CN117300395B - 基于皮秒激光器的陶瓷钻孔方法、系统、设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了基于皮秒激光器的陶瓷钻孔方法、系统、设备及存储介质，涉及陶瓷加工技术领域，包括对需要被钻孔的陶瓷进行预处理；使用皮秒激光器对光滑陶瓷进行钻孔处理；在光滑陶瓷的上方放置上位摄像头，在光滑陶瓷的下方设置下位摄像头；在钻孔处理过程中对光滑陶瓷使用锥度判断法进行判断，并基于判断结果对皮秒激光器进行动态调整；本发明用于解决现有技术中缺少对钻孔后的孔洞的锥度进行的检测，即使能够对陶瓷表面进行精准定位并打孔，也会因为孔洞的锥度的不一致导致孔洞的出口位置发生偏移，从而影响钻孔的加工精度的问题。
Description
技术领域
本发明涉及陶瓷加工技术领域，具体为基于皮秒激光器的陶瓷钻孔方法、系统、设备及存储介质。
背景技术
皮秒激光器是一款脉宽为皮秒的激光器。具有皮秒级超短脉宽、重复频率可调、脉冲能量高等特点，在生物医学、光学参量振荡、生物显微成像等领域有着越来越广泛的应用，逐渐成为现代生物成像和分析系统中日益重要的工具，皮秒激光器在生瓷片进行打孔是利用高度聚焦后产生高能量密度的激光束作用在生瓷片上，这种激光束具有非常高的峰值功率瞬间产生的超高电子温度值远超材料汽化温度，材料直接从固态转为气态。
现有的用于皮秒激光器在陶瓷钻孔方面的改进，通常是通过对陶瓷进行多段处理，提高皮秒激光器的加工效率，比如在发明公开号为CN106425125A的中国专利中公开了一种复合纳秒-皮秒-飞秒激光技术的陶瓷钻孔方法，该方案就是通过在加工位置附近喷射辅助气体，经纳秒激光粗加工后再采用皮秒或者飞秒激光进行精加工，提高了陶瓷工件的加工精度以及加工效率，其他的用于皮秒激光器对陶瓷钻孔的改进，通常是通过对皮秒激光器的光束功率进行改进，通过调整皮秒激光器的光束功率以满足对不同陶瓷材料的钻孔，而在对于钻孔精准度的改进中，通常是对加工平台进行改进，使陶瓷材料的钻孔点能够更加精准地对准皮秒激光器的激光口，缺少对钻孔后的孔洞的锥度进行的检测，这会导致即使能够对陶瓷表面进行精准定位并打孔，会因为孔洞的锥度的不一致导致孔洞的出口位置发生偏移，从而影响钻孔的加工精度，鉴于此，有必要对现有的皮秒激光器在陶瓷钻孔方面进行改进。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决现有技术中的技术问题之一，通过对现有的皮秒激光器在陶瓷钻孔方面进行改进，用于解决现有技术中缺少对钻孔后的孔洞的锥度进行的检测，即使能够对陶瓷表面进行精准定位并打孔，也会因为孔洞的锥度的不一致导致孔洞的出口位置发生偏移，从而影响钻孔的加工精度的问题。
为实现上述目的，第一方面，本发明提供基于皮秒激光器的陶瓷钻孔方法，包括：
对需要被钻孔的陶瓷进行预处理，将进行预处理后的陶瓷记为光滑陶瓷；
使用皮秒激光器对光滑陶瓷进行钻孔处理；
当进行钻孔处理时，在光滑陶瓷的上方放置上位摄像头，在光滑陶瓷的下方设置下位摄像头，上位摄像头以及下位摄像头用于对光滑陶瓷的上方表面以及光滑陶瓷的下方表面进行拍摄；
在钻孔处理过程中对光滑陶瓷使用锥度判断法进行判断，并基于判断结果对皮秒激光器进行动态调整。
进一步地，所述步骤S1对需要被钻孔的陶瓷进行预处理，将进行预处理后的陶瓷记为光滑陶瓷包括：
将需要被钻孔的陶瓷进行研磨抛光处理，将进行研磨抛光处理后的陶瓷记为已研磨陶瓷；
将已研磨陶瓷放入有机溶液中进行超声波清洗，将进行超声波清洗后的已研磨陶瓷记为光滑陶瓷，其中，有机溶液为乙醇或丙酮。
进一步地，使用皮秒激光器对光滑陶瓷进行钻孔处理包括：
在用于钻孔的工作台上方放置上位摄像头，在用于钻孔的工作台下方放置下位摄像头，上位摄像头以及下位摄像头的放置位置为能够使上位摄像头以及下位摄像头的拍摄区域完全覆盖光滑陶瓷的位置；
对光滑陶瓷进行钻孔处理。
进一步地，对光滑陶瓷进行钻孔处理包括：
将光滑陶瓷固定于工作台上，使用工作台调整光滑陶瓷使皮秒激光器对准光滑陶瓷中需要进行打孔的位置；
在工作台调整光滑陶瓷后，使用上位摄像头对光滑陶瓷进行拍摄，将拍摄得到的图片记为上位钻前图片；
将上位钻前图片放入钻孔直角坐标系中，并在钻孔直角坐标系中基于皮秒激光器打孔的位置以及打孔的孔径标记皮秒激光器的预期打孔位置，记为预期上位圆，获取能够将预期上位圆覆盖的最小矩形，记为预期上位矩形，其中，钻孔直角坐标系为平面直角坐标系。
进一步地，对光滑陶瓷进行钻孔处理还包括：
获取使用皮秒激光器依次进行钻孔需要消耗的辅助气体的气量，记为单次消耗气量，获取剩余的辅助气体的气量，记为剩余总气量；
将皮秒激光器调整至出光状态，使用皮秒激光器对光滑陶瓷中需要打孔的位置进行激光打孔，同时在打孔位置的周围喷射单次消耗气量的辅助气体；
当激光打孔结束后，获取剩余总气量，当剩余总气量大于等于单次消耗气量时，继续使用皮秒激光器进行单次打孔；当剩余总气量小于单次消耗气量时，发送辅助气体不足信号并将皮秒激光器调整至待机状态；
当激光打孔结束后，使用上位摄像头对光滑陶瓷进行拍摄，将拍摄得到的图片记为上位钻孔图片，将上位钻孔图片与上位钻前图片重叠，将上位钻孔图片中与上位钻前图片重合的圆形轮廓在上位钻孔图片中删除，将剩余的圆形轮廓记为实际上位圆；
获取实际上位圆与上位钻孔图片的位置关系，并基于实际上位圆与上位钻孔图片的位置关系在钻孔直角坐标系中标记实际上位圆的位置；
当实际上位圆与预期上位圆重合时，将此次钻孔记为上位精准钻孔；
当实际上位圆不与预期上位圆重合时，向工作人员发送钻孔偏移信号并将皮秒激光器调整至睡眠状态；
当激光打孔结束后，当此次钻孔被记为上位精准钻孔时，使用下位摄像头对光滑陶瓷进行拍摄，将拍摄得到的图片记为下位钻孔图片，将钻孔直角坐标系中的预期上位矩形记为实际上位矩形。
进一步地，在钻孔处理过程中对光滑陶瓷使用锥度判断法进行判断，并基于判断结果对皮秒激光器进行动态调整包括：
将当前获得下位钻孔图片的前一张下位钻孔图片记为下位参考图片；
将下位钻孔图片与下位参考图片重叠，将下位钻孔图片中与下位参考图片重合的圆形轮廓在下位钻孔图片中删除，将下位钻孔图片中剩余的圆形轮廓记为实际下位圆，其中，在获取到实际下位圆后，恢复下位钻孔图片中被删除的圆形轮廓；
将下位钻孔图片放入钻孔直角坐标系中与上位钻孔图片重合，获取实际下位圆与下位钻孔图片的位置关系，并基于实际下位圆与下位钻孔图片的位置关系，在钻孔直角坐标系中标记实际下位圆的位置；
当实际下位圆与实际上位圆的圆心重合时，将此次钻孔记为垂直精准钻孔；
当实际下位圆不与实际上位圆的圆心重合时，将此次的钻孔记为倾斜钻孔并向工作人员发送激光倾斜信号。
进一步地，在钻孔处理过程中对光滑陶瓷使用锥度判断法进行判断，并基于判断结果对皮秒激光器进行动态调整还包括：
当钻孔被记为垂直精准钻孔时，获取能够将实际下位圆覆盖的最小矩形，记为实际下位矩形；
使用锥度判断法对实际上位矩形以及实际下位矩形进行分析；
锥度判断法为：
获取皮秒激光器进行钻孔时预设的锥度，记为预设锥度。
进一步地，在钻孔处理过程中对光滑陶瓷使用锥度判断法进行判断，并基于判断结果对皮秒激光器进行动态调整还包括：将实际上位矩形的四条边的中点与实际上位圆的圆心连接，依次记为中垂线1至中垂线4；
对于中垂线1至中垂线4中的任意一个中垂线，将中垂线与实际上位矩形和实际下位矩形的交点记为上位交点和下位交点，将上位交点与下位交点之间的距离记为锥直线；
获取中垂线1至中垂线4对应的锥直线1至锥直线4；
获取光滑陶瓷的厚度，记为L，基于L与锥直线1至锥直线4使用锥度算法获得锥度1至锥度4；
锥度算法为：U1=arctan(L1/L)，其中，U1为锥度，L1为锥直线；
当锥度1至锥度4均等于预设锥度时，将此次钻孔记为锥度精准钻孔；
当锥度1至锥度4中任意一个锥度小于预设锥度时，获取锥度对应的中垂线，将中垂线中由圆心向上位交点的方向记为倾斜方向；
当锥度1至锥度4中任意一个锥度大于预设锥度时，获取锥度对应的中垂线，将中垂线中由上位交点向圆心的方向记为倾斜方向；
当锥度判断法的结果为锥度精准钻孔时，继续运行皮秒激光器；
当锥度判断法的结果不为锥度精准钻孔时，将皮秒激光器调整至睡眠状态并将倾斜方向发送至工作人员。
第二方面，本发明还提供一种基于皮秒激光器的陶瓷钻孔系统，包括预处理模块、钻孔模块以及分析模块；
预处理模块用于对需要被钻孔的陶瓷进行预处理，将进行预处理后的陶瓷记为光滑陶瓷；
钻孔模块使用皮秒激光器对光滑陶瓷进行钻孔处理；
当进行钻孔处理时，在光滑陶瓷的上方放置上位摄像头，在光滑陶瓷的下方设置下位摄像头，上位摄像头以及下位摄像头用于对光滑陶瓷的上方表面以及光滑陶瓷的下方表面进行拍摄；
分析模块在钻孔处理过程中对光滑陶瓷使用锥度判断法进行判断，并基于判断结果对皮秒激光器进行动态调整。
第三方面，本发明提供一种存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，运行上述任一项所述方法中的步骤。
第四方面，本发明提供一种电子设备，包括处理器以及存储器，所述存储器存储有计算机可读取指令，当所述计算机可读取指令由所述处理器执行时，运行上述任一项所述方法中的步骤。
本发明的有益效果：本发明通过对需要被钻孔的陶瓷进行预处理，将进行预处理后的陶瓷记为光滑陶瓷，然后使用皮秒激光器对光滑陶瓷进行钻孔处理，这样的好处在于，通过对预处理后的光滑陶瓷进行钻孔处理，有利于防止钻孔时因光滑陶瓷表面的杂质导致对钻孔精度的影响，同时对需要被钻孔的陶瓷进行预处理还能将质量较差的陶瓷在预处理中筛除，防止对质量较差的陶瓷进行钻孔导致资源浪费；
本发明还通过在光滑陶瓷的上方放置上位摄像头，在光滑陶瓷的下方设置下位摄像头，上位摄像头以及下位摄像头用于对光滑陶瓷的上方表面以及光滑陶瓷的下方表面进行拍摄，最后对钻孔处理后的光滑陶瓷使用锥度判断法进行判断，并基于判断结果对皮秒激光器进行调整，这样的好处在于，通过设置上位摄像头以及下位摄像头，能够获取陶瓷被钻孔前以及陶瓷被钻孔后的表面数据，有利于在后续的锥度判断法中对孔洞的锥度进行判断，以达到判断此次钻孔是否精准的目的。
本申请的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请了解。本申请的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
图1为本发明的系统的原理框图；
图2为本发明的方法的步骤流程图；
图3为本发明的钻孔坐标系的示意图；
图4为本发明中光滑陶瓷的横切面的示意图；
图5为本发明的实际上位圆以及实际下位圆的获取示意图；
图6为本发明的电子设备的连接框图；
图中，40、电子设备；401、处理器；402、存储器。
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做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1
请参阅图1所示，本申请提供一种基于皮秒激光器的陶瓷钻孔系统，包括预处理模块、钻孔模块以及分析模块；
预处理模块用于对需要被钻孔的陶瓷进行预处理，将进行预处理后的陶瓷记为光滑陶瓷；
预处理配置有陶瓷预处理策略，陶瓷预处理策略包括：
将需要被钻孔的陶瓷进行研磨抛光处理，将进行研磨抛光处理后的陶瓷记为已研磨陶瓷；
将已研磨陶瓷放入有机溶液中进行超声波清洗，将进行超声波清洗后的已研磨陶瓷记为光滑陶瓷，其中，有机溶液为乙醇或丙酮；
在具体实施过程中，通过将需要被钻孔的陶瓷进行研磨抛光处理以及超声波清洗，这是为了使陶瓷的表面更加光滑，有利于后续使用皮秒激光器进行更加精准的激光打孔；
钻孔模块使用皮秒激光器对光滑陶瓷进行钻孔处理；
当进行钻孔处理时，在光滑陶瓷的上方放置上位摄像头，在光滑陶瓷的下方设置下位摄像头，上位摄像头以及下位摄像头用于对光滑陶瓷的上方表面以及光滑陶瓷的下方表面进行拍摄；
钻孔模块配置有陶瓷钻孔策略，陶瓷钻孔策略包括：
在用于钻孔的工作台上方放置上位摄像头，在用于钻孔的工作台下方放置下位摄像头，上位摄像头以及下位摄像头的放置位置为能够使上位摄像头以及下位摄像头的拍摄区域完全覆盖光滑陶瓷的位置；
在具体实施过程中，放置上位摄像头以及下位摄像头的目的是对钻孔前以及钻孔后的光滑陶瓷进行监控，获取光滑陶瓷钻孔前后的影像从而对皮秒激光器的钻孔是否精准进行分析；
对光滑陶瓷进行钻孔处理；
钻孔处理包括：
将光滑陶瓷固定于工作台上，使用工作台调整光滑陶瓷使皮秒激光器对准光滑陶瓷中需要进行打孔的位置；
在工作台调整光滑陶瓷后，使用上位摄像头对光滑陶瓷进行拍摄，将拍摄得到的图片记为上位钻前图片；
在具体实施过程中，在上位钻前图片中应当将光滑陶瓷的整个上表面完全拍摄在内，当拍摄得到的上位钻前图片只拍摄到部分的光滑陶瓷时，应当调整上位摄像头的位置重新拍摄上位钻前图片；
将上位钻前图片放入钻孔直角坐标系中，并在钻孔直角坐标系中基于皮秒激光器打孔的位置以及打孔的孔径标记皮秒激光器的预期打孔位置，记为预期上位圆，获取能够将预期上位圆覆盖的最小矩形，记为预期上位矩形，其中，钻孔直角坐标系为平面直角坐标系；
在具体实施过程中，预期打孔位置为打孔前设置好的需要在光滑陶瓷上打孔的位置；
获取使用皮秒激光器依次进行钻孔需要消耗的辅助气体的气量，记为单次消耗气量，获取剩余的辅助气体的气量，记为剩余总气量；
在具体实施过程中，在使用皮秒激光器进行钻孔时喷洒辅助气体的目的是在钻孔后能够通过辅助气体的帮助快速形成稳定穿孔，以保证穿孔的快速稳定，辅助气体的选择可视具体情况而定，包括但不限于空气、氧气、氮气以及氩气；
将皮秒激光器调整至出光状态，使用皮秒激光器对光滑陶瓷中需要打孔的位置进行激光打孔，同时在打孔位置的周围喷射单次消耗气量的辅助气体；
钻孔模块配置有钻后处理策略，钻后处理策略包括：
当激光打孔结束后，获取剩余总气量，当剩余总气量大于等于单次消耗气量时，继续使用皮秒激光器进行单次打孔；当剩余总气量小于单次消耗气量时，发送辅助气体不足信号并将皮秒激光器调整至待机状态；
当激光打孔结束后，使用上位摄像头对光滑陶瓷进行拍摄，将拍摄得到的图片记为上位钻孔图片，将上位钻孔图片与上位钻前图片重叠，将上位钻孔图片中与上位钻前图片重合的圆形轮廓在上位钻孔图片中删除，将剩余的圆形轮廓记为实际上位圆；
在具体实施过程中，因为对同一个光滑陶瓷板的钻孔数量不唯一，因此将上位钻孔图片中与上位钻前图片重合的圆形轮廓在上位钻孔图片中删除是为了获取本次钻孔得到的孔洞形成的实际上位圆，排除其他孔洞对本次钻孔的影响；
获取实际上位圆与上位钻孔图片的位置关系，并基于实际上位圆与上位钻孔图片的位置关系在钻孔直角坐标系中标记实际上位圆的位置；
当实际上位圆与预期上位圆重合时，将此次钻孔记为上位精准钻孔；
当实际上位圆不与预期上位圆重合时，向工作人员发送钻孔偏移信号并将皮秒激光器调整至睡眠状态；
在具体实施过程中，当实际上位圆不与预期上位圆重合时，说明皮秒激光器的钻孔位置发生偏移；
当激光打孔结束后，当此次钻孔被记为上位精准钻孔时，使用下位摄像头对光滑陶瓷进行拍摄，将拍摄得到的图片记为下位钻孔图片，将钻孔直角坐标系中的预期上位矩形记为实际上位矩形；
分析模块用于在钻孔处理过程中对光滑陶瓷使用锥度判断法进行判断，并基于判断结果对皮秒激光器进行动态调整；
分析模块配置有锥度分析策略，锥度分析策略包括：
将当前获得下位钻孔图片的前一张下位钻孔图片记为下位参考图片；
在具体实施过程中，当获取的下位钻孔图片为对光滑陶瓷第一次打孔得到的下位钻孔图片，则直接获取下位钻孔图片中的圆形轮廓并将圆形轮廓记为实际下位圆；
将下位钻孔图片与下位参考图片重叠，将下位钻孔图片中与下位参考图片重合的圆形轮廓在下位钻孔图片中删除，将下位钻孔图片中剩余的圆形轮廓记为实际下位圆，其中，在获取到实际下位圆后，恢复下位钻孔图片中被删除的圆形轮廓；
在具体实施过程中，删除重合的圆形轮廓是为了获取实际下位圆，当得到实际下位圆后应当恢复下位钻孔图片中被删除的圆形轮廓，以便于后续的分析；
将下位钻孔图片放入钻孔直角坐标系中与上位钻孔图片重合，获取实际下位圆与下位钻孔图片的位置关系，并基于实际下位圆与下位钻孔图片的位置关系，在钻孔直角坐标系中标记实际下位圆的位置；
当实际下位圆与实际上位圆的圆心重合时，将此次钻孔记为垂直精准钻孔；
当实际下位圆不与实际上位圆的圆心重合时，将此次的钻孔记为倾斜钻孔并向工作人员发送激光倾斜信号。
锥度分析策略还包括：
当钻孔被记为垂直精准钻孔时，获取能够将实际下位圆覆盖的最小矩形，记为实际下位矩形；
使用锥度判断法对实际上位矩形以及实际下位矩形进行分析；
锥度判断法为：
获取皮秒激光器进行钻孔时预设的锥度，记为预设锥度；
请参阅图3所示，其中，T1为实际上位矩形，T2为实际上位圆，T3为实际下位矩形，T4为实际下位圆，T5为锥直线，T6为中垂线，T7为光滑陶瓷，将实际上位矩形的四条边的中点与实际上位圆的圆心连接，依次记为中垂线1至中垂线4；
对于中垂线1至中垂线4中的任意一个中垂线，将中垂线与实际上位矩形和实际下位矩形的交点记为上位交点和下位交点，将上位交点与下位交点之间的距离记为锥直线。
获取中垂线1至中垂线4对应的锥直线1至锥直线4。
请参阅图4所示，其中，U1为锥度，U2为皮秒激光器在光滑陶瓷上钻孔的入口直径，U3为皮秒激光器在光滑陶瓷上钻孔的出口直径，U4为光滑陶瓷的厚度，获取光滑陶瓷的厚度，记为L，基于L与锥直线1至锥直线4使用锥度算法获得锥度1至锥度4。
锥度算法为：U1=arctan(L1/L)，其中，U1为锥度，L1为锥直线。
当锥度1至锥度4均等于预设锥度时，将此次钻孔记为锥度精准钻孔。
在具体实施过程中，获取到L为3mm，锥直线1为1mm，锥直线2为1.2mm，锥直线3为1mm，锥直线4为1mm，预设锥度为0.32，则通过计算可得锥度1为0.32，锥度2为0.38，锥度3为0.32，锥度4为0.32，则在锥度1至锥度4中，锥度2不等于预设锥度，且在锥度2对应的中垂线中将由上位交点向圆心的方向记为倾斜方向，因此应当将皮秒激光器调整至睡眠状态并将倾斜方向发送至工作人员；
当锥度1至锥度4中任意一个锥度小于预设锥度时，获取锥度对应的中垂线，将中垂线中由圆心向上位交点的方向记为倾斜方向；
当锥度1至锥度4中任意一个锥度大于预设锥度时，获取锥度对应的中垂线，将中垂线中由上位交点向圆心的方向记为倾斜方向；
当锥度判断法的结果为锥度精准钻孔时，继续运行皮秒激光器；
当锥度判断法的结果不为锥度精准钻孔时，将皮秒激光器调整至睡眠状态并将倾斜方向发送至工作人员。
实施例2
请参阅图2所示，本发明还提供基于皮秒激光器的陶瓷钻孔方法，包括：
步骤S1，对需要被钻孔的陶瓷进行预处理，将进行预处理后的陶瓷记为光滑陶瓷；步骤S1包括如下子步骤：
步骤S101，将需要被钻孔的陶瓷进行研磨抛光处理，将进行研磨抛光处理后的陶瓷记为已研磨陶瓷；
步骤S102，将已研磨陶瓷放入有机溶液中进行超声波清洗，将进行超声波清洗后的已研磨陶瓷记为光滑陶瓷，其中，有机溶液为乙醇或丙酮。
步骤S2，使用皮秒激光器对光滑陶瓷进行钻孔处理；
当进行钻孔处理时，在光滑陶瓷的上方放置上位摄像头，在光滑陶瓷的下方设置下位摄像头，上位摄像头以及下位摄像头用于对光滑陶瓷的上方表面以及光滑陶瓷的下方表面进行拍摄；步骤S2还包括：
步骤S201，在用于钻孔的工作台上方放置上位摄像头，在用于钻孔的工作台下方放置下位摄像头，上位摄像头以及下位摄像头的放置位置为能够使上位摄像头以及下位摄像头的拍摄区域完全覆盖光滑陶瓷的位置；
步骤S202，对光滑陶瓷进行钻孔处理。
步骤S202包括：
步骤S2021，将光滑陶瓷固定于工作台上，使用工作台调整光滑陶瓷使皮秒激光器对准光滑陶瓷中需要进行打孔的位置；
步骤S2022，在工作台调整光滑陶瓷后，使用上位摄像头对光滑陶瓷进行拍摄，将拍摄得到的图片记为上位钻前图片；
将上位钻前图片放入钻孔直角坐标系中，并在钻孔直角坐标系中基于皮秒激光器打孔的位置以及打孔的孔径标记皮秒激光器的预期打孔位置，记为预期上位圆，获取能够将预期上位圆覆盖的最小矩形，记为预期上位矩形，其中，钻孔直角坐标系为平面直角坐标系。
步骤S202还包括：
步骤S2023，获取使用皮秒激光器依次进行钻孔需要消耗的辅助气体的气量，记为单次消耗气量，获取剩余的辅助气体的气量，记为剩余总气量；
步骤S2024，将皮秒激光器调整至出光状态，使用皮秒激光器对光滑陶瓷中需要打孔的位置进行激光打孔，同时在打孔位置的周围喷射单次消耗气量的辅助气体；
当激光打孔结束后，获取剩余总气量，当剩余总气量大于等于单次消耗气量时，继续使用皮秒激光器进行单次打孔；当剩余总气量小于单次消耗气量时，发送辅助气体不足信号并将皮秒激光器调整至待机状态。
请参阅图5所示，其中，E1为上位钻前图片，E2为上位钻孔图片，E3为下位钻孔图片的前一张下位钻孔图片，E4为下位钻孔图片，E5为将重合的圆形轮廓在上位钻孔图片中删除后的上位钻孔图片，E6为将重合的圆形轮廓在下位钻孔图片中删除后的下位钻孔图片，E7为标记实际上位圆以及实际下位圆后的钻孔坐标系。
步骤S2025，当激光打孔结束后，使用上位摄像头对光滑陶瓷进行拍摄，将拍摄得到的图片记为上位钻孔图片，将上位钻孔图片与上位钻前图片重叠，将上位钻孔图片中与上位钻前图片重合的圆形轮廓在上位钻孔图片中删除，将剩余的圆形轮廓记为实际上位圆；
获取实际上位圆与上位钻孔图片的位置关系，并基于实际上位圆与上位钻孔图片的位置关系在钻孔直角坐标系中标记实际上位圆的位置；
当实际上位圆与预期上位圆重合时，将此次钻孔记为上位精准钻孔；
当实际上位圆不与预期上位圆重合时，向工作人员发送钻孔偏移信号并将皮秒激光器调整至睡眠状态。
步骤S2026，当激光打孔结束后，当此次钻孔被记为上位精准钻孔时，使用下位摄像头对光滑陶瓷进行拍摄，将拍摄得到的图片记为下位钻孔图片，将钻孔直角坐标系中的预期上位矩形记为实际上位矩形。
步骤S3，在钻孔处理过程中对光滑陶瓷使用锥度判断法进行判断，并基于判断结果对皮秒激光器进行动态调整；步骤S3还包括：
步骤S301，将当前获得下位钻孔图片的前一张下位钻孔图片记为下位参考图片；
将下位钻孔图片与下位参考图片重叠，将下位钻孔图片中与下位参考图片重合的圆形轮廓在下位钻孔图片中删除，将下位钻孔图片中剩余的圆形轮廓记为实际下位圆，其中，在获取到实际下位圆后，恢复下位钻孔图片中被删除的圆形轮廓；
步骤S302，将下位钻孔图片放入钻孔直角坐标系中与上位钻孔图片重合，获取实际下位圆与下位钻孔图片的位置关系，并基于实际下位圆与下位钻孔图片的位置关系，在钻孔直角坐标系中标记实际下位圆的位置；
步骤S303，当实际下位圆与实际上位圆的圆心重合时，将此次钻孔记为垂直精准钻孔；
当实际下位圆不与实际上位圆的圆心重合时，将此次的钻孔记为倾斜钻孔并向工作人员发送激光倾斜信号。
步骤S3还包括：
步骤S304，当钻孔被记为垂直精准钻孔时，获取能够将实际下位圆覆盖的最小矩形，记为实际下位矩形；
使用锥度判断法对实际上位矩形以及实际下位矩形进行分析；
锥度判断法为：
获取皮秒激光器进行钻孔时预设的锥度，记为预设锥度；
将实际上位矩形的四条边的中点与实际上位圆的圆心连接，依次记为中垂线1至中垂线4；
对于中垂线1至中垂线4中的任意一个中垂线，将中垂线与实际上位矩形和实际下位矩形的交点记为上位交点和下位交点，将上位交点与下位交点之间的距离记为锥直线；
获取中垂线1至中垂线4对应的锥直线1至锥直线4；
获取光滑陶瓷的厚度，记为L，基于L与锥直线1至锥直线4使用锥度算法获得锥度1至锥度4；
锥度算法为：U1=arctan(L1/L)，其中，U1为锥度，L1为锥直线；
当锥度1至锥度4均等于预设锥度时，将此次钻孔记为锥度精准钻孔；
当锥度1至锥度4中任意一个锥度小于预设锥度时，获取锥度对应的中垂线，将中垂线中由圆心向上位交点的方向记为倾斜方向；
当锥度1至锥度4中任意一个锥度大于预设锥度时，获取锥度对应的中垂线，将中垂线中由上位交点向圆心的方向记为倾斜方向；
步骤S305，当锥度判断法的结果为锥度精准钻孔时，继续运行皮秒激光器；
当锥度判断法的结果不为锥度精准钻孔时，将皮秒激光器调整至睡眠状态并将倾斜方向发送至工作人员。
实施例3
请参阅图6所示，本申请还提供一种电子设备40，包括处理器401以及存储器402，存储器402存储有计算机可读取指令，当计算机可读取指令由处理器401执行时，运行如上任意一项方法中的步骤。通过上述技术方案，处理器401和存储器402通过通信总线和/或其他形式的连接机构互连并相互通讯，存储器402存储有处理器401可执行的计算机程序，当电子设备40运行时，处理器401执行该计算机程序，以执行上述实施例的任一可选的实现方式中的方法，以实现以下功能：首先通过对需要被钻孔的陶瓷进行预处理，然后使用皮秒激光器对光滑陶瓷进行钻孔处理，在光滑陶瓷的上方放置上位摄像头，在光滑陶瓷的下方设置下位摄像头，最后在钻孔处理过程中对光滑陶瓷使用锥度判断法进行判断，并基于判断结果对皮秒激光器进行动态调整。
实施例4
本申请还提供一种存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，运行如上任意一项方法中的步骤。通过上述技术方案，计算机程序被处理器执行时，执行上述实施例的任一可选的实现方式中的方法，以实现以下功能：首先通过对需要被钻孔的陶瓷进行预处理，然后使用皮秒激光器对光滑陶瓷进行钻孔处理，在光滑陶瓷的上方放置上位摄像头，在光滑陶瓷的下方设置下位摄像头，最后在钻孔处理过程中对光滑陶瓷使用锥度判断法进行判断，并基于判断结果对皮秒激光器进行动态调整。
在本申请的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质上实施的计算机程序产品的形式。其中，存储介质可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随机存取存储器（Static Random AccessMemory，简称SRAM），电可擦除可编程只读存储器（Electrically Erasable ProgrammableRead-Only Memory，简称EEPROM），可擦除可编程只读存储器（Erasable ProgrammableRead Only Memory，简称EPROM），可编程只读存储器（Programmable Red-Only Memory，简称PROM），只读存储器（Read-OnlyMemory，简称ROM），磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露装置和方法，可以通过其他的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其他的形式。
Claims (6)
1.一种基于皮秒激光器的陶瓷钻孔方法，其特征在于，包括：
对需要被钻孔的陶瓷进行预处理，将进行预处理后的陶瓷记为光滑陶瓷；
使用皮秒激光器对光滑陶瓷进行钻孔处理；当进行钻孔处理时，在光滑陶瓷的上方放置上位摄像头，在光滑陶瓷的下方设置下位摄像头，上位摄像头以及下位摄像头用于对光滑陶瓷的上方表面以及光滑陶瓷的下方表面进行拍摄；将光滑陶瓷固定于工作台上，使用工作台调整光滑陶瓷使皮秒激光器对准光滑陶瓷中需要进行打孔的位置；
在工作台调整光滑陶瓷后，使用上位摄像头对光滑陶瓷进行拍摄，将拍摄得到的图片记为上位钻前图片；
将上位钻前图片放入钻孔直角坐标系中，并在钻孔直角坐标系中基于皮秒激光器打孔的位置以及打孔的孔径标记皮秒激光器的预期打孔位置，记为预期上位圆，获取能够将预期上位圆覆盖的最小矩形，记为预期上位矩形，其中，钻孔直角坐标系为平面直角坐标系；
当激光打孔结束后，使用上位摄像头对光滑陶瓷进行拍摄，将拍摄得到的图片记为上位钻孔图片，将上位钻孔图片与上位钻前图片重叠，将上位钻孔图片中与上位钻前图片重合的圆形轮廓在上位钻孔图片中删除，将剩余的圆形轮廓记为实际上位圆；
获取实际上位圆与上位钻孔图片的位置关系，并基于实际上位圆与上位钻孔图片的位置关系在钻孔直角坐标系中标记实际上位圆的位置；
当实际上位圆与预期上位圆重合时，将此次钻孔记为上位精准钻孔；
当实际上位圆不与预期上位圆重合时，向工作人员发送钻孔偏移信号并将皮秒激光器调整至睡眠状态；
当激光打孔结束后，当此次钻孔被记为上位精准钻孔时，使用下位摄像头对光滑陶瓷进行拍摄，将拍摄得到的图片记为下位钻孔图片，将钻孔直角坐标系中的预期上位矩形记为实际上位矩形；
在钻孔处理过程中对光滑陶瓷使用锥度判断法进行判断，并基于判断结果对皮秒激光器进行动态调整；
将当前获得下位钻孔图片的前一张下位钻孔图片记为下位参考图片；
将下位钻孔图片与下位参考图片重叠，将下位钻孔图片中与下位参考图片重合的圆形轮廓在下位钻孔图片中删除，将下位钻孔图片中剩余的圆形轮廓记为实际下位圆，其中，在获取到实际下位圆后，恢复下位钻孔图片中被删除的圆形轮廓；
将下位钻孔图片放入钻孔直角坐标系中与上位钻孔图片重合，获取实际下位圆与下位钻孔图片的位置关系，并基于实际下位圆与下位钻孔图片的位置关系，在钻孔直角坐标系中标记实际下位圆的位置；
当实际下位圆与实际上位圆的圆心重合时，将此次钻孔记为垂直精准钻孔；
当实际下位圆不与实际上位圆的圆心重合时，将此次的钻孔记为倾斜钻孔并向工作人员发送激光倾斜信号；
当钻孔被记为垂直精准钻孔时，获取能够将实际下位圆覆盖的最小矩形，记为实际下位矩形；
使用锥度判断法对实际上位矩形以及实际下位矩形进行分析；
锥度判断法为：
获取皮秒激光器进行钻孔时预设的锥度，记为预设锥度；
将实际上位矩形的四条边的中点与实际上位圆的圆心连接，依次记为中垂线1至中垂线4；
对于中垂线1至中垂线4中的任意一个中垂线，将中垂线与实际上位矩形和实际下位矩形的交点记为上位交点和下位交点，将上位交点与下位交点之间的距离记为锥直线；
获取中垂线1至中垂线4对应的锥直线1至锥直线4；
获取光滑陶瓷的厚度，记为L，基于L与锥直线1至锥直线4使用锥度算法获得锥度1至锥度4；
锥度算法为：U1=arctan(L1/L)，其中，U1为锥度，L1为锥直线；
当锥度1至锥度4均等于预设锥度时，将此次钻孔记为锥度精准钻孔；
当锥度1至锥度4中任意一个锥度小于预设锥度时，获取锥度对应的中垂线，将中垂线中由圆心向上位交点的方向记为倾斜方向；
当锥度1至锥度4中任意一个锥度大于预设锥度时，获取锥度对应的中垂线，将中垂线中由上位交点向圆心的方向记为倾斜方向；当锥度判断法的结果为锥度精准钻孔时，继续运行皮秒激光器；
当锥度判断法的结果不为锥度精准钻孔时，将皮秒激光器调整至睡眠状态并将倾斜方向发送至工作人员。
2.根据权利要求1所述的基于皮秒激光器的陶瓷钻孔方法，其特征在于，对需要被钻孔的陶瓷进行预处理，将进行预处理后的陶瓷记为光滑陶瓷包括：
将需要被钻孔的陶瓷进行研磨抛光处理，将进行研磨抛光处理后的陶瓷记为已研磨陶瓷；
将已研磨陶瓷放入有机溶液中进行超声波清洗，将进行超声波清洗后的已研磨陶瓷记为光滑陶瓷，其中，有机溶液为乙醇或丙酮。
3.根据权利要求2所述的基于皮秒激光器的陶瓷钻孔方法，其特征在于，对光滑陶瓷进行钻孔处理还包括：
获取使用皮秒激光器依次进行钻孔需要消耗的辅助气体的气量，记为单次消耗气量，获取剩余的辅助气体的气量，记为剩余总气量；
将皮秒激光器调整至出光状态，使用皮秒激光器对光滑陶瓷中需要打孔的位置进行激光打孔，同时在打孔位置的周围喷射单次消耗气量的辅助气体；
当激光打孔结束后，获取剩余总气量，当剩余总气量大于等于单次消耗气量时，继续使用皮秒激光器进行单次打孔；当剩余总气量小于单次消耗气量时，发送辅助气体不足信号并将皮秒激光器调整至待机状态。
4.一种基于皮秒激光器的陶瓷钻孔系统，执行权利要求1-3任意一项所述的基于皮秒激光器的陶瓷钻孔方法，其特征在于，包括预处理模块、钻孔模块以及分析模块；
预处理模块用于对需要被钻孔的陶瓷进行预处理，将进行预处理后的陶瓷记为光滑陶瓷；
钻孔模块使用皮秒激光器对光滑陶瓷进行钻孔处理；
当进行钻孔处理时，在光滑陶瓷的上方放置上位摄像头，在光滑陶瓷的下方设置下位摄像头，上位摄像头以及下位摄像头用于对光滑陶瓷的上方表面以及光滑陶瓷的下方表面进行拍摄；
分析模块用于在钻孔处理过程中对光滑陶瓷使用锥度判断法进行判断，并基于判断结果对皮秒激光器进行动态调整。
5.一种电子设备，其特征在于，包括处理器以及存储器，所述存储器存储有计算机可读取指令，当所述计算机可读取指令由所述处理器执行时，运行如权利要求1-3任一项所述方法中的步骤。
6.一种存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时，运行如权利要求1-3任一项所述方法中的步骤。
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