焦位置，按照所述离焦路线控制所述激光振镜移动以对所述待加工工件进行离焦加工。
9.一种激光加工控制装置，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7任一项所述激光加工方法的步骤。
10.一种可读存储介质，所述可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述激光加工方法的步骤。
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Legal Events
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| CB02 | Change of applicant information | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Country or region after: China Address after: 518000, Building 101, 1st floor, 2nd floor, 4th floor, 3rd floor, 7th floor, 1st floor, and 4th floor of Building 3, Dahua Laser Intelligent Manufacturing Center, No. 12 Chongqing Road, Heping Community, Fuhai Street, Bao'an District, Shenzhen City, Guangdong Province Applicant after: Shenzhen Han's CNC Technology Co.,Ltd. Address before: 518000 first, second, third and fourth floors of plant 17, antuoshan high tech Industrial Park, Shaer community, Shajing street, Bao'an District, Shenzhen, Guangdong Province, first and second floors of plant 2, and first and second floors of plant 14 Applicant before: Shenzhen Han's CNC Technology Co.,Ltd. Country or region before: China |