TW201341094A - 玻璃雷射加工動態補償方法 - Google Patents

Abstract

本發明是一種玻璃雷射加工動態補償方法，係於進行每一片玻璃基板劃線作業之前，在一玻璃基板上產生一檢測偏移參考點，並擷取玻璃基板影像以記錄該檢測偏移參考點的座標，接著計算該檢測偏移參考點與一記錄參考點之間的誤差，以誤差的大小作為一補償值，並根據補償值進行劃線作業；因本發明是根據補償值進行劃線作業，由補償值補償玻璃雷射加工機台的誤差，令劃線作業可更準確進行。

Description

玻璃雷射加工動態補償方法

本發明是一種雷射加工方法，特別是指玻璃雷射加工動態補償方法。

目前玻璃雷射劃線設備，主要是包含有一機台本體、一雷射劃線裝置、一氣浮平台與一夾持裝置，該雷射劃線裝置、氣浮平台與夾持裝置設置於該機台本體上，其中雷射劃線裝置設置在該氣浮平台下方，該夾持裝置設置在該氣浮裝置的一側，該雷射劃線裝置與夾持裝置係相對機台水平移動，且兩者移動方向互為垂直。

當進行玻璃基板劃線作業時，可在該氣浮平台上置放一玻璃基板，並由該夾持裝置夾掣固定該玻璃基板，接著控制該雷射劃線裝置自一啟始位置移動一預設行程，當移動完該預設行程而到達一定點，並於該定點定位後，該夾持裝置夾掣該玻璃基板往雷射劃線裝置的方向移動，同時該雷射劃線裝置朝玻璃基板發出雷射光，當玻璃基板通過雷射劃線裝置上方時，雷射光在玻璃基板上形成一軌跡，該軌跡即成為切割線。

然而，隨著玻璃基板一片一片完成劃線作業後，機台運轉時本身會產生高溫，根據物體熱脹冷縮的特性，其體積會稍微膨脹，導致後續該雷射劃線裝置所移動的預設行程係無法到達預定的定點，在此狀態下完成劃線的玻璃基板，相對於機台溫度較低時所完成劃線的玻璃基板，兩者切割線位置將形成偏差，以致該雷射劃線裝置在各玻璃基板上形成切割線的位置不準確。

本發明的主要目的是提供一種玻璃雷射加工動態補償方法，藉由調整該雷射劃線裝置的移動距離，以補償機台本身產生的誤差，確保玻璃基板劃線作業的準確度。

為達前揭目的，本發明所採用的技術手段是令該玻璃雷射加工動態補償方法包含以下步驟：於進行每一片玻璃基板劃線作業之前，控制該雷射劃線裝置自其原點移動一測試行程，並產生雷射光以在該玻璃基板上產生一檢測偏移參考點；控制該視覺對位裝置自其原點移動一第二行程，以對該玻璃基板擷取一影像，並記錄該檢測偏移參考點的座標；計算該檢測偏移參考點與一記錄參考點間座標的誤差△x，並以該誤差△x的大小作為一補償值；控制該雷射劃線裝置移動一作業行程以對該玻璃基板進行劃線作業，其中該作業行程係根據一預設劃線行程與該補償值而得。

本發明是令該雷射劃線裝置移動作業行程定位後，再對該玻璃基板進行劃線作業，其中作業行程係透過補償值運算而得，而該補償值是用於補償機台本身誤差以及因劃線作業的溫度導致的誤差，因此透過本發明方法可確保雷射劃線裝置劃線在玻璃基板期望的位置上。

請參考圖1至圖3所示，係一玻璃雷射劃線設備，該玻璃雷射劃線設備包含有一機台10、至少一雷射劃線裝置11、一氣浮平台12、一夾持裝置13、至少一視覺對位裝置14與一控制器。

該機台10上設有一移動平台100，該移動平台100係由一伺服馬達控制驅動並進行精密定位，使該移動平台100可於該機台10上沿一水平方向往返移動；本實施例中，該移動平台100的移動方向以x軸方向舉例說明。

該雷射劃線裝置11設置於該移動平台100上，係由一伺服馬達控制驅動並進行精密定位，以在該移動平台100上沿一水平方向往返移動，其中該雷射劃線裝置11與於該移動平台100之移動方向相同；其中該雷射劃線裝置11是設在該移動平台100上，於初始狀態時，該雷射劃線裝置11與該移動平台100位在一原點，下述中，該雷射劃線裝置11的移動係指其相對該原點的距離。

該氣浮平台12設置於該機台10上且位於該雷射劃線裝置11上方，其可產生朝上的氣流；該氣浮平台12上方供置放一玻璃基板20。

該夾持裝置13設置於該機台10上且位於該氣浮平台12的一側，係由一伺服馬達控制驅動並進行精密定位，以夾掣並帶動該玻璃基板20在氣浮平台12上方沿一水平方向往返移動，於初始狀態時，該夾持裝置13位在一原點，該氣浮平台12產生的氣流可令該玻璃基板20以近似懸浮的非接觸方式在氣浮平台12上方移動；該夾持裝置13帶動該玻璃基板20移動的方向垂直於該移動平台100的移動方向；本實施例中，該夾持裝置13的移動方向以y軸方向舉例說明。

該視覺對位裝置14設置於該機台10上且位於該氣浮平台12上方，係由一伺服馬達控制驅動並進行精密定位，而可沿一水平方向往返移動，該視覺對位裝置14的移動方向垂直於該夾持裝置13的移動方向，即該視覺對位裝置14與該移動平台100、雷射劃線裝置11的移動方向相互平行，於初始狀態時，該視覺對位裝置14位在一原點。本實施例中，該該視覺對位裝置14為電荷耦合元件(Charge-Coupled Device，CCD)。

該控制器設置於該機台10中，並電連接前述的伺服馬達，以控制該雷射劃線裝置11、夾持裝置13與視覺對位裝置14的移動行程，以及控制該雷射劃線裝置11發出雷射光、控制該視覺對位裝置14拍攝影像，以進行玻璃基板20劃線作業；劃線作業係指控制器控制該雷射劃線裝置11自其原點移動到一定點後定位，並控制夾持裝置13夾掣一玻璃基板20自其原點往y軸方向，即往雷射劃線裝置11方向輸送，同時令該雷射劃線裝置11在原地朝玻璃基板20發出一雷射光，其中玻璃基板20與雷射劃線裝置11係呈相對移動，隨著玻璃基板20的通過雷射劃線裝置11上方，該固定的雷射光在玻璃基板20上形成一道切割線。

為了避免玻璃劃線時因雷射劃線裝置11與視覺對位裝置14的相對位置誤差而導致劃線偏差，請參考圖4所示，本發明係令該控制器係執行以下步驟：

首先可記錄一記錄參考點的座標。如圖5所示，首先控制雷射劃線裝置11自其原點往x軸方向移動一第一行程，並在該玻璃基板20上投射雷射光以產生一記錄參考點A，之後再控制雷射劃線裝置11復位(201)。其中，一般玻璃基板20的周邊區域定義為廢料區21，該廢料區21所圍區域供劃線使用，該記錄參考點A形成在該廢料區21中。

請參考圖6所示，控制視覺對位裝置14自其原點往x軸方向移動一第二行程而定位，並擷取該玻璃基板20的影像後復位，玻璃基板20的影像儲存於一記憶體中，該控制器係根據記憶體中的影像記錄該記錄參考點A的座標A(x₀,y₀)(202)，該記錄參考點A代表機台的雷射劃線裝置11與視覺對位裝置14分別移動第一行程與第二行程後的相對位置。

取得該記錄參考點A的座標之後，即可進行玻璃劃線作業，其中前述取得該記錄參考點A之程序僅需執行一次，後續之玻璃劃線作業皆根據該記錄參考點A而進行。

如圖7所示，於進行每一片玻璃基板20劃線作業之前，先控制雷射劃線裝置11自其原點往x軸方向移動一測試行程，並在該玻璃基板20上的廢料區21產生一檢測偏移參考點B後復位(101)。

控制視覺對位裝置14自其原點往x軸方向移動該第二行程而定位，並擷取一影像後復位，該影像儲存於該記憶體中，請參考圖8所示，該控制器根據記憶體中的影像記錄該檢測偏移參考點B的座標B(x₁,y₁)(102)。

請參考圖9所示，由於該雷射劃線裝置11僅在x軸方向移動，故只計算檢測偏移參考點B(x₁,y₁)與記錄參考點A(x₀,y₀)間座標在x軸方向的誤差△x即可，△x=x₁-x₀，並以該誤差△x的大小作為一補償值；接著控制該雷射劃線裝置11移動一作業行程，該作業行程是根據一預設劃線行程與該補償值而得(103)，其中，該預設劃線行程係內建在控制器中，預設劃線行程是指在理想的情況，即機台10未有誤差的情況下所預設的行程。

本發明係以記錄參考點A為新的基準，若△x>0，表示雷射劃線裝置11與視覺對位裝置14的相對位置產生誤差的情況下，該預設劃線行程是過長的，故該控制器調整作業行程為預設劃線行程減去補償值的距離；若△x<0，表示該預設劃線行程是過短的，故該控制器調整該作業行程為預設劃線行程加上補償值的距離。如此，該雷射劃線裝置11自其原點移動作業行程而到定位後，係控制該夾持裝置13自其原點在往y軸方向相對雷射劃線裝置11移動，同時該雷射劃線裝置11在原地發出雷射光，雷射光投射在玻璃基板20上的軌跡即形成切割線，完成玻璃基板20的劃線作業。

綜上所述，隨著劃線作業的進行，機台10因作業溫度而熱脹冷縮或其他因素導致體積變化，使雷射劃線裝置11與視覺對位裝置14之間的相對位置改變，本發明即於每一片玻璃基板進行劃線作業之前，先控制該雷射劃線裝置11移動測試行程後，取得一檢測偏移參考點B，由檢測偏移參考點B反映雷射劃線裝置11與視覺對位裝置14之間相對位置的變化，並以記錄參考點A與檢測偏移參考點B為依據，而控制該雷射劃線裝置11移動作業行程以對玻璃基板進行劃線作業，故可有效改善每一片玻璃基板因機台10本身誤差及因劃線作業時產生高溫所導致的劃線偏差。又，本發明先根據機台10本身硬體上的誤差取得記錄參考點A，並以記錄參考點A為後續玻璃劃線作業的新基準，避免控制器中的預設劃線行程因此失準，進而控制雷射劃線裝置11移動到正確的位置。

10．．．機台

100．．．移動平台

11．．．雷射劃線裝置

12．．．氣浮平台

13．．．夾持裝置

14．．．視覺對位裝置

20．．．玻璃基板

21．．．廢料區

圖1：玻璃雷射劃線設備平面示意圖。

圖2：玻璃雷射劃線設備平面示意圖。

圖3：玻璃雷射劃線設備平面示意圖。

圖4：本發明方法流程示意圖。

圖5：在玻璃基板上形成記錄參考點示意圖。

圖6：記錄參考點座標示意圖。

圖7：在玻璃基板上形成檢測偏移參考點示意圖。

圖8：檢測偏移參考點座標示意圖。

圖9：記錄參考點與檢測偏移參考點誤差示意圖。

Claims (10)

1. 一種玻璃雷射加工動態補償方法，其步驟包含有：於進行每一片玻璃基板劃線作業之前，控制該雷射劃線裝置自其原點移動一測試行程，並產生雷射光以在該玻璃基板上產生一檢測偏移參考點；控制該視覺對位裝置自其原點移動一第二行程，以對該玻璃基板擷取一影像，並記錄檢測偏移參考點的座標；計算該檢測偏移參考點與一記錄參考點間座標的誤差△x，並以該誤差△x的大小作為一補償值；控制該雷射劃線裝置移動一作業行程以對該玻璃基板進行劃線作業，其中該作業行程係根據一預設劃線行程與該補償值而得。
2. 如請求項1所述之玻璃雷射加工動態補償方法，取得該記錄參考點的座標包含以下步驟：控制一雷射劃線裝置自其原點移動一第一行程，並產生雷射光以在一玻璃基板上產生所述記錄參考點；控制一視覺對位裝置自其原點移動該第二行程，以對該玻璃基板擷取一影像，並記錄所述記錄參考點的座標。
3. 如申請專利範圍第2項所述之玻璃雷射加工動態補償方法，誤差△x是該檢測偏移參考點在x軸方向的座標減去記錄參考點在x軸方向的座標，若誤差△x>0，該作業行程為預設劃線行程減去補償值的距離，若誤差△x<0，該作業行程為預設劃線行程加上補償值的距離。
4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項所述之玻璃雷射加工動態補償方法，該玻璃基板的周邊區域為廢料區，該記錄參考點與該檢測偏移參考點形成在該廢料區中。
5. 如申請專利範圍第4項所述之玻璃雷射加工動態補償方法，該雷射劃線裝置與該視覺對位裝置的移動方向相同。
6. 如申請專利範圍第5項所述之玻璃雷射加工動態補償方法，在執行劃線作業中，驅動一夾持裝置夾掣而帶動該玻璃基板相對該雷射劃線裝置移動，其中該雷射劃線裝置移動作業行程後定位，並朝玻璃基板發出雷射光，雷射光投射在玻璃基板上的軌跡形成切割線。
7. 如申請專利範圍第6項所述之玻璃雷射加工動態補償方法，該夾持裝置與該雷射劃線裝置的移動方向互為垂直。
8. 如申請專利範圍第1至3項中任一項所述之玻璃雷射加工動態補償方法，該雷射劃線裝置與該視覺對位裝置的移動方向相同。
9. 如申請專利範圍第8項所述之玻璃雷射加工動態補償方法，在執行劃線作業中，驅動一夾持裝置夾掣而帶動該玻璃基板相對該雷射劃線裝置移動，其中該雷射劃線裝置移動作業行程後定位，並朝玻璃基板發出雷射光，雷射光投射在玻璃基板上的軌跡形成切割線。
10. 如申請專利範圍第9項所述之玻璃雷射加工動態補償方法，該夾持裝置與該雷射劃線裝置的移動方向互為垂直。