TW201446386A - 雷射加工系統 - Google Patents

Abstract

一種雷射加工系統，包括用於雷射加工之雷射裝置、高度偵測裝置以及載臺；該高度偵測裝置用於偵測待加工工件的高度，該高度偵測裝置包括沿水準方向設置的第一雷射光源、沿豎直方向設置的第二雷射光源、分光元件以及攝像分析裝置，該第一雷射光源發出光束被該分光元件反射而到達該載臺，並且該第二雷射光源發出的光束能穿透該分光元件直達該載臺；該攝像分析裝置包括攝像模組以及數據處理模組，該攝像模組用於拍攝該第一雷射光束與該第二雷射光束在該載臺以及在該待加工工件表面的圖像，該數據分析模組用於對圖像進行分析得出該工件的高度。

Description

雷射加工系統

本發明涉及一種加工系統，尤其涉及一種雷射加工系統。

在雷射加工領域，例如雷射切割、雷射微結構雕刻以及模仁加工等，需要將雷射裝置發射之雷射光束聚焦到所加工之工件表面，由於不同之加工工件具有不同之厚度，因此，所述雷射裝置需要依據所加工工件之不同厚度調整其高度。然而，在調整過程中，如果操作不慎，所述雷射裝置容易與所述工件表面碰撞，造成所述雷射裝置及/或者所述加工工件之損壞，影響雷射加工之效率。

有鑒於此，有必要一種提供能夠防止加工誤操作之雷射加工系統。

一種雷射加工系統，包括用於對待加工工件進行雷射加工之雷射裝置、高度偵測裝置、警示裝置以及用於承載待加工工件的載臺；該雷射裝置以及高度偵測裝置均位於該載臺的上方；該高度偵測裝置用於偵測待加工工件相對於該載臺的高度，該高度偵測裝置包括沿水準方向設置的第一雷射光源、沿豎直方向設置的第二雷射光源、分光元件以及攝像分析裝置，該第一雷射光源的出光方向垂直於第二雷射光源的出光方向，該第二雷射光源距離該載臺的高度大於該第一雷射光源距離該載臺的高度，該分光元件位於該第一雷射光源的該出光方向與該第二雷射光源的該出光方向的交點處，該第一雷射光源發出的第一雷射光束被該分光元件反射而到達該載臺而形成第一光點，該第二雷射光源發出的第二雷射光束能穿透該分光元件直達該載臺而形成第二光點，該第一雷射光束被該分光元件反射後的光路不同於該第二雷射光束穿過該分光元件後的光路；該攝像分析裝置包括攝像模組以及數據處理模組，該攝像模組與該數據處理模組電連接，該攝像模組用於拍攝包含該第一光點與該第二光點的第一圖像，以及當該待加工工件承載在該載臺上以覆蓋該第一光點及該第二光點時，用於拍攝包含該第一雷射光束在該待加工工件表面形成的第三光點與該第二雷射光束在該待加工工件表面的第四光點的第二圖像，該數據分析模組用於對第一圖像與第二圖像進行分析得出該第一光點與該第二光點的第一距離及該第三光點與該第四光點的第二距離，並用於根據該第一距離、該第二距離及該交點處與該載臺的第三距離計算該待加工工件的高度，並用於比較該高度與用戶輸入的該待加工工件的輸入高度及當該輸入高度小於該高度時用於産生警示信號；該警示裝置用於接收該警示信號以發出警報。

相較於先前技術，本發明的雷射加工系統由於有高度偵測裝置以及警示裝置從而可以預防因誤操作輸入待加工工件的高度而使該雷射裝置在加工過程中與該待加工工件發生接觸或者碰撞，避免該待加工工件以及該雷射元件之損壞，提高了雷射加工之效率。

100．．．雷射加工系統

10．．．載台

11．．．工作面

20．．．雷射裝置

22．．．末端

30．．．高度偵測裝置

31．．．第一雷射光源

301．．．水準軸

32．．．第二雷射光源

33．．．分光元件

310．．．第一雷射光束

330．．．第二雷射光束

34．．．攝像分析裝置

340．．．攝像模組

342．．．數據處理模組

35．．．警示裝置

36．．．顯示裝置

40．．．驅動機構驅動機構

200．．．待加工工件

201．．．表面

圖1係本發明第一實施方式之雷射加工系統之結構示意圖。

圖2係圖1的雷射加工系統之偵測高度的原理示意圖。

圖3係圖1的雷射加工系統的高度偵測裝置的模塊示意圖。

圖4係本發明第二實施方式提供的雷射加工系統的高度偵測裝置的模塊示意圖。

下面將結合附圖對本發明作一具體介紹。

請參考圖1，本發明實施方式的一種雷射加工系統100包括載臺10、對待加工工件200進行雷射加工的雷射裝置20、高度偵測裝置30、以及驅動機構40。

該載台10包括一個工作面11，該待加工工件200設置於該工作面11上預定的加工位置。不同的該待加工工件200相對於該工作面11具有不同的高度。

該雷射裝置20固定在該驅動機構40上，該驅動機構40用於帶動該雷射裝置20進行移動，依據不同的需求該驅動機構40能夠帶動該雷射裝置20在平行於該工作面11的平面內以及垂直於該工作面11的方向上移動以對該待加工工件200之不同位置進行雷射加工。具體的，該驅動機構40為能在三維方向上運動的機械手臂。

該雷射裝置20用於產生雷射並將所述雷射彙聚從而用於後續對待加工工件200的加工，在此將該雷射裝置20的末端22至雷射的彙聚點之間的距離稱為該雷射裝置20的焦距D，應當說明，該焦距D僅為該雷射裝置20的末端22至雷射的彙聚點的距離，由於該雷射裝置20的構造的差異，因此並不一定等同於該雷射裝置20之實際有效焦距。所述焦距D即為該雷射裝置20在雷射加工過程中與所述待加工工件200表面201所需間隔之最佳距離。此時彙聚點剛好落在待加工工件200的表面201上，能量較高，效果較好。在實際加工過程中，該雷射裝置20的末端22與該待加工工件200的表面201之間有一個最小容許距離m，該最小容許距離m即為保證雷射加工的效果的情況下該雷射裝置20的末端22與該待加工工件200的表面201之間可容許的最小距離。所以，在加工過程中，用戶輸入待加工工件200的輸入高度時要保證該雷射裝置20的末端22與該待加工工件200的表面201之間的距離不小於最小容許距離。

該高度偵測裝置30固定在該工作面11上方的一個位置，在本實施方式中，該高度偵測裝置30與一個水準軸301連接在一起，並且該高度偵測裝置30可沿該水準軸301水平移動，該高度偵測裝置30用於偵測該待加工工件200相對於該載臺10的工作面11的高度。

請參考圖2，該高度偵測裝置30包括沿水準方向設置的第一雷射光源31、沿豎直方向設置的第二雷射光源32、分光元件33、攝像分析裝置34以及警示裝置35。該警示裝置35與該攝像分析裝置34電連接。

該第二雷射光源32距離該載臺10的高度大於該第一雷射光源31距離該載臺10的高度，並且該第一雷射光源31的出光方向垂直於該第二雷射光源32的出光方向。本實施方式中，該第一雷射光源31的出光方向為沿水準方向，第二雷射光源32的出光方向為沿豎直方向。

該分光元件33位於該第一雷射光源31的出光方向與該第二雷射光源32的出光方向的交點處O。該第一雷射光源31發出的第一雷射光束310被該分光元件33反射到達該載臺10，並且該第二雷射光源32發出的第二雷射光束320能穿透該分光元件33到達該載臺10，並且設置該分光元件33的傾角使得該第一雷射光束310被該分光元件33反射後的光路不同於該第二雷射光束320穿過該分光元件33後的光路。上述使該高度偵測裝置30固定在工作面11上方的一個位置並能水平移動的目的是使該第一雷射光源31發出的第一雷射光束310在被該分光元件33反射前距離該工作面11的高度為一定值，並且該高度偵測裝置30可以沿該水準軸301移動，方便後續使該高度偵測裝置30可以偵測載臺10上不同位置處的待加工工件200的高度。該第一雷射光束310的顏色與該第二雷射光束320的顏色不同。在本實施方式中，該第一雷射光束310為黃色光，該第二雷射光束320為藍色光，該分光元件33能使藍色光穿透，並反射黃色光。

該待加工工件200包括一表面201。請參考圖3，該攝像分析裝置34包括攝像模組340以及數據處理模組342，該攝像模組340與該數據處理模組342電連接。

該攝像模組340用於拍攝該第一雷射光束310與該第二雷射光束320在工作面11上以及在待加工工件的表面201上的圖像。具體地，該工作面11上沒有設置該待加工工件200時，該第一雷射光束310落在該工作面11上的光點記為第一光點A，該第二雷射光束320落在該工作面11上的光點記為第二光點B，該攝像模組340拍攝包含該第一光點A與該第二光點B的第一圖像；當在該工作面11上設置待加工工件200以覆蓋該第一光點A及該第二光點B時，該第一雷射光束310落在該待加工工件200的該表面201上的光點記為第三光點C，該第二雷射光束320落在該待加工工件200的該表面201上的光點記為第四光點E，該攝像模組340拍攝包含該第三光點C與該第四光點E的第二圖像。

該數據處理模組342用於對第一圖像及第二圖像進行分析得出該待加工工件200的高度T。具體地，該數據處理模組342先根據第一圖像分析該第一光點A距離該第二光點B的第一距離為L，該數據處理模組342再根據第二圖像分析該第三光點C距離該第四光點E的第二距離為l，並且由於該第一雷射光源31的出光方向與該第二雷射光源32的出光方向的交點處O距離該工作面11的第三距離H是一定值，第三距離H可以通過量測工具譬如千分尺等所量測，假設該交點處O距離該待加工工件200的該表面201的距離為h，由於△AOB與△COE為相似三角形，根據相似三角形的比例關係，可以計算h=,則數據處理模組340處理計算得到待加工工件200的高度T=H-h。該數據處理模組342還用於比較該高度T與用戶輸入的該待加工工件200的輸入高度，當該輸入高度小於該高度T時用於産生警示訊號；該警示裝置35用於接收該警示信號以發出警報。可以理解，上述從第一圖像及第二圖像中分析兩光點間的距離可使用習知的圖像分析技術。

該警示裝置35發出的警報可以為聲音訊號、光訊號或者其他訊號，具體地，該警示裝置35包括蜂鳴器及/或發光二極體。請參閱圖4，圖4為本發明的第二實施方式提供的雷射加工系統的高度偵測裝置的模塊示意圖，本實施方式的高度偵測裝置與第一實施方式的高度偵測裝置基本相同，其不同之處在於本實施方式中，本實施方式的高度偵測裝置34還包括顯示裝置36。數據處理模組342可以將計算的待加工工件的高度顯示在該顯示裝置36上，從而用戶更加真觀地觀察到計算結果。

綜上，上述雷射加工系統由於有高度偵測裝置以及警示裝置從而可以預防因誤操作輸入待加工工件的高度而使該雷射裝置在加工過程中與該待加工工件發生接觸或者碰撞，避免該待加工工件以及該雷射元件之損壞，提高了雷射加工之效率。

綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡熟悉本案技藝之人士爰依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。

100．．．雷射加工系統

10．．．載台

11．．．工作面

20．．．雷射裝置

22．．．末端

30．．．高度偵測裝置

301．．．水準軸

40．．．驅動機構

200．．．待加工工件

Claims (6)

1. 一種雷射加工系統，包括用於對待加工工件進行雷射加工之雷射裝置、高度偵測裝置以及用於承載待加工工件的載臺；該雷射裝置以及高度偵測裝置均位於該載臺的上方；
   該高度偵測裝置用於偵測待加工工件相對於該載臺的高度，該高度偵測裝置包括沿水準方向設置的第一雷射光源、沿豎直方向設置的第二雷射光源、分光元件、攝像分析裝置及警示裝置，該第一雷射光源的出光方向垂直於第二雷射光源的出光方向，該第二雷射光源距離該載臺的高度大於該第一雷射光源距離該載臺的高度，該分光元件位於該第一雷射光源的該出光方向與該第二雷射光源的該出光方向的交點處，該第一雷射光源發出的第一雷射光束被該分光元件反射到達該載臺而形成第一光點，該第二雷射光源發出的第二雷射光束能穿透該分光元件到達該載臺而形成第二光點，該第一雷射光束被該分光元件反射後的光路不同於該第二雷射光束穿過該分光元件後的光路；
   該攝像分析裝置包括攝像模組以及數據處理模組，該攝像模組與該數據處理模組電連接，該攝像模組用於拍攝包含該第一光點與該第二光點的第一圖像，以及當該待加工工件承載在該載臺上以覆蓋該第一光點及該第二光點時，用於拍攝包含該第一雷射光束在該待加工工件表面形成的第三光點與該第二雷射光束在該待加工工件表面形成的第四光點的第二圖像，該數據分析模組用於對該第一圖像與該第二圖像進行分析得出該第一光點與該第二光點的第一距離及該第三光點與該第四光點的第二距離，並用於根據該第一距離、該第二距離及該交點處與該載臺的第三距離計算該待加工工件的高度，並用於比較該高度與用戶輸入的該待加工工件的輸入高度及當該輸入高度小於該高度時用於産生警示信號；
   該警示裝置用於接收該警示信號以發出警報。
2. 如請求項1所述的雷射加工系統，其中，該雷射加工系統還包括驅動機構，該雷射裝置與該驅動機構固定，該驅動機構用於調整該雷射裝置相對於該待加工工件之位置並帶動所述雷射裝置進行雷射加工。
3. 如請求項1所述的雷射加工系統，其中，該雷射加工系統還包括一水準軸，該載臺包括一工作面，該水準軸位於該工作面上方並且該水準軸距離該工作面的距離為一定值，該高度偵測裝置與該水準軸連接，並且能沿該水準軸水平移動。
4. 如請求項1所述之雷射加工系統，其中，所述警示裝置包括蜂鳴器及/或者發光二極體。
5. 如請求項1所述的雷射加工系統，其中，該第一雷射光束的顏色與該第二雷射光束的顏色不同。
6. 如請求項1所述之雷射加工系統，其中，該高度偵測裝置還包括與該數據處理模組相電連接的顯示模組，該顯示模組用於顯示該高度。