CN117583722A - 一种激光加工系统及激光能量控制方法 - Google Patents
一种激光加工系统及激光能量控制方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117583722A CN117583722A CN202410084030.9A CN202410084030A CN117583722A CN 117583722 A CN117583722 A CN 117583722A CN 202410084030 A CN202410084030 A CN 202410084030A CN 117583722 A CN117583722 A CN 117583722A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- laser
- laser beam
- monitoring
- processing
- unit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000012545 processing Methods 0.000 title claims abstract description 118
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 36
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims abstract description 99
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 24
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 23
- 238000011217 control strategy Methods 0.000 claims abstract description 21
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims abstract description 12
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 claims abstract description 10
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 22
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 10
- 238000007405 data analysis Methods 0.000 claims description 8
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 7
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 6
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 6
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims description 5
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 abstract description 4
- 230000009467 reduction Effects 0.000 abstract description 3
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 13
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 10
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 description 4
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 2
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 2
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 2
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000010835 comparative analysis Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000013480 data collection Methods 0.000 description 1
- 238000005034 decoration Methods 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
- B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
- B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
- B23K26/067—Dividing the beam into multiple beams, e.g. multifocusing
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/70—Auxiliary operations or equipment
- B23K26/702—Auxiliary equipment
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
本发明公开了一种激光加工系统及激光能量控制方法，涉及激光加工与能量控制技术领域。该系统包括用于对待加工工件进行加工的激光束的激光模块、用于对激光束进行实时监测的监测模块、用于获取监测数据并生成激光调控策略的数据模块和用于根据激光调控策略对激光束进行调控的调控模块。本发明通过依据加工工件的材料选取并发射激光束，再对激光束的运行状态、激光光路和激光参数等进行监测；紧接着对监测数据进行采集处理和分析，从而得到激光调控策略；最后对激光发出的激光束进行实时调整，避免在加工过程中因环境条件、激光参数变化及加工状态等多种因素导致加工精度和效率的降低，进而保证激光加工的稳定性。
Description
技术领域
本发明属于激光加工与能量控制技术领域，尤其涉及一种激光加工系统及激光能量控制方法。
背景技术
激光加工是一种利用激光束对物体进行精密切割、打孔、雕刻和焊接等操作的加工方法，因其具有无接触、高精度、高速度、高灵活性和无污染等优点，因此被广泛应用于电子、汽车、航空航天、医疗器械、珠宝饰品、建筑装饰等领域。
激光在加工过程中会因环境条件、激光参数变化、聚焦质量、加工状态等多种因素影响从而导致加工精度和加工效率的降低，因此排除激光加工过程中的多种影响因素从而保证激光加工的稳定性便成为亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种激光加工系统及激光能量控制方法，通过实时监测激光束获取监测数据并依据其生成激光调控策略，通过激光调控策略调整激光束能量保证激光加工的稳定性，提高加工精度和加工效率。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
本申请实施例提供了一种激光加工系统，包括通信连接的激光模块、监测模块、数据模块和调控模块；
所述激光模块，发出用于对待加工工件进行加工的激光束；
所述监测模块，用于对激光束进行实时监测；
所述数据模块，用于获取监测数据并生成激光调控策略；
所述调控模块，用于根据激光调控策略对激光束进行调控；
其中，所述激光模块包括激光选取单元，所述激光选取单元，用于对待加工工件的材料进行检测，并根据检测结果选取激光源。
优选地，所述激光模块包括激光分光单元、激光聚焦单元和激光光路单元；
所述激光分光单元，用于将激光束分为第一激光束、第二激光束和第三激光束；
所述激光聚焦单元，分别对第一激光束和第二激光束进行聚焦；
所述激光光路单元，用于形成第一激光光路、第二激光光路和第三激光光路；
其中，根据激光脉冲占空比将激光束分为第一激光束和第二激光束；第一激光束位于第一激光光路且用于照射第一聚焦区域；第二激光束位于第二激光光路且用于照射第二聚焦区域。
优选地，所述第一激光束还用于根据激光束的平均激光功率和预设激光功率的比值大小进行动态调整；
所述第二激光束还用于根据激光束的照射角度和预设角度的差值进行动态调整；
所述第三激光束位于第三激光光路并生成光脉冲信号，且将所述光脉冲信号转换为电信号。
优选地，还包括激光器、材料检测仪、传感器、工件台、光学元件、光束分离器、处理器和控制器；
其中，待加工工件放置于工件台上；
材料检测仪对待加工工件进行检测并通过激光器发射激光束；
激光束通过光束分离器进行分光后再通过光学元件透照在工件台上形成透照光斑；
激光束通过光束分离器产生光脉冲信号并转换为电信号；
传感器采集激光加工数据并形成监测数据集；
将电信号和监测数据集作为处理器的输入生成控制策略；
将控制策略输入控制器对激光器进行实时调控。
优选地，所述监测模块包括运行状态监测单元和激光参数监测单元；
所述运行状态监测单元，用于监测激光加工程序的运行状态；
所述激光参数监测单元，用于监测激光束的参数变化。
优选地，所述运行状态监测单元包括运行判定子单元和条件确定子单元；
所述运行判定子单元，用于判定激光加工程序的执行被中断时激光加工的运行状况是否为实际对工件进行加工的激光加工过程中；
所述条件确定子单元，用于根据运行状况的判定结果，在激光加工程序中的既定条件中确定再开始执行激光加工程序时激光加工的再启动条件。
优选地，所述监测模块还包括激光光路监测单元，所述激光光路监测单元用于监测激光光路内的光路气体。
优选地，所述数据模块包括依次通信连接的数据采集单元、数据处理单元、数据分析单元和策略生成单元；
所述数据采集单元，用于采集并获取监测数据；
所述数据处理单元，用于对监测数据进行处理；
所述数据分析单元，用于对监测数据进行分析；
所述策略生成单元，用于根据分析结果生成控制策略。
优选地，所述调控模块基于激光调控策略对激光束的激光能量进行调整；通过激光聚焦光斑的激光能量密度反映激光能量的变化，其公式为：；
其中，P为激光功率；D为激光聚焦光斑的直径；frep 为激光脉冲重复频率；A为运行状态影响因子；为激光光路影响因子。
本申请实施例提供了一种激光能量控制方法，应用于如上述任一项所述的一种激光加工系统，包括如下步骤：
对待加工工件的材料进行检测并根据检测结果选取激光源；
依据激光源发出用于对待加工工件进行加工的激光束；
对激光束进行实时监测并获取监测数据；
对监测数据进行处理和分析并生成激光调控策略；
基于激光调控策略对激光束的激光能量进行调控。
本发明的有益效果为：本发明通过激光模块并依据加工工件的材料发射激光束，再通过监测模块对激光束的运行状态、激光光路和激光参数等进行监测；紧接着通过数据模块对监测数据进行采集、处理和分析，从而得到激光调控策略；最后通过调控模块对激光发出的激光束进行实时调整，从而避免在加工过程中因环境条件、激光参数变化、聚焦质量、加工状态等多种因素影响导致的加工精度和加工效率的降低，进而通过排除激光加工过程中的多种影响因素从而保证激光加工的稳定性。
附图说明
为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本申请的技术方案。
图1为本申请实施例提供的一种激光加工系统的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的激光模块的结构示意图；
图3为本申请实施例提供的监测模块的结构示意图；
图4为本申请实施例提供的运行状态监测单元的结构示意图；
图5为本申请实施例提供的数据模块的结构示意图；
图6为本申请实施例提供的一种激光能量控制方法的步骤流程图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为实现预定发明目的所采取的技术手段及功效，这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的方法和系统的例子。
在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明的具体实施方式、特征及其功效作详细说明。
实施例1
请参阅图1，本申请实施例提供一种激光加工系统，包括通信连接的激光模块、监测模块、数据模块和调控模块；
所述激光模块，发出用于对待加工工件进行加工的激光束；
所述监测模块，用于对所述激光束进行实时监测；
所述数据模块，用于获取监测数据并生成激光调控策略；
所述调控模块，用于根据所述激光调控策略对所述激光束进行调控。
针对现有技术中激光在加工过程中出现的稳定性较差等问题，本申请首先通过激光模块发出用于对待加工工件进行加工的激光束，再通过监测模块对激光束进行实时监测，紧接着通过数据模块获取监测数据并对监测数据进行处理和分析，从而生成可以对激光束进行调整的激光调控策略，最后通过调控模块依据上述激光调控策略对激光束进行调控，使其能够更好地适应于待加工工件的加工，避免激光束因各种因素而影响其能量稳定性，从而提高加工精度和效率。
需要说明的是，不同材料的待加工工件因其材料特性需要不同类型的激光进行加工，因此在选择加工激光时需要考虑材料的性质；并且考虑到不同的激光源会有不同的焦点且在工件上会形成不同的焦斑，而不同的焦斑又会影响后续工件的加工以及加工性能，因此在本申请提供的一种实施例中，如图2所示，所述激光模块包括激光选取单元、激光分光单元、激光聚焦单元和激光光路单元；
所述激光选取单元，用于对所述待加工工件的材料进行检测，并根据检测结果选取激光源；
所述激光分光单元，用于将所述激光束分为第一激光束、第二激光束和第三激光束；
所述激光聚焦单元，分别对第一激光束和第二激光束进行聚焦；
所述激光光路单元，用于形成第一激光光路、第二激光光路和第三激光光路；
其中，根据激光脉冲占空比将激光束分为第一激光束和第二激光束；第一激光束位于第一激光光路且用于照射第一聚焦区域；第二激光束位于第二激光光路且用于照射第二聚焦区域；
所述第一激光束还用于根据激光束的平均激光功率和预设激光功率的比值大小进行动态调整；
所述第二激光束还用于根据激光束的照射角度和预设角度的差值进行动态调整；
所述第三激光束位于第三激光光路并生成光脉冲信号，且将所述光脉冲信号转换为电信号。
具体地，在本实施例的激光模块中，首先根据不同待加工工件的材料性质选取对应的激光源，紧接着通过激光分光单元将激光源发出的激光束分离为第一激光束、第二激光束和第三激光束这三部分，其中，具体的分离比例为：第一激光束:第二激光束:第三激光束为49:49:2。在本实施例中，第一激光束和第二激光束分别形成第一激光光路和第二激光光路；第一激光束用于照射在第一聚焦区域，还用于激光束的平均激光功率和预设激光功率的比值大小进行动态调整，如果平均激光功率大于预设激光功率，说明此时的激光功率过高，会对加工工件产生损伤，需要适当的调整功率使其低于预设的激光功率。而在本申请中，预设激光功率是通过采集历史功率数据并从中选取激光加工稳定时的功率数据作为预设激光功率，而由历史功率数据得出的预设激光功率可以保证数据的准确性，使得数据更为可信。而平均激光功率则是指在一段时间内采集的所有数据取其平均值。需要说明的是，本申请将上述激光源发射的激光束进行分光是为了针对不同的情况下激光稳定性的影响因子，比如：第一激光束是针对激光聚焦问题，第二激光束是针对激光角度偏移问题，而第三激光束是专门用于产生光脉冲信号并将其转换为电信号，该电信号能够反馈于后续激光束功率的调整。
需要说明的是，激光脉冲的占空比是指脉冲的持续时间与周期之间的比值，用于描述激光脉冲的高低电平时间分布情况。占空比通常表示为百分比或小数。具体计算激光脉冲的占空比需要知道脉冲的高电平时间（脉冲持续时间）和周期（脉冲重复周期）。占空比可以通过以下公式计算：
占空比 = （脉冲持续时间 / 脉冲重复周期）× 100%
例如，如果激光脉冲的持续时间为1毫秒，脉冲重复周期为10毫秒，则占空比为：
占空比 = （1毫秒 / 10毫秒）× 100% = 10%
因为占空比是衡量激光脉冲重复频率和脉冲宽度的重要参数，因此本申请通过采用占空比能够保证脉冲的稳定性和可靠性。
在本申请提供的一种实施例中，上述激光加工系统还包括激光器、材料检测仪、传感器、工件台、光学元件、光束分离器、处理器和控制器；
其中，待加工工件放置于所述工件台上；
材料检测仪对待加工工件进行检测并通过激光器发射激光束；
激光束通过光束分离器进行分光后再通过光学元件透照在工件台上形成透照光斑；
激光束通过光束分离器产生光脉冲信号并转换为电信号；
通过传感器采集激光加工数据并形成监测数据集；
将电信号和监测数据集作为处理器的输入，生成控制策略；
将控制策略输入控制器对激光器进行实时调控。
具体地，本申请中待加工工件放置于工件台上，激光器位于工件台上方，材料检测仪位于激光器下方、光束分离器位于材料检测仪下方、光学元件又位于光束分离器下方；传感器与处理器通信连接，处理器与控制器通信连接，控制器还与激光器通信连接；需要说明的是，本申请中并未对激光器的类型做具体限定，而只是限定了激光器的选择需要根据材料检测仪检测到的工件材料来进行。
另一方面，由于激光在加工过程中有可能会因为外界干扰而导致程序中断，也有可能因为加工工件的控制信号出现问题而导致工件规格与实际规格出现偏差，还可能因为加工程序运行异常或控制装置运行异常导致加工质量下降，因此为了解决上述问题，在本申请提供的一种实施例中，如图3所示，所述监测模块包括运行状态监测单元和激光参数监测单元；
所述运行状态监测单元，用于监测激光加工程序的运行状态；
所述激光参数监测单元，用于监测激光束的参数变化。
具体地，本申请的运行状态监测单元会对激光的加工程序进行实时监测，判断其是否出现异常情况，当出现异常时会将异常数据集中起来形成异常数据集，还对异常情况进行分析，将异常情况和异常数据进行关联和对应；紧接着上述异常数据集会通过数据模块进行分析和处理，并以此生成激光调控策略，通过激光调控策略调整激光加工过程中的运行部件及控制系统。
上述激光参数监测单元会对激光的参数进行实时监测，并从中监测到激光束的参数变化，通过参数变化来反映激光束的具体运行情况；需要说明的是，上述运行状态监测单元和激光参数监测单元针对的是不同的监测对象，一个针对的是激光加工过程中的运行状态，一个针对的是加工过程中的参数变化，因此二者所表示的情况不完全相同；但同时，激光参数的变化又在一方面反映出激光加工的异常，因此二者不完全相同但又存在相通之处。
进一步地，如图4所示，上述运行状态监测单元包括运行判定子单元和条件确定子单元；
所述运行判定子单元，用于判定激光加工程序的执行被中断时激光加工的运行状况是否为实际对工件进行加工的激光加工过程中；
所述条件确定子单元，用于根据运行状况的判定结果，在激光加工程序中的既定条件中确定再开始执行激光加工程序时激光加工的再启动条件。
具体地，首先通过运行判定子单元判断激光加工程序的执行是否有所中断，如果有中断，则再通过条件确定子单元确定激光加工程序什么时候或者处于什么状态时可以再次启动，也就是确定激光加工程序再次启动的条件。而在本申请中，关于工件进行加工的激光加工过程中这一点的判断，具体为：在上述激光加工程序的执行中断时正在执行操作指令，或者进行加工所需规定输入控制装置时，或者相关操作指令和控制指令正在处理器或控制器生成时。
本申请通过对运行状态和激光参数进行实时监测，从而保证了激光加工过程中可以考虑到诸多重要的影响因素，并进一步地对运行状态进行判断，确定了激光加工程序处于什么状态时属于中断，并确定了中断后再次恢复激光加工的条件；还通过激光参数的变化进一步反馈出激光加工过程中出现的其他异常情况，通过将上述异常影响输入数据模块进行处理和分析，并进一步通过调控模块生成对应的激光调控策略进行调整，从而保证激光加工的稳定性。
在本申请提供的一种实施例中，如图3所示，所述监测模块还包括激光光路监测单元，所述激光光路监测单元用于监测激光光路内的光路气体。
由于激光散射或吸收激光那样的杂质气体存在于激光器的周边时，对激光的传播产生大的影响，会造成激光束的偏移并影响其准确性，因此本申请为了解决上述问题，为了排除杂质气体或激光周围气体对激光束传播的影响，本申请通过激光光路监测单元来实现激光光路内光路气体的监测。
因为激光器发射激光束会产生激光光路，而激光光路中的气体会对激光束的传播产生很大影响，并进一步影响到激光加工的性能，因此本申请对激光光路进行实时监测，通过监测激光光路中气体的种类、含量以及为其赋予影响因子，利用数据模块进行分析后通过调控模块进行处理，将光路中的杂质气体尽快排出光路，确保杂质气体不会影响到激光加工。
进一步地，所述激光加工系统包括气体吸附装置，所述气体吸附装置具有开闭门；当监测到光路中具有杂质气体时，系统控制器会控制气体吸附装置的开闭门打开，当监测到光路中没有杂质气体或者杂质气体被处理后，则控制开闭门关闭。而在本申请中，为了除去激光光路中的杂质气体，采用杂质气体吸附剂进行处理。
在本申请提供的一种实施例中，如图5所示，所述数据模块包括依次通信连接的数据采集单元、数据处理单元、数据分析单元和策略生成单元；
所述数据采集单元，用于采集并获取监测数据；
所述数据处理单元，用于对监测数据进行处理；
所述数据分析单元，用于对监测数据进行分析；
所述策略生成单元，用于根据分析结果生成控制策略。
具体地，本申请通过数据采集单元采集或收集激光监测数据，并通过数据处理单元进行处理，在数据处理中，包括但不限于数据清洗、数据转换和数据集成；在数据清洗中，主要是对原始数据进行清理、去重、删除异常值等操作，以确保数据的准确性和完整性；数据转换是将数据从一种格式或结构转换为另一种格式或结构，确保数据都是同一种结构类型，加快处理速度；数据集成是将来自不同数据源的数据合并为一个一致的数据集，以便于分析和处理；紧接着，经过数据处理的数据通过数据分析单元进行数据分析，将监测数据中表现异常的数据与正常数据进行对比分析，从而将异常与系统部件关联在一起，也即：通过异常数据分析出出现异常的系统部件或位置；最后通过策略生成单元生成调控策略。本申请的数据模块通过上述单元对数据进行处理和分析，能够使得结果更为准确，提高激光加工的准确性。
在本申请提供的一种实施例中，所述调控模块基于所述激光调控策略对激光能量进行调整，而本申请通过激光聚焦光斑的激光能量密度来反映激光能量的变化，其公式为：；
其中，P为激光功率；D为激光聚焦光斑直径；frep 为激光脉冲重复频率；A为运行状态影响因子；为激光光路影响因子。
需要说明的是，当激光功率增加时激光能量密度也会增加，相应的激光能量也会增加；而激光聚焦光斑直径D的大小可以通过激光发射源进行调节，也进一步与加工材料产生关联；运行状态影响因子A表示激光加工过程中加工程序的运行状态，当加工程序出现中断等异常时会对激光加工产生影响，因此本申请将其作为影响因子与激光能量建立关联；而激光光路影响因子表示为激光光路对激光加工的影响，因为激光光路中的杂质气体会影响加工，因此也将其作为影响因子与激光能量建立关联；通过上述影响因子彼此之间建立联系，用于表示激光加工过程中激光能量的变化，并进一步通过能量变化来为调控系统提供参考。
激光脉冲重复频率是指激光器输出的脉冲信号在单位时间内重复出现的次数，通常以赫兹（Hz）为单位表示。激光脉冲重复频率与激光器的工作状态、激光器内部结构和激光器的控制电路等因素有关。激光脉冲重复频率越高，其输出的平均功率也就越高，但单个脉冲的能量就会降低。
并且本申请的激光脉冲重复频率还与上述激光脉冲的占空比关联，因此也与上述激光分光单元建立关联。
综上所述，本申请通过激光模块并依据加工工件的材料发射激光束，再通过监测模块对激光束的运行状态、激光光路和激光参数等进行监测；紧接着通过数据模块对监测数据进行采集、处理和分析，从而得到激光调控策略；最后通过调控模块对激光发出的激光束进行实时调整，从而避免在加工过程中因环境条件、激光参数变化、聚焦质量、加工状态等多种因素影响导致的加工精度和加工效率的降低，进而通过排除激光加工过程中的多种影响因素从而保证激光加工的稳定性。
实施例２
请参阅图6，本申请实施例提供一种激光能量控制方法，应用于如上所述的激光加工系统，包括如下步骤：
对待加工工件的材料进行检测并根据检测结果选取激光源；
依据激光源发出用于对待加工工件进行加工的激光束；
对激光束进行实时监测并获取监测数据；
对监测数据进行处理和分析并生成激光调控策略；
基于激光调控策略对激光束的激光能量进行调控。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
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。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简洁修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (9)
1.一种激光加工系统，其特征在于：包括通信连接的激光模块、监测模块、数据模块和调控模块；
所述激光模块，发出用于对待加工工件进行加工的激光束；
所述监测模块，用于对激光束进行实时监测；
所述数据模块，用于获取监测数据并生成激光调控策略；
所述调控模块，用于根据激光调控策略对激光束进行调控；
其中，所述激光模块包括激光选取单元，所述激光选取单元，用于对待加工工件的材料进行检测，并根据检测结果选取激光源；
所述调控模块基于激光调控策略对激光束的激光能量进行调整；通过激光聚焦光斑的激光能量密度反映激光能量的变化，其公式为：；
其中，P为激光功率；D为激光聚焦光斑的直径；frep 为激光脉冲重复频率；A为运行状态影响因子；为激光光路影响因子。
2.根据权利要求1所述的一种激光加工系统，其特征在于：所述激光模块包括激光分光单元、激光聚焦单元和激光光路单元；
所述激光分光单元，用于将激光束分为第一激光束、第二激光束和第三激光束；
所述激光聚焦单元，分别对第一激光束和第二激光束进行聚焦；
所述激光光路单元，用于形成第一激光光路、第二激光光路和第三激光光路；
其中，根据激光脉冲占空比将激光束分为第一激光束和第二激光束；第一激光束位于第一激光光路且用于照射第一聚焦区域；第二激光束位于第二激光光路且用于照射第二聚焦区域。
3.根据权利要求2所述的一种激光加工系统，其特征在于：所述第一激光束还用于根据激光束的平均激光功率和预设激光功率的比值大小进行动态调整；
所述第二激光束还用于根据激光束的照射角度和预设角度的差值进行动态调整；
所述第三激光束位于第三激光光路并生成光脉冲信号，且将所述光脉冲信号转换为电信号。
4.根据权利要求1所述的一种激光加工系统，其特征在于：还包括激光器、材料检测仪、传感器、工件台、光学元件、光束分离器、处理器和控制器；
其中，待加工工件放置于工件台上；
材料检测仪对待加工工件进行检测并通过激光器发射激光束；
激光束通过光束分离器进行分光后再通过光学元件透照在工件台上形成透照光斑；
激光束通过光束分离器产生光脉冲信号并转换为电信号；
传感器采集激光加工数据并形成监测数据集；
将电信号和监测数据集作为处理器的输入生成控制策略；
将控制策略输入控制器对激光器进行实时调控。
5.根据权利要求1所述的一种激光加工系统，其特征在于：所述监测模块包括运行状态监测单元和激光参数监测单元；
所述运行状态监测单元，用于监测激光加工程序的运行状态；
所述激光参数监测单元，用于监测激光束的参数变化。
6.根据权利要求5所述的一种激光加工系统，其特征在于：所述运行状态监测单元包括运行判定子单元和条件确定子单元；
所述运行判定子单元，用于判定激光加工程序的执行被中断时激光加工的运行状况是否为实际对工件进行加工的激光加工过程中；
所述条件确定子单元，用于根据运行状况的判定结果，在激光加工程序中的既定条件中确定再开始执行激光加工程序时激光加工的再启动条件。
7.根据权利要求6所述的一种激光加工系统，其特征在于：所述监测模块还包括激光光路监测单元，所述激光光路监测单元用于监测激光光路内的光路气体。
8.根据权利要求1所述的一种激光加工系统，其特征在于：所述数据模块包括依次通信连接的数据采集单元、数据处理单元、数据分析单元和策略生成单元；
所述数据采集单元，用于采集并获取监测数据；
所述数据处理单元，用于对监测数据进行处理；
所述数据分析单元，用于对监测数据进行分析；
所述策略生成单元，用于根据分析结果生成控制策略。
9.一种激光能量控制方法，应用于如权利要求1-8任一项所述的一种激光加工系统，其特征在于：包括如下步骤：
对待加工工件的材料进行检测并根据检测结果选取激光源；
依据激光源发出用于对待加工工件进行加工的激光束；
对激光束进行实时监测并获取监测数据；
对监测数据进行处理和分析并生成激光调控策略；
基于激光调控策略对激光束的激光能量进行调控。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202410084030.9A CN117583722B (zh) | 2024-01-19 | 2024-01-19 | 一种激光加工系统及激光能量控制方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202410084030.9A CN117583722B (zh) | 2024-01-19 | 2024-01-19 | 一种激光加工系统及激光能量控制方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117583722A true CN117583722A (zh) | 2024-02-23 |
| CN117583722B CN117583722B (zh) | 2024-04-30 |
Family
ID=89917071
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202410084030.9A Active CN117583722B (zh) | 2024-01-19 | 2024-01-19 | 一种激光加工系统及激光能量控制方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117583722B (zh) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101387314B1 (ko) * | 2012-12-26 | 2014-04-21 | 삼성전기주식회사 | 펄스형 레이저 시스템 및 그 구동방법 |
| JP2017047454A (ja) * | 2015-09-02 | 2017-03-09 | トヨタ自動車株式会社 | レーザ溶接機 |
| CN108057953A (zh) * | 2017-12-13 | 2018-05-22 | 广东正业科技股份有限公司 | 一种激光加工系统及激光能量控制方法 |
| CN112276345A (zh) * | 2020-10-10 | 2021-01-29 | 深圳市韵腾激光科技有限公司 | 一种监测激光功率变化的激光加工系统及方法 |
| CN112756774A (zh) * | 2020-11-27 | 2021-05-07 | 乐金显示光电科技(中国)有限公司 | 一种激光加工装置 |
| CN115476056A (zh) * | 2022-10-14 | 2022-12-16 | 北京慧骨医学科技有限公司 | 激光光束的光斑确定方法、装置、电子设备及存储介质 |
| CN116551158A (zh) * | 2023-06-12 | 2023-08-08 | 海目星激光科技集团股份有限公司 | 激光系统、光伏电池加工方法、电子设备及存储介质 |
-
2024
- 2024-01-19 CN CN202410084030.9A patent/CN117583722B/zh active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101387314B1 (ko) * | 2012-12-26 | 2014-04-21 | 삼성전기주식회사 | 펄스형 레이저 시스템 및 그 구동방법 |
| JP2017047454A (ja) * | 2015-09-02 | 2017-03-09 | トヨタ自動車株式会社 | レーザ溶接機 |
| CN108057953A (zh) * | 2017-12-13 | 2018-05-22 | 广东正业科技股份有限公司 | 一种激光加工系统及激光能量控制方法 |
| CN112276345A (zh) * | 2020-10-10 | 2021-01-29 | 深圳市韵腾激光科技有限公司 | 一种监测激光功率变化的激光加工系统及方法 |
| CN112756774A (zh) * | 2020-11-27 | 2021-05-07 | 乐金显示光电科技(中国)有限公司 | 一种激光加工装置 |
| CN115476056A (zh) * | 2022-10-14 | 2022-12-16 | 北京慧骨医学科技有限公司 | 激光光束的光斑确定方法、装置、电子设备及存储介质 |
| CN116551158A (zh) * | 2023-06-12 | 2023-08-08 | 海目星激光科技集团股份有限公司 | 激光系统、光伏电池加工方法、电子设备及存储介质 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN117583722B (zh) | 2024-04-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108628258B (zh) | 扫描器控制装置、机器人控制装置以及远程激光焊接机器人系统 | |
| CN1623718A (zh) | 用于控制激光束加工机的方法及激光束加工机 | |
| US20240131619A1 (en) | Method for monitoring a laser machining process on workpieces | |
| JP2016155140A (ja) | レーザ加工判別方法及び装置 | |
| CN111716772B (zh) | 一种自适应束流的核孔膜自动生产装置及方法 | |
| CN113365774A (zh) | 用于自动化地求取激光加工参数对激光加工的影响的方法以及激光加工机和计算机程序产品 | |
| JP2014113597A (ja) | レーザ加工装置 | |
| CN117583722B (zh) | 一种激光加工系统及激光能量控制方法 | |
| CN108872197A (zh) | 具光谱质谱复合在线检测功能的增材加工系统及方法 | |
| CN117123943A (zh) | 一种基于光谱检测和视觉检测的水导激光制孔装置与方法 | |
| CN112894487A (zh) | 一种电路板加工设备的断刀检测装置及方法 | |
| JP3114830B2 (ja) | レーザ溶接制御方法及び装置 | |
| CN115494779B (zh) | 激光控制系统、激光控制板及激光加工设备 | |
| US20200041983A1 (en) | Machine tool | |
| CN112025100B (zh) | 一种激光剥蚀方法及其装置 | |
| JPH08174255A (ja) | レーザ加工機焦点検出装置 | |
| JP2001087863A (ja) | 板材加工方法およびその装置 | |
| JP3511311B2 (ja) | ピアス加工完了判定方法，それを用いたレーザ加工機およびそのレーザ加工方法 | |
| TW202103831A (zh) | 雷射加工方法以及雷射加工裝置 | |
| JP2011235309A (ja) | 制御装置、レーザ加工機およびレーザ加工方法 | |
| JPH04105780A (ja) | レーザ加工における不良切断検出装置 | |
| JPH01241391A (ja) | レーザビーム溶接における良否判定方法 | |
| JPH06218569A (ja) | レーザ加工装置 | |
| CN118296071B (zh) | 一种用于焊接机的数据收集方法及设备 | |
| CN210863993U (zh) | 一种激光切割机的直流电源电压监测仪 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |