CN116425409A - 基于激光的大尺寸开孔方法、系统及介质 - Google Patents
基于激光的大尺寸开孔方法、系统及介质 Download PDFInfo
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Abstract
本发明实施例公开了一种基于激光的大尺寸开孔方法、系统及介质，其中方法包括：获取目标工件对应的大尺寸开孔轨迹、轨迹行进速度及出光间距；对所述大尺寸开孔轨迹进行线型识别及分类，得到各个单线段数据；根据所述出光间距和所述大尺寸开孔轨迹、所述轨迹行进速度，确定各个所述单线段数据对应的各脉冲触发时间集；根据所述脉冲触发时间集，控制纳秒激光器，以对加工平台上的所述目标工件进行基于纳秒激光的大尺寸开孔。从而减少了耗材、减少了切割产生的污染排放，避免了在非直线段开孔时，工件吸收的激光能量过多，避免了对工件造成过度损伤从而导致玻璃崩裂。
Description
技术领域
本发明涉及激光加工技术领域，尤其涉及一种基于激光的大尺寸开孔方法、系统及介质。
背景技术
在家居装饰及家电行业中，随处可见形形色色的玻璃产品如电磁炉面板、热水壶、开关面板、幕墙玻璃。随着人们对产品的品质要求也越来越高，玻璃加工的需求旺盛。其中以钠钙玻璃、铝硅玻璃、硼硅玻璃为材料主体的玻璃，应用较为广泛。上述玻璃的主要切割方式为皮秒玻璃切割方法及水刀切割方法。皮秒玻璃切割方法，是先采用超快皮秒激光对玻璃进行预切割，然后采用激光(二氧化碳激光)对预切割的轨迹进行裂片。
目前皮秒玻璃切割方法只适用于玻璃的外轮廓加工，大尺寸的内孔的切割仍需要使用水刀切割方法。然而，水刀切割方法耗材多、切割产生的污染排放严重，不利于环保。
此外，目前激光触发采用单一脉冲触发，这导致在非直线段开孔时，工件吸收的激光能量过，使得工件瞬间膨胀并爆破，对工件造成过度损伤从而导致玻璃崩裂。
发明内容
基于此，有必要针对现有技术的皮秒玻璃切割方法不适合大尺寸的内孔的切割，而采用水刀切割方法进行大尺寸的内孔的切割，存在耗材多、切割产生的污染排放严重，而且目前激光触发采用单一脉冲触发，这导致在非直线段开孔时，工件吸收的激光能量过，使得工件瞬间膨胀并爆破，对工件造成过度损伤从而导致玻璃崩裂的技术问题，提出了一种基于激光的大尺寸开孔方法、系统及介质。
一种基于激光的大尺寸开孔方法，所述方法包括：
获取目标工件对应的大尺寸开孔轨迹、轨迹行进速度及出光间距；
对所述大尺寸开孔轨迹进行线型识别及分类，得到各个单线段数据；
根据所述出光间距和所述大尺寸开孔轨迹、所述轨迹行进速度，确定各个所述单线段数据对应的各脉冲触发时间集；
根据所述脉冲触发时间集，控制纳秒激光器，以对加工平台上的所述目标工件进行基于纳秒激光的大尺寸开孔。
进一步地，所述对所述大尺寸开孔轨迹进行线型识别及分类，得到各个单线段数据的步骤，包括：
将所述大尺寸开孔轨迹输入预设的轨迹线型识别模型进行线型识别，得到各个所述单线段数据；
其中，所述轨迹线型识别模型是采用训练样本集，对初始模型进行训练得到的模型；
所述训练样本集中的每个训练样本包括：轨迹样本和各个单线段标签值，每个所述单线段标签值对应的的线段的曲率半径相同，所述初始模型是基于神经网络得到的模型。
进一步地，所述根据所述出光间距和所述大尺寸开孔轨迹、所述轨迹行进速度，确定各个所述单线段数据对应的各脉冲触发时间集的步骤，包括：
根据所述大尺寸开孔轨迹及所述出光间距，确定各个轨迹出光位置所在的所述单线段数据；
根据预设的激光器脉宽和每个所述轨迹出光位置所在的所述单线段数据，确定每个所述轨迹出光位置对应的脉冲触发时间间隔；
根据各个所述脉冲触发时间间隔，得到各个所述单线段数据对应的各所述脉冲触发时间集。
进一步地，所述根据预设的激光器脉宽和每个所述轨迹出光位置所在的所述单线段数据，确定每个所述轨迹出光位置对应的脉冲触发时间间隔的步骤，包括：
其中，ΔT1为所在的所述单线段数据为直线段的所述轨迹出光位置对应的脉冲触发时间间隔，ΔT2为所在的所述单线段数据为圆弧段的所述轨迹出光位置对应的脉冲触发时间间隔，d为所述出光间距，所述出光间距是各钻孔之间的出光间隔，r为预设的钻孔半径，R为所述轨迹出光位置所在的所述单线段数据中的圆弧段对应的曲率半径，T0为脉冲脉宽，v1为所述轨迹行进速度中的直线段行进速度，v2为所述轨迹行进速度中的圆弧段行进速度，arcsin是反正弦函数。
进一步地，所述根据所述脉冲触发时间集，控制纳秒激光器，以对加工平台上的所述目标工件进行基于纳秒激光的大尺寸开孔，包括：
根据所述大尺寸开孔轨迹和预设的电机运动速度配置，控制所述平台运动电机工作，并且根据所述脉冲触发时间集，生成Trig信号；
根据所述Trig信号控制所述纳秒激光器，按预设的激光器脉宽及预设的单次激光脉冲数量发射目标纳秒激光，以对所述加工平台上的所述目标工件进行大尺寸开孔。
进一步地，所述纳秒激光器包括：脉宽可调激光种子源、扩束镜、准直镜、光纤、光波分复用装置；
在所述纳秒激光器获取到所述Trig信号时，在所述Trig信号的上升沿，所述脉宽可调激光种子源产生激光种子信号；
所述激光种子信号依次经过所述扩束镜的扩束处理、所述准直镜的准直处理、耦合到所述光纤中、所述光波分复用装置的波分复用处理、光束在经过所述光纤增益放大，得到所述目标纳秒激光。
进一步地，所述激光种子信号是与预设的激光器脉宽对应的信号，其中，所述激光器脉宽大于3ns，并且所述激光器脉宽小于9ns。
进一步地，在光束在经过所述光纤增益放大时，采用980nm或者878nm的泵浦源进行增益放大。
一种基于激光的大尺寸开孔系统，所述系统包括：控制器、纳秒激光器、加工平台，所述加工平台设有平台运动电机；
所述控制器用于实现如下步骤：
获取目标工件对应的大尺寸开孔轨迹、轨迹行进速度及出光间距；
对所述大尺寸开孔轨迹进行线型识别及分类，得到各个单线段数据；
根据所述出光间距和所述大尺寸开孔轨迹、所述轨迹行进速度，确定各个所述单线段数据对应的各脉冲触发时间集；
根据所述脉冲触发时间集，控制纳秒激光器，以对加工平台上的所述目标工件进行基于纳秒激光的大尺寸开孔。
一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行以下步骤：
获取目标工件对应的大尺寸开孔轨迹、轨迹行进速度及出光间距；
对所述大尺寸开孔轨迹进行线型识别及分类，得到各个单线段数据；
根据所述出光间距和所述大尺寸开孔轨迹、所述轨迹行进速度，确定各个所述单线段数据对应的各脉冲触发时间集；
根据所述脉冲触发时间集，控制纳秒激光器，以对加工平台上的所述目标工件进行基于纳秒激光的大尺寸开孔。
本申请的基于激光的大尺寸开孔方法，通过根据所述出光间距和所述大尺寸开孔轨迹、所述轨迹行进速度，确定各个所述单线段数据对应的各脉冲触发时间集，根据所述脉冲触发时间集，控制纳秒激光器，以对加工平台上的所述目标工件进行基于纳秒激光的大尺寸开孔。本申请实现了采用纳秒激光进行大尺寸开孔，相对水刀切割方法，本申请减少了耗材、减少了切割产生的污染排放；然而，目标工件对于激光具有一定吸收作用，当纳秒激光的光束透过目标工件时，目标工件的表面诱导吸收激光能量，吸收的激光能量转化为目标工件的内能，在吸收的激光能量过多时，将使得目标工件瞬间膨胀并爆破，对目标工件造成过度损伤从而导致玻璃崩裂，本申请根据所述出光间距和所述大尺寸开孔轨迹、所述轨迹行进速度，确定各个所述单线段数据对应的各脉冲触发时间集，使非直线段的脉冲间隔时长与直线段的脉冲间隔时长不同，从而避免了在非直线段开孔时，工件吸收的激光能量过多，避免了对工件造成过度损伤从而导致玻璃崩裂。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
其中：
图1为一个实施例中基于激光的大尺寸开孔方法的流程图；
图2为一个实施例中基于激光的大尺寸开孔系统的结构框图。
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，所描述的实施例仅仅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。
如图1所示，在一个实施例中，提供了一种基于激光的大尺寸开孔方法。该基于激光的大尺寸开孔方法具体包括如下步骤：
S1：获取目标工件对应的大尺寸开孔轨迹、轨迹行进速度及出光间距；
具体而言，可以获取用户输入的目标工件对应的大尺寸开孔轨迹，也可以是第三方应用发送的目标工件对应的大尺寸开孔轨迹；可以获取用户输入的目标工件对应的轨迹行进速度，也可以是第三方应用发送的目标工件对应的轨迹行进速度；可以获取用户输入的目标工件对应的出光间距，也可以是第三方应用发送的目标工件对应的出光间距。
目标工件可以是玻璃制作的工件，也可以是其他材质的工件。目标工件的形状在此不做限定。
大尺寸开孔轨迹，是需要在目标工件上进行大尺寸开孔的轮廓轨迹。
出光间距是各钻孔之间的出光间隔。出光间距为出光打孔之间最小间距。可以理解的是，钻孔点是大尺寸开孔轨迹上的点。通过对大尺寸开孔轨迹上的各个钻孔点的切割，即可实现大尺寸开孔。
轨迹行进速度，是工件在大尺寸开孔轨迹上的行进速度。可以理解的是，在大尺寸开孔轨迹上的直线段进入圆弧段时，将进行减速行进；在大尺寸开孔轨迹上的圆弧段进入直线段时，将进行加速行进。
S2：对所述大尺寸开孔轨迹进行线型识别及分类，得到各个单线段数据；
具体而言，对所述大尺寸开孔轨迹按线型进行分割；对分割得到的每个线段进行分类；根据分割得到的线段的参数、分类结果，得到单线段数据。
可选的，对所述大尺寸开孔轨迹按线型进行分割时，使分割得到的线段上的每个点的曲率半径相同，也就是说，分割得到的每个线段是一个圆中的一部分。
所述单线段数据包括：线段类型、起点位置、终点位置、曲率半径、单线段行进速度和单线段总长度。单线段行进速度是所述单线段数据对应的线段在所述轨迹行进速度对应的速度。线段类型的取值范围为：直线段、圆弧段。起点位置，是起点的位置坐标。终点位置，是终点的位置坐标。曲率半径，是所述单线段数据对应的圆弧的半径。单线段总长度，是所述单线段数据对应的圆弧的总长度。可以理解的是，若所述单线段数据的线段类型为直线段时，则该所述单线段数据的曲率半径设为0。
S3：根据所述出光间距和所述大尺寸开孔轨迹、所述轨迹行进速度，确定各个所述单线段数据对应的各脉冲触发时间集；
具体而言，从大尺寸开孔轨迹的起点开始确定每个钻孔点的脉冲触发时间，相邻两个钻孔点在大尺寸开孔轨迹上对应的轨迹段等于所述出光间距，为在单位轨迹距离的激光脉冲数量相同的原则下进行基于纳秒激光的大尺寸开孔提供了基础；可以理解的是，大尺寸开孔轨迹的起点作为第一个钻孔点。也就是说，0点也是脉冲触发时间集中的脉冲触发时间。
也就是说，在脉冲触发时间集中，非直线段对应的时间间隔与直线段对应的时间间隔不同，使非直线段的脉冲间隔时长与直线段的脉冲间隔时长不同，从而避免了在非直线段开孔时，工件吸收的激光能量过多，避免了对工件造成过度损伤从而导致玻璃崩裂。
S4：根据所述脉冲触发时间集，控制纳秒激光器，以对加工平台上的所述目标工件进行基于纳秒激光的大尺寸开孔。
具体而言，在相邻两个钻孔点在大尺寸开孔轨迹上对应的轨迹段等于所述出光间距的情况下，只要保证每个钻孔点的激光脉冲数量相同，即可满足单位轨迹距离的激光脉冲数量相同的原则；首先将纳秒激光器的出光口对准大尺寸开孔轨迹的第一个钻孔点，控制纳秒激光器对加工平台上的所述目标工件进行基于纳秒激光的大尺寸开孔，然后根据所述大尺寸开孔轨迹、轨迹行进速度，使目标工件行进或者使纳秒激光器行进，在行进的过程中，根据所述脉冲触发时间集控制纳秒激光器对加工平台上的所述目标工件进行基于纳秒激光的大尺寸开孔；
可以理解的是，因目标工件厚度不同、材质不同，在每个钻孔点钻孔一次无法完成开孔时，可以重复执行步骤S4，以在沿着钻孔点断裂时，在目标工件上形成内孔。也就是说，执行一次步骤S4，每个钻孔点钻孔一次。
现有的认知是纳秒激光易导致玻璃瞬间膨胀并爆破对玻璃造成过度损伤从而导致玻璃崩裂，本申请实现了基于纳秒激光的大尺寸开孔，克服了现有的技术偏见。
本实施例通过根据所述出光间距和所述大尺寸开孔轨迹、所述轨迹行进速度，确定各个所述单线段数据对应的各脉冲触发时间集，根据所述脉冲触发时间集，控制纳秒激光器，以对加工平台上的所述目标工件进行基于纳秒激光的大尺寸开孔。本申请实现了采用纳秒激光进行大尺寸开孔，相对水刀切割方法，本申请减少了耗材、减少了切割产生的污染排放；然而，目标工件对于激光具有一定吸收作用，当纳秒激光的光束透过目标工件时，目标工件的表面诱导吸收激光能量，吸收的激光能量转化为目标工件的内能，在吸收的激光能量过多时，将使得目标工件瞬间膨胀并爆破，对目标工件造成过度损伤从而导致玻璃崩裂，本申请根据所述出光间距和所述大尺寸开孔轨迹、所述轨迹行进速度，确定各个所述单线段数据对应的各脉冲触发时间集，使非直线段的脉冲间隔时长与直线段的脉冲间隔时长不同，从而避免了在非直线段开孔时，工件吸收的激光能量过多，避免了对工件造成过度损伤从而导致玻璃崩裂。
在一个实施例中，所述对所述大尺寸开孔轨迹进行线型识别及分类，得到各个单线段数据的步骤，包括：
S21：将所述大尺寸开孔轨迹输入预设的轨迹线型识别模型进行线型识别，得到各个所述单线段数据；
其中，所述轨迹线型识别模型是采用训练样本集，对初始模型进行训练得到的模型；
所述训练样本集中的每个训练样本包括：轨迹样本和各个单线段标签值，每个所述单线段标签值对应的的线段的曲率半径相同，所述初始模型是基于神经网络得到的模型。
具体而言，将所述大尺寸开孔轨迹输入预设的轨迹线型识别模型进行按线型分割、分类、线段参数识别，得到各个所述单线段数据。
所述初始模型包括编码层、自注意力层、各个卷积模块、各个分类层。编码层用于对轨迹样本进行编码，以转为向量表示；自注意力层用于根据该向量表示提取整体轨迹的信息；卷积模块用于根据整体轨迹的信息提取一个线段的特征；每个分类层用于根据一个卷积模块提取的特征判断线段属于直线和圆弧中的哪一种。卷积模块是采用串联的多个卷积层。
在本申请的另一个实施例中，基于所述大尺寸开孔轨迹的轮廓进行线段划分，然后将划分的线段输入预设的线段类型分类模型进行分类，根据分类得到的数据确定每个线段属于直线和圆弧中的哪一种，从划分的线段中提取出线段的起点位置、终点位置、曲率半径和单线段总长度。
所述线段类型分类模型是一个二分类模型。线段类型分类模型的模型结构和训练方法可以从现有技术中选择，在此不做赘述。
本实施例通过轨迹线型识别模型提高了线段识别的准确性；每个所述单线段标签值对应的的线段的曲率半径相同，从而使轨迹线型识别模型能够基于每个线段的曲率半径相同的原则进行线型识别。
在一个实施例中，所述根据所述出光间距和所述大尺寸开孔轨迹、所述轨迹行进速度，确定各个所述单线段数据对应的各脉冲触发时间集的步骤，包括：
S31：根据所述大尺寸开孔轨迹及所述出光间距，确定各个轨迹出光位置所在的所述单线段数据；
具体而言，以大尺寸开孔轨迹的起点作为第一个钻孔点，以所述出光间距作为相邻两个钻孔点之间的轨迹距离，确定所述单线段数据上的各个钻孔点，将每个钻孔点的坐标数据作为一个轨迹出光位置。并找出包含轨迹出光位置的所述单线段数据，作为该轨迹出光位置所在的所述单线段数据。
轨迹距离，也就是相邻两个钻孔点在大尺寸开孔轨迹上对应的轨迹段的长度。
S32：根据预设的激光器脉宽和每个所述轨迹出光位置所在的所述单线段数据，确定每个所述轨迹出光位置对应的脉冲触发时间间隔；
具体而言，根据所述轨迹出光位置所在的所述单线段数据，计算钻孔点之间的时间间隔，然后将该时间间隔加上钻孔需要的时间(也就是激光器脉宽)，从而得到所述轨迹出光位置对应的脉冲触发时间间隔。
第i个所述轨迹出光位置对应的脉冲触发时间间隔，是第i-1个所述轨迹出光位置与第i个所述轨迹出光位置之间的出光时间间隔。
S33：根据各个所述脉冲触发时间间隔，得到各个所述单线段数据对应的各所述脉冲触发时间集。
具体而言，以第一个钻孔点的开始钻孔时间为开始时间，即可根据各个所述脉冲触发时间间隔计算出每个钻孔点的脉冲触发时间，将所有钻孔点的脉冲触发时间作为各个所述单线段数据对应的各所述脉冲触发时间集。
本实施例根据所述大尺寸开孔轨迹及所述出光间距，确定各个轨迹出光位置所在的所述单线段数据，根据预设的激光器脉宽和每个所述轨迹出光位置所在的所述单线段数据，确定每个所述轨迹出光位置对应的脉冲触发时间间隔，使非直线段的脉冲间隔时长与直线段的脉冲间隔时长不同，使两次出光之间的轨迹距离相同，从而避免了在非直线段开孔时，工件吸收的激光能量过多，避免了对工件造成过度损伤从而导致玻璃崩裂。本申请实现了基于纳秒激光的大尺寸开孔，克服了现有的技术偏见；通过提前确定所述脉冲触发时间集，简化了对纳秒激光器和平台运动电机的控制，有利于提高基于纳秒激光的大尺寸开孔的准确性。
在一个实施例中，所述根据预设的激光器脉宽和每个所述轨迹出光位置所在的所述单线段数据，确定每个所述轨迹出光位置对应的脉冲触发时间间隔的步骤，包括：
其中，ΔT1为所在的所述单线段数据为直线段的所述轨迹出光位置对应的脉冲触发时间间隔，ΔT2为所在的所述单线段数据为圆弧段的所述轨迹出光位置对应的脉冲触发时间间隔，d为所述出光间距，所述出光间距是各钻孔之间的出光间隔，r为预设的钻孔半径，R为所述轨迹出光位置所在的所述单线段数据中的圆弧段对应的曲率半径，T0为脉冲脉宽，v1为所述轨迹行进速度中的直线段行进速度，v2为所述轨迹行进速度中的圆弧段行进速度，arcsin是反正弦函数。
本实施例实现了根据预设的激光器脉宽和每个所述轨迹出光位置所在的所述单线段数据，确定每个所述轨迹出光位置对应的脉冲触发时间间隔，从而使非直线段的脉冲间隔时长与直线段的脉冲间隔时长不同，使两次出光之间的轨迹距离相同，从而避免了在非直线段开孔时，工件吸收的激光能量过多，避免了对工件造成过度损伤从而导致玻璃崩裂。本申请实现了基于纳秒激光的大尺寸开孔，克服了现有的技术偏见；通过提前确定所述脉冲触发时间集，简化了对纳秒激光器和平台运动电机的控制，有利于提高基于纳秒激光的大尺寸开孔的准确性。
在一个实施例中，所述根据所述脉冲触发时间集，控制纳秒激光器，以对加工平台上的所述目标工件进行基于纳秒激光的大尺寸开孔的步骤，包括：
S41：根据所述大尺寸开孔轨迹和预设的电机运动速度配置，控制所述平台运动电机工作，并且根据所述脉冲触发时间集，生成Trig信号；
电机运动速度配置包括：圆弧运动速度、直线运动速度。圆弧运动速度，是在圆弧的非拐角部分的轨迹段上的行进速度。直线运动速度，是在直线的轨迹段上的行进速度。
可选的，电机运动速度配置还包括：拐角运动速度。拐角运动速度，是在拐角的轨迹段上的行进速度。
具体而言，根据所述大尺寸开孔轨迹和所述电机运动速度配置，控制所述平台运动电机工作，得到实际加工时间，并且在所述实际加工时间位于所述脉冲触发时间集时，生成Trig信号。
具体而言，因平台运动电机在圆弧、直线的速度不同，所述脉冲触发时间集中的相邻脉冲触发时间之间的间隔可能不是等间隔的；而目前的激光器触发方式为TTL信号或者GATE信号触发，比如，给激光器输入5V稳压信号即可使激光器开光，TTL信号或者GATE信号触发不适合不是等间隔的所述脉冲触发时间集。因此，本申请的所述纳秒激光器采用Trig信号触发，所述纳秒激光器只在Trig信号的上升沿触发一次，发出与激光器脉宽及单次激光脉冲数量对应的纳秒激光。
Trig信号，是触发信号。TTL信号，是TTL器件的电平。GATE信号是门控输入信号。
S42：根据所述Trig信号控制所述纳秒激光器，按预设的激光器脉宽及预设的单次激光脉冲数量发射目标纳秒激光，以对所述加工平台上的所述目标工件进行大尺寸开孔。
具体而言，将所述Trig信号发送给所述纳秒激光器，所述纳秒激光器在激光器脉宽对应的时长内，发送单次激光脉冲数量的纳秒激光，将该纳秒激光作为目标纳秒激光；目标纳秒激光将对所述加工平台上的所述目标工件上的与所述Trig信号对应的钻孔点切割一个小圆。
本实施例通过改进所述纳秒激光器的触发方式，从而实现了在进行基于纳秒激光的大尺寸开孔时，在单位轨迹距离的激光脉冲数量相同，避免吸收的激光能量过多对玻璃造成过度损伤从而导致玻璃崩裂。现有的认知是纳秒激光易导致玻璃瞬间膨胀并爆破对玻璃造成过度损伤从而导致玻璃崩裂，本申请实现了基于纳秒激光的大尺寸开孔，克服了现有的技术偏见。
在一个实施例中，所述纳秒激光器包括：脉宽可调激光种子源、扩束镜、准直镜、光纤、光波分复用装置；
在所述纳秒激光器获取到所述Trig信号时，在所述Trig信号的上升沿，所述脉宽可调激光种子源产生激光种子信号；
所述激光种子信号依次经过所述扩束镜的扩束处理、所述准直镜的准直处理、耦合到所述光纤中、所述光波分复用装置的波分复用处理、光束在经过所述光纤增益放大，得到所述目标纳秒激光。
具体而言，脉宽可调激光种子源是脉宽可调的激光种子源。
可以理解的是，也可以采用一个器件替代扩束镜和准直镜，以实现扩束处理和准直处理。
光波分复用装置是基于WDM技术得到的装置。在同一根光纤中同时让两个或两个以上的光波长信号通过不同光信道各自传输信息，称为光波分复用技术，简称WDM。
因直线运动速度小于或等于所述轨迹行进速度，圆弧运动速度、拐角运动速度均小于直线运动速度，从而使平台运动电机会进行加减速运动，所以控制好所述纳秒激光器在平台运动电机加减速运动过程中的出光控制及频率调制，是实现玻璃的大尺寸内孔加工的重要基础。玻璃钻孔所用激光类型为纳秒调Q激光，这种激光类型一般有固定的工作频率。在玻璃钻孔过程中，我们需要保持激光的单次激光脉冲数量不变，只改变平台运动电机的加减速过程中，作用于玻璃的激光脉冲数量。目前的脉冲式的纳秒激光器普遍为腔内调Q、MOPA等工作方式，此时，常用的激光功率调制手段则无法满足AOM调制功能的需求，其中，常用的激光功率调制手段为在软件中通过设定激光功率-运动速度的关联参数设置，这类调制方式不改变工作频率，只改变脉冲能量大小。为了解决该问题，本实施例的所述纳秒激光器采用脉宽可调激光种子源，并且在光束在经过所述光纤增益放大。
AOM，称为Q开关,然后用于在产生脉冲之前阻挡激光谐振腔。在大多数情况下,在激光条件下使用零级(未衍射)光束,并且在应该禁止激光时打开AOM。这要求引起的衍射损耗(可能是每个谐振腔往返两次)高于激光增益。AOM还可用于固态激光器的腔倾倒,产生纳秒或超短脉冲。在后一种情况下,只有在激光谐振腔相对较长的情况下,AOM的速度才足够；的电光调制器可以以其他方式是必需的。
在一个实施例中，所述激光种子信号是与预设的激光器脉宽对应的信号，其中，所述激光器脉宽大于3ns，并且所述激光器脉宽小于9ns。
可选的，所述激光器脉宽为5ns。
本实施例通过所述激光器脉宽大于3ns，并且所述激光器脉宽小于9ns，从而使本申请适用于在玻璃上切割内孔的场景。
在一个实施例中，在光束在经过所述光纤增益放大时，采用980nm或者878nm的泵浦源进行增益放大。
本实施例采用980nm或者878nm的泵浦源进行增益放大，从而避免吸收的激光能量过多对玻璃造成过度损伤从而导致玻璃崩裂。
如图所示，在一个实施例中，一种基于激光的大尺寸开孔系统，所述系统包括：控制器801、纳秒激光器802、加工平台803，所述加工平台设有平台运动电机8031；
所述控制器用于实现如下步骤：
获取目标工件对应的大尺寸开孔轨迹、轨迹行进速度及出光间距；
对所述大尺寸开孔轨迹进行线型识别及分类，得到各个单线段数据；
根据所述出光间距和所述大尺寸开孔轨迹、所述轨迹行进速度，确定各个所述单线段数据对应的各脉冲触发时间集；
根据所述脉冲触发时间集，控制纳秒激光器，以对加工平台上的所述目标工件进行基于纳秒激光的大尺寸开孔。
本实施例通过根据所述出光间距和所述大尺寸开孔轨迹、所述轨迹行进速度，确定各个所述单线段数据对应的各脉冲触发时间集，根据所述脉冲触发时间集，控制纳秒激光器，以对加工平台上的所述目标工件进行基于纳秒激光的大尺寸开孔。本申请实现了采用纳秒激光进行大尺寸开孔，相对水刀切割方法，本申请减少了耗材、减少了切割产生的污染排放；然而，目标工件对于激光具有一定吸收作用，当纳秒激光的光束透过目标工件时，目标工件的表面诱导吸收激光能量，吸收的激光能量转化为目标工件的内能，在吸收的激光能量过多时，将使得目标工件瞬间膨胀并爆破，对目标工件造成过度损伤从而导致玻璃崩裂，本申请根据所述出光间距和所述大尺寸开孔轨迹、所述轨迹行进速度，确定各个所述单线段数据对应的各脉冲触发时间集，使非直线段的脉冲间隔时长与直线段的脉冲间隔时长不同，从而避免了在非直线段开孔时，工件吸收的激光能量过多，避免了对工件造成过度损伤从而导致玻璃崩裂。
可以理解的是，基于激光的大尺寸开孔系统还包括扩束镜、振镜、场镜，纳秒激光器802输出的纳秒激光依次经过扩束镜、振镜、场镜，然后作用在目标工件上。
在一个实施例中，提出了一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行以下步骤：
获取目标工件对应的大尺寸开孔轨迹、轨迹行进速度及出光间距；
对所述大尺寸开孔轨迹进行线型识别及分类，得到各个单线段数据；
根据所述出光间距和所述大尺寸开孔轨迹、所述轨迹行进速度，确定各个所述单线段数据对应的各脉冲触发时间集；
根据所述脉冲触发时间集，控制纳秒激光器，以对加工平台上的所述目标工件进行基于纳秒激光的大尺寸开孔。
本实施例通过根据所述出光间距和所述大尺寸开孔轨迹、所述轨迹行进速度，确定各个所述单线段数据对应的各脉冲触发时间集，根据所述脉冲触发时间集，控制纳秒激光器，以对加工平台上的所述目标工件进行基于纳秒激光的大尺寸开孔。本申请实现了采用纳秒激光进行大尺寸开孔，相对水刀切割方法，本申请减少了耗材、减少了切割产生的污染排放；然而，目标工件对于激光具有一定吸收作用，当纳秒激光的光束透过目标工件时，目标工件的表面诱导吸收激光能量，吸收的激光能量转化为目标工件的内能，在吸收的激光能量过多时，将使得目标工件瞬间膨胀并爆破，对目标工件造成过度损伤从而导致玻璃崩裂，本申请根据所述出光间距和所述大尺寸开孔轨迹、所述轨迹行进速度，确定各个所述单线段数据对应的各脉冲触发时间集，使非直线段的脉冲间隔时长与直线段的脉冲间隔时长不同，从而避免了在非直线段开孔时，工件吸收的激光能量过多，避免了对工件造成过度损伤从而导致玻璃崩裂。
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，所述的程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，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。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(SRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。
以上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申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种基于激光的大尺寸开孔方法，所述方法包括：
获取目标工件对应的大尺寸开孔轨迹、轨迹行进速度及出光间距；
对所述大尺寸开孔轨迹进行线型识别及分类，得到各个单线段数据；
根据所述出光间距和所述大尺寸开孔轨迹、所述轨迹行进速度，确定各个所述单线段数据对应的各脉冲触发时间集；
根据所述脉冲触发时间集，控制纳秒激光器，以对加工平台上的所述目标工件进行基于纳秒激光的大尺寸开孔。
2.根据权利要求1所述的基于激光的大尺寸开孔方法，其特征在于，所述对所述大尺寸开孔轨迹进行线型识别及分类，得到各个单线段数据的步骤，包括：
将所述大尺寸开孔轨迹输入预设的轨迹线型识别模型进行线型识别，得到各个所述单线段数据；
其中，所述轨迹线型识别模型是采用训练样本集，对初始模型进行训练得到的模型；
所述训练样本集中的每个训练样本包括：轨迹样本和各个单线段标签值，每个所述单线段标签值对应的的线段的曲率半径相同，所述初始模型是基于神经网络得到的模型。
3.根据权利要求1所述的基于激光的大尺寸开孔方法，其特征在于，所述根据所述出光间距和所述大尺寸开孔轨迹、所述轨迹行进速度，确定各个所述单线段数据对应的各脉冲触发时间集的步骤，包括：
根据所述大尺寸开孔轨迹及所述出光间距，确定各个轨迹出光位置所在的所述单线段数据；
根据预设的激光器脉宽和每个所述轨迹出光位置所在的所述单线段数据，确定每个所述轨迹出光位置对应的脉冲触发时间间隔；
根据各个所述脉冲触发时间间隔，得到各个所述单线段数据对应的各所述脉冲触发时间集。
4.根据权利要求3所述的基于激光的大尺寸开孔方法，其特征在于，所述根据预设的激光器脉宽和每个所述轨迹出光位置所在的所述单线段数据，确定每个所述轨迹出光位置对应的脉冲触发时间间隔的步骤，包括：
其中，ΔT1为所在的所述单线段数据为直线段的所述轨迹出光位置对应的脉冲触发时间间隔，ΔT2为所在的所述单线段数据为圆弧段的所述轨迹出光位置对应的脉冲触发时间间隔，d为所述出光间距，所述出光间距是各钻孔之间的出光间隔，r为预设的钻孔半径，R为所述轨迹出光位置所在的所述单线段数据中的圆弧段对应的曲率半径，T0为脉冲脉宽，v1为所述轨迹行进速度中的直线段行进速度，v2为所述轨迹行进速度中的圆弧段行进速度，arcsin是反正弦函数。
5.根据权利要求1所述的基于激光的大尺寸开孔方法，其特征在于，所述根据所述脉冲触发时间集，控制纳秒激光器，以对加工平台上的所述目标工件进行基于纳秒激光的大尺寸开孔，包括：
根据所述大尺寸开孔轨迹和预设的电机运动速度配置，控制所述平台运动电机工作，并且根据所述脉冲触发时间集，生成Trig信号；
根据所述Trig信号控制所述纳秒激光器，按预设的激光器脉宽及预设的单次激光脉冲数量发射目标纳秒激光，以对所述加工平台上的所述目标工件进行大尺寸开孔。
6.根据权利要求5所述的基于激光的大尺寸开孔方法，其特征在于，所述纳秒激光器包括：脉宽可调激光种子源、扩束镜、准直镜、光纤、光波分复用装置；
在所述纳秒激光器获取到所述Trig信号时，在所述Trig信号的上升沿，所述脉宽可调激光种子源产生激光种子信号；
所述激光种子信号依次经过所述扩束镜的扩束处理、所述准直镜的准直处理、耦合到所述光纤中、所述光波分复用装置的波分复用处理、光束在经过所述光纤增益放大，得到所述目标纳秒激光。
7.根据权利要求6所述的基于激光的大尺寸开孔方法，其特征在于，所述激光种子信号是与预设的激光器脉宽对应的信号，其中，所述激光器脉宽大于3ns，并且所述激光器脉宽小于9ns。
8.根据权利要求6所述的基于激光的大尺寸开孔方法，其特征在于，在光束在经过所述光纤增益放大时，采用980nm或者878nm的泵浦源进行增益放大。
9.一种基于激光的大尺寸开孔系统，其特征在于，所述系统包括：控制器、纳秒激光器、加工平台，所述加工平台设有平台运动电机；
所述控制器用于实现如下步骤：
获取目标工件对应的大尺寸开孔轨迹、轨迹行进速度及出光间距；
对所述大尺寸开孔轨迹进行线型识别及分类，得到各个单线段数据；
根据所述出光间距和所述大尺寸开孔轨迹、所述轨迹行进速度，确定各个所述单线段数据对应的各脉冲触发时间集；
根据所述脉冲触发时间集，控制纳秒激光器，以对加工平台上的所述目标工件进行基于纳秒激光的大尺寸开孔。
10.一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行如权利要求1至8中任一项所述方法的步骤。
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