TW201618877A

TW201618877A - 三維雷射加工裝置及定位誤差校正方法

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Publication number: TW201618877A
Application number: TW103140242A
Authority: TW
Inventors: 呂紹銓; 林于中; 曾介亭; 李閔凱
Original assignee: 財團法人工業技術研究院
Priority date: 2014-11-20
Filing date: 2014-11-20
Publication date: 2016-06-01
Also published as: TWI577484B; EP3045256A1; CN105834580A; CN105834580B; EP3045256B1; US20160147214A1

Abstract

一種三維雷射加工裝置，包括一雷射源、一變焦鏡組、一振鏡掃描模組、一視覺模組單元以及一控制單元。雷射源提供一雷射光束。變焦鏡組以及振鏡掃描模組皆位在雷射光束的傳遞位置上。視覺模組單元具有一可視區域。控制單元電性連接並調整變焦鏡組以及振鏡掃描模組，以使雷射光束對應地聚焦在一三維工作區域中的多個參考平面上，且使三維工作區域中的一影像的多個位置經由變焦鏡組以及視覺模組單元的一成像鏡組對應地聚焦成像在可視區域的中心上。此外，一種定位誤差校正方法亦被提出。

Description

三維雷射加工裝置及定位誤差校正方法

本發明是有關於一種加工裝置及校正方法，且特別是有關於一種三維雷射加工裝置及定位誤差校正方法。

在許多精密材料加工製程中，傳統的加工技術已不敷需求，需借由雷射微加工技術，才能因應製程所需。精密加工製程中，視覺定位可提供高精密的加工結果。

一般而言，振鏡的雷射加工系統其控制的方法是利用反射鏡片來改變雷射光束的入射角度，將雷射光束控制在工件的預加工位置。因此，若要利用振鏡系統進行三維曲面的工件進行加工，會有2D振鏡加工畸變問題存在與3維變焦偏移的問題，進而造成雷射加工過程中離焦與加工的尺寸不精準的問題。

此外，在搭配同軸視覺技術的情況下，加工物可在電荷耦合元件(Charge-coupled Device,CCD)上進行成像，來達成視覺定位的功能。然而，由於雷射光束與可見光波段不同，造成雷射光束的光軸與可見光的光軸不同，進而產生光程誤差或其它可能的誤差。這些誤差會使電荷耦合元件上的影像有視覺誤差的產生，進而降低定位精度。

因此，如何使雷射能在三維曲面精準地加工以及同時修正雷射視覺模組的定位誤差問題，實為目前研發人員關注的重要課題。

本發明提供一種三維雷射加工裝置，能有效降低定位誤差與影像計算誤差。

本發明提供一種定位誤差校正方法，能有效降低定位誤差與影像計算誤差。

本發明的一實施例的三維雷射加工裝置包括一雷射源、一變焦鏡組、一振鏡掃描模組、一視覺模組單元以及一控制單元。雷射源用以提供一雷射光束。變焦鏡組位在雷射光束的傳遞位置上。振鏡掃描模組位在雷射光束的傳遞位置上。雷射光束經由變焦鏡組以及振鏡掃描模組聚焦在一三維工作區域中。三維工作區域具有多個參考平面，且這些參考平面垂直於一第一方向。視覺模組單元包括一成像鏡組以及一影像偵測器，其中成像鏡組位在三維工作區域與影像偵測器之間，且影像偵測器具有一可視區域。控制單元電性連接變焦鏡組以及振鏡掃描模組。控制單元調整變焦鏡組與振鏡掃描模組，以使雷射光束對應地聚焦在這些參考平面上，且使三維工作區域中的一影像的多個位置經由變焦鏡組以及成像鏡組對應地聚焦成像在可視區域的中心上。

本發明的一實施例的一種定位誤差校正方法用以校正一三維雷射加工裝置的多個定位誤差，其包括下列步驟。(a)使一雷射光束依序經由一變焦鏡組以及一振鏡掃描模組聚焦在一三維工作區域中，其中三維工作區域具有多個參考平面，且這些參考平面垂直於一第一方向。(b)調整變焦鏡組的一第一參數，以使雷射光束對應地聚焦在其中一參考平面上。(c)記錄第一參數，以製作一雷射偏移補償表。(d)提供一校正試片，並使校正試片移動至其中一參考平面上，其中校正試片具有一校正圖案。(e)載入雷射偏移補償表，對應地調整振鏡掃描模組的多個第二參數，使校正圖案的多個校正點分次經由變焦鏡組以及一成像鏡組對應地聚焦成像在一影像偵測器的一可視區域的中心上。(f)記錄這些第二參數，以製作一視覺畸變補償表。(g)提供一加工試片，並令加工試片位於其中一參考平面上。(h)載入雷射偏移補償表，並讀取對應於此參考平面的第一參數，以進行加工而形成一對位圖案。(i)載入視覺畸變補償表，對應地調整振鏡掃描模組的多個第三參數，使對位圖案的多個對位點分次經由變焦鏡組以及成像鏡組對應地聚焦成像在影像偵測器的可視區域的中心上。(j)記錄這些第三參數，以製作一雷射畸變補償表。

在本發明的一實施例中，執行上述步驟(e)的方法更包括下列步驟。使校正圖案的其中一校正點聚焦成像在可視區域中。判斷校正圖案的校正點是否成像於可視區域的中心上，若否，則調整振鏡掃描模組，若是，則記錄與校正點所對應的振鏡掃描模組的第二參數。

在本發明的一實施例中，執行上述步驟(i)的方法更包括下列步驟。使對位圖案的其中一對位點聚焦成像在可視區域中。判斷對位圖案的對位點是否成像於可視區域的中心上，若否，則調整振鏡掃描模組，若是，則記錄與位置所對應的振鏡掃描模組的第三參數。

在本發明的一實施例中，執行上述步驟(c)的方法更包括下列步驟。重覆執行步驟(b)多次，且多次重複的步驟(b)中的這些參考平面彼此不相同，以記錄對應於各參考平面的各第一參數，並彙整至雷射偏移補償表。

在本發明的一實施例中，執行上述步驟(f)的方法更包括下列步驟。重覆執行步驟(e)多次，且多次重複的步驟(e)中的這些參考平面彼此不相同，以記錄對應於各參考平面的這些第二參數，並彙整至視覺畸變補償表。

在本發明的一實施例中，執行上述步驟(j)的方法更包括下列步驟。重覆執行步驟(g)、步驟(h)以及步驟(i)多次，且多次重複的步驟(g)中的這些參考平面彼此不相同，以記錄對應於各參考平面的這些第三參數，並彙整至雷射畸變補償表。

在本發明的一實施例中，上述的定位誤差校正方法更包括提供一移動平台，其中移動平台位於三維工作區域中，且移動平台的一表面能沿第一方向移動。

在本發明的一實施例中，上述的定位誤差校正方法更包括依次提供多個具有不同標準高度的平台，其中各平台位於三維工作區域中，且各平台的一表面分別對應於各參考平面的位置。

在本發明的一實施例中，上述的校正圖案的形狀為十字形、圓形或多邊形。

在本發明的一實施例中，上述的對位圖案的形狀為十字形、圓形或多邊形。

在本發明的一實施例中，上述的變焦鏡組包括至少二透鏡，其中一透鏡的焦距為正，另一透鏡的焦距為負。

在本發明的一實施例中，上述的變焦鏡組具有一鏡片間距，且鏡片間距的距離為至少二透鏡的焦距之和。

在本發明的一實施例中，上述的變焦鏡組符合0.1≦| f2/f1 |≦10，f1為其中一透鏡的焦距，且f2為另一透鏡的焦距。

在本發明的一實施例中，上述的變焦鏡組的第一參數為變焦鏡組的焦距參數。

在本發明的一實施例中，上述的振鏡掃描模組包括一聚焦物鏡組以及二反射鏡，且振鏡掃描模組的這些第二參數及這些第三參數為這些反射鏡的角度參數或位置參數。

在本發明的一實施例中，上述的三維雷射加工裝置更包括一移動平台，位於三維工作區域中，且移動平台的一表面能沿第一方向移動，以使表面移動至這些參考平面的位置。

在本發明的一實施例中，上述的控制單元調整變焦鏡組的方式為調整變焦鏡組的焦距參數。

在本發明的一實施例中，上述的振鏡掃描模組包括一聚焦物鏡組以及二反射鏡。控制單元調整振鏡掃描模組的方式為調整這些反射鏡的角度或位置。

在本發明的一實施例中，上述的三維雷射加工裝置更包括一分光單元。分光單元位在雷射光束的傳遞位置上，且雷射光束經由分光單元被傳遞至變焦鏡組。

在本發明的一實施例中，上述的變焦鏡組與視覺模組單元為一串聯架構。

基於上述，本發明的實施例的三維雷射加工裝置藉由變焦鏡組與視覺模組的配置，當調整變焦鏡組的參數時，亦會同時調整了雷射光束聚焦在參考平面上的聚焦焦點，以及可視區域中的成像焦點。如此一來，雷射光束將可經由變焦鏡組與振鏡掃描模組對應地聚焦在這些參考平面上，並且，三維工作區域中的一影像的多個位置亦可同時經由變焦鏡組以及成像鏡組對應地聚焦成像在可視區域的中心上。並且，當使用者在實際操作三維雷射加工裝置加工工件時，則可透過藉由本發明的實施例的定位校正誤差方法所得的雷射畸變補償表所載的數值資料後，再進行三維雷射加工裝置的相關參數或位置設定，以執行工件的加工。如此一來，即可使三維雷射加工裝置達到「所見即所打」的作用，並有效降低定位誤差與影像計算誤差。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

60‧‧‧雷射光束

100‧‧‧三維雷射加工裝置

110‧‧‧雷射源

120‧‧‧分光單元

130‧‧‧變焦鏡組

131、133‧‧‧透鏡

140‧‧‧振鏡掃描模組

141‧‧‧聚焦鏡組

143、145‧‧‧反射鏡

142、144‧‧‧旋轉機構

150‧‧‧視覺模組單元

151‧‧‧成像鏡組

153‧‧‧影像偵測器

160‧‧‧控制單元

170‧‧‧移動平台

AS‧‧‧校正試片

AP‧‧‧校正圖案

C‧‧‧校正圖案的中心

CI‧‧‧影像點

AP0、AP1、AP2、AP3、AP4、AP5、AP6、AP7、AP8‧‧‧子校正圖案

A0、A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7、A8‧‧‧校正點

AI1‧‧‧校正影像點

WS‧‧‧加工試片

WP‧‧‧對位圖案

W0、W1、W2、W3、W4、W5、W6、W7、W8‧‧‧對位點

WP0、WP1、WP2、WP3、WP4、WP5、WP6、WP7、WP8‧‧‧子對位圖案

WA‧‧‧三維工作區域

O0、O1、O2、O3、O4、O5、O6、O7、O8‧‧‧位置

WA0、WA1、WA2、WA3、WA4、WA5、WA6、WA7、WA8‧‧‧區域

AA‧‧‧可視區域

AO‧‧‧可視區域的中心

PL1、PL2、PL3‧‧‧平台

RF1、RF2、RF3‧‧‧參考平面

S、S1、S2、S3‧‧‧表面

H‧‧‧間距

H1、H2、H3‧‧‧標準高度

f1、f2‧‧‧焦距

D‧‧‧鏡片間距

D1‧‧‧第一方向

S110、S120、S130、S210、S220、S221、S222、S223、S224、S225、S230、S310、S320、S330、S331、S332、S333、S334、S335、S340‧‧‧步驟

圖1是本發明一實施例的一種三維雷射加工裝置的架構示意圖。

圖2是圖1的一種振鏡掃描模組的架構示意圖。

圖3是本發明一實施例的一種定位誤差校正方法的流程圖。

圖4是圖1的一種三維工作區域的側視示意圖。

圖5是圖2的部份定位誤差校正方法的流程圖。

圖6A是圖5的一種校正試片的正視示意圖。

圖6B是圖6A的一子校正圖案影像於可視區域上的正視示意圖。

圖6C是圖6A的校正圖案於工作區域以及可視區域間的相對移動路徑示意圖。

圖6D與圖6E是圖6A的一子校正圖案影像於可視區域上的正視示意圖。

圖7是圖2的部份定位誤差校正方法的流程圖。

圖8是圖7的一種對位圖案的正視示意圖。

圖9A至圖9C是圖1的另一種三維工作區域的側視示意圖。

圖1是本發明一實施例的一種三維雷射加工裝置的架構示意圖。請參照圖1，本實施例的三維雷射加工裝置100包括一雷射源110、一分光單元120、一變焦鏡組130、一振鏡掃描模組140、一視覺模組單元150以及一控制單元160。具體而言，雷射源110用以提供一雷射光束60。分光單元120位在雷射光束60的傳遞位置上，且雷射光束60可經由分光單元120被傳遞至變焦鏡組130。

詳細而言，如圖1所示，在本實施例中，變焦鏡組130包括至少二透鏡131、133，其中一透鏡131的焦距為正，另一透鏡133的焦距則為負，或是其中一透鏡133的焦距為正，另一透鏡131的焦距則為負。更詳細而言，在本實施例中，變焦鏡組130具有一鏡片間距D，且鏡片間距D的距離為至少二透鏡131、133的焦距之和。並且，在本實施例中，變焦鏡組130符合0.1≦| f2/f1 |≦10，f1為其中一透鏡131的焦距，且f2為另一透鏡133的焦距。如此，變焦鏡組130將可藉由改變透鏡131、133之間的距離來調整變焦鏡組130的有效焦距，而達到變焦的效果。

圖2是圖1的一種振鏡掃描模組的架構示意圖。另一方面，如圖2所示，在本實施例中，振鏡掃描模組140具有一聚焦鏡組141以及二反射鏡143、145。更詳細而言，如圖2所示，振鏡掃描模組140的反射鏡143、145分別與二旋轉機構142、144連接，旋轉機構142、144可旋轉反射鏡143、145，並藉此反折雷射光束60。舉例而言，旋轉機構142、144為電流計(galvanometer) 馬達，但本發明不以此為限。具體而言，如圖1及圖2所示，變焦鏡組130以及振鏡掃描模組140皆位在雷射光束60的傳遞位置上。當雷射光束60經由變焦鏡組130傳遞至振鏡掃描模組140時，雷射光束60可被振鏡掃描模組140的二反射鏡143、145反射後產生偏折而聚焦至三維工作區域WA上。

更詳細而言，如圖1及圖2所示，在本實施例中，三維工作區域WA具有多個參考平面RF1、RF2、RF3，且這些參考平面RF1、RF2、RF3垂直於一第一方向D1。此外，在本實施例中，這些參考平面RF1、RF2、RF3之間的間距H彼此相等。進一步而言，在本實施例中，由於變焦鏡組130的焦距是可變的，因此雷射光束60將可經由變焦鏡組130以及振鏡掃描模組140聚焦在三維工作區域WA中的不同參考平面RF1、RF2、RF3的不同位置上，而可對工件進行三維曲面的加工。值得注意的是，在本實施例中，上述參考平面RF1、RF2、RF3的數量及位置雖以3個具有等間距H的參考平面RF1、RF2、RF3為例示，但本發明不限定參考平面RF1、RF2、RF3的數量，亦不限定其間的間距H大小。換言之，在其他可行的實施例中，這些參考平面的數目亦可為其他數量，各參考平面間的間距大小亦可相等或不等，本發明皆不以此為限。

另一方面，在本實施例中，視覺模組單元150包括一成像鏡組151以及一影像偵測器153，其中成像鏡組151位在三維工作區域WA與影像偵測器153之間，且影像偵測器153具有一可視區域AA。具體而言，如圖1所示，三維工作區域WA中的一影像的至少部份波段的可見光經由變焦鏡組130傳遞至影像感測單元，而可成像在影像感測單元的可視區域AA中。如此一來，由於觀測光軸與雷射光軸為同軸，因此影像感測單元中所見的影像中心，即為雷射光束60的聚焦焦點。

進一步而言，如圖1所示，控制單元160電性連接變焦鏡組130以及振鏡掃描模組140，並可調整變焦鏡組130與振鏡掃描模組140。更詳細而言，控制單元160可調整變焦鏡組130的參數以及振鏡掃描模組140的參數，其中變焦鏡組130的參數為變焦鏡組130的焦距參數，而振鏡掃描模組140的參數為反射鏡143、145的角度參數或位置參數。進一步而言，在本實施例中，由於變焦鏡組130與視覺模組單元150為一串聯架構，因此，當調整變焦鏡組130的參數時，亦會同時調整了雷射光束60聚焦在參考平面RF1、RF2、RF3上的聚焦焦點，以及可視區域AA中的成像焦點。如此一來，雷射光束60將可經由變焦鏡組130與振鏡掃描模組140對應地聚焦在這些參考平面RF1、RF2、RF3上，並且，三維工作區域WA中的一影像的多個位置亦可同時經由變焦鏡組130以及成像鏡組151對應地聚焦成像在可視區域AA的中心上。如此一來，即可使三維雷射加工裝置100達到「所見即所打」的作用，並有效降低定位誤差與影像計算誤差。

以下將搭配圖3，針對如何校正定位誤差的過程進行進一步解說。

圖3是本發明一實施例的一種定位誤差校正方法的流程圖。請參照圖3，在本實施例中，定位誤差校正方法例如可利用圖1中的三維雷射加工裝置100來執行，但本發明不以此為限。或者，定位誤差校正方法亦可透過一載入圖1中的三維雷射加工裝置100的電腦程式產品(包含用以執行此定位誤差校正方法的程式指令)及其相關硬體設備來執行，但本發明亦不以此為限。本實施例的定位誤差校正方法可用以校正一三維雷射加工裝置100的多個定位誤差。以下將搭配圖4，針對步驟S110、S120、S130的執行方法進行詳細描述。

圖4是圖1的一種三維工作區域的側視示意圖。首先，請參照圖1至圖4，執行步驟S110，使雷射光束60依序經由變焦鏡組130以及振鏡掃描模組140聚焦在三維工作區域WA中。舉例而言，如圖4所示，在本實施例中，使雷射光束60對應地聚焦在三維工作區域WA中的方式可以是提供一移動平台170，其中移動平台170位於三維工作區域WA中，且移動平台170的一表面S能沿第一方向D1移動至其中一參考平面RF1的位置上。接著，執行步驟S120，調整變焦鏡組130的第一參數，以使雷射光束60對應地聚焦在其中一參考平面RF1上，亦即聚焦在移動平台170的表面S上，但本發明不以此為限。

接著，執行步驟S130，記錄使雷射光束60對應地聚焦在此參考平面RF1、RF2、RF3時的第一參數，以製作一雷射偏移補償表。並且在本實施例中，更可重覆執行步驟S120多次，且多次重複的步驟S120中的參考平面RF1、RF2、RF3彼此不相同，以記錄對應於各參考平面RF1、RF2、RF3的各第一參數，並彙整至雷射偏移補償表中，以供後續參照。

以下將搭配圖5至圖6E，針對步驟S210、S220、S230的執行方法進行詳細描述。

圖5是圖2的部份定位誤差校正方法的流程圖。圖6A是圖5的一種校正試片的正視示意圖。請參照圖2以及圖5，在執行了步驟S110、S120、S130而獲得三維工作區域WA所屬的雷射偏移補償表後，接著可執行步驟S210，提供一校正試片AS。更詳細而言，在本實施例中，校正試片AS例如由光學玻璃所製成。

此外，如圖6A所示，校正試片AS上具有準確的校正圖案AP，且校正圖案AP具有多個校正點A0、A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7、A8。具體而言，在本實施例中，各校正點A0、A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7、A8並分別位於校正圖案AP的多個子校正圖案AP0、AP1、AP2、AP3、AP4、AP5、AP6、AP7、AP8上。這些子校正圖案AP0、AP1、AP2、AP3、AP4、AP5、AP6、AP7、AP8對稱分佈於校正試片AS上。在本實施例中，各校正點A0、A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7、A8分別皆為各子校正圖案AP0、AP1、AP2、AP3、AP4、AP5、AP6、AP7、AP8的中心，但本發明不以此為限，此技術領域中具有通常知識者當可依據實際需求來進行各校正點A0、A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7、A8的設計，此處便不再贅述。

此外，亦須說明的是，在本實施例中，各子校正圖案 AP0、AP1、AP2、AP3、AP4、AP5、AP6、AP7、AP8的形狀皆為一十字型，但本發明不以此為限。在其他實施例中，各子校正圖案AP0、AP1、AP2、AP3、AP4、AP5、AP6、AP7、AP8亦可為圓形、多邊形或其他易於辨識的任意形狀，且亦可相同或不同，本發明皆不以此為限。

並且，步驟S210更包括使校正試片AS移動至其中一參考平面RF1上。舉例而言，在本實施例中，使校正試片AS移動至其中一參考平面RF1上的方式可以是使校正試片AS位於移動平台170的表面S上，以使校正試片AS能移動至參考平面RF1、RF2、RF3的位置。更詳細而言，如圖6A所示，在本實施例中，使校正試片AS移動至其中一參考平面RF1上意味著可使校正圖案AP的一中心C位於三維工作區域WA的參考平面RF1的位置O0上，以及調整校正試片AS的位置，使其中至少一校正點例如校正點A0、A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7或A8重合於參考平面RF1的其中至少一位置O0、O1、O2、O3、O4、O5、O6、O7或O8上。在本實施例中，各校正點A0、A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7、A8分別與參考平面RF1的各位置O0、O1、O2、O3、O4、O5、O6、O7與O8重合，但本發明不以此為限。

接著，執行步驟S220，載入雷射偏移補償表，讀取雷射光束60對應地聚焦在此參考平面RF1時的第一參數值，並對應地調整振鏡掃描模組140的多個第二參數，使校正圖案AP的多個校正點分次經由變焦鏡組130以及成像鏡組151對應地聚焦成像在影像偵測器153的可視區域AA的中心上。更詳細而言，如圖5所示，步驟S220更包括多個子步驟S221、S222、S223、S224、S225。以下將搭配圖6B至圖6E，針對步驟S220的子步驟S221、S222、S223、S224以及S225的執行方法進行詳細描述。

圖6B是圖6A中的一子校正圖案影像於可視區域上的正視示意圖。首先，執行子步驟S221，使校正圖案AP的中心聚焦成像在可視區域AA中。更詳細而言，如圖6B所示，校正圖案AP的中心C可經由變焦鏡組130以及成像鏡組151對應地聚焦成像，而於影像偵測器153的可視區域AA上形成一影像點CI。接著，執行子步驟S222，判斷校正圖案AP的中心是否成像於可視區域AA的中心AO上，亦即判斷校正圖案AP的中心C所形成的影像點CI是否位於可視區域AA的中心AO上，若否，則調整振鏡掃描模組140的第二參數。

具體而言，在本實施例中，振鏡掃描模組140的第二參數例如為反射鏡143、145的角度參數或位置參數。詳細而言，在理論上，振鏡掃描模組140的參數與三維工作區域WA中的參考平面RF1的位置座標有一相對應的關係，而可藉由調整振鏡掃描模組140的參數，以使參考平面RF1的不同區域影像在可視區域AA內移動。若判斷校正圖案AP的中心所形成的影像點CI位於可視區域AA的中心AO上時，則記錄此時所對應的振鏡掃描模組140的第二參數，以製作一視覺畸變補償表。

圖6C是圖6A的校正圖案於工作區域以及可視區域間的相對移動路徑示意圖。圖6D與圖6E是圖6A中的一子校正圖案影像於可視區域上的正視示意圖。接著，請參照圖6C，執行步驟S223，調整振鏡掃描模組140的多個第二參數，使位於其中一位置O1的校正點A1於可視區域AA上形成的一校正影像點AI1位於可視區域AA中。接著，請參照圖6D，執行步驟S224，判斷校正圖案AP的其中一位置O1是否成像於可視區域AA的中心AO上，亦即判斷校正圖案AP位於其中一位置O1的校正點A1於可視區域AA上形成的一校正影像點AI1位置是否位於可視區域AA的中心上，若否，則調整振鏡掃描模組140，若是，則記錄與位置O1(即校正點A1)所對應的振鏡掃描模組140的第二參數，並彙整至視覺畸變補償表中。

接著，在本實施例中，更可重覆執行步驟S223以及S224多次，且多次重複的步驟S223中的校正點A0、A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7、A8彼此不相同，以分別完成參考平面RF1的各區域WA0、WA1、WA2、WA3、WA4、WA5、WA6、WA7、WA8的定位誤差校正。在完成了實際需求範圍的校正後，可執行步驟S225，記錄對應於此參考平面RF1的振鏡掃描模組140的這些第二參數，並彙整至視覺畸變補償表中，以供後續參照。

接著，在本實施例中，更可重覆執行步驟S210以及S220(即子步驟S221、S222、S223、S224)多次，且多次重複的步驟S210中的參考平面RF1、RF2、RF3彼此不相同，以執行步驟S230，記錄對應於各參考平面RF1、RF2、RF3的這些第二參數，並彙整至視覺畸變補償表，以供後續參照。

以下將搭配圖7至圖8，針對步驟S310、S320、S330以及S340的執行方法進行詳細描述。

圖7是圖2的部份定位誤差校正方法的流程圖。請參照圖2、圖4以及圖7，在執行了步驟S230而獲得三維工作區域WA所屬的視覺畸變補償表後，接著可執行步驟S310，提供一加工試片WS，並令加工試片WS位於其中一參考平面RF1上。舉例而言，在本實施例中，使加工試片WS移動至其中一參考平面RF1上的方式可以是使加工試片WS位於移動平台170的表面上，以使加工試片WS能移動至參考平面RF1的位置。

接著，執行步驟S320，載入雷射偏移補償表，並讀取雷射光束60聚焦於此參考平面RF1時所對應的第一參數，以進行加工而形成一對位圖案WP。具體而言，在本實施例中，形成對位圖案WP的方式例如可利用圖1的三維雷射加工裝置100的雷射源110所發出的雷射光束60於加工試片WS上進行加工。進一步而言，在本實施例中，形成對位圖案WP的步驟例如可利用圖2的振鏡掃描模組140來執行。更詳細而言，在本實施例中，雷射光束60被振鏡掃描模組140中的二反射鏡143、145反射後，可經由聚焦鏡組141聚焦至三維工作區域WA中的參考平面RF1上，而對加工試片WS進行加工，以形成對位圖案WP。

圖8是圖7的一種對位圖案的正視示意圖。如圖8所示，在本實施例中，對位圖案WP具有多個對位點W0、W1、W2、W3、 W4、W5、W6、W7、W8。具體而言，在本實施例中，各對位點W0、W1、W2、W3、W4、W5、W6、W7、W8並分別位於對位圖案WP的多個子對位圖案WP0、WP1、WP2、WP3、WP4、WP5、WP6、WP7、WP8上。這些子對位圖案WP0、WP1、WP2、WP3、WP4、WP5、WP6、WP7、WP8對稱分佈於加工試片WS上。在本實施例中，各對位點W0、W1、W2、W3、W4、W5、W6、W7、W8分別皆為各子對位圖案WP0、WP1、WP2、WP3、WP4、WP5、WP6、WP7、WP8的中心，但本發明不以此為限，此技術領域中具有通常知識者當可依據實際需求來進行各對位點W0、W1、W2、W3、W4、W5、W6、W7、W8的設計，此處便不再贅述。

此外，亦須說明的是，在本實施例中，各子對位圖案WP0、WP1、WP2、WP3、WP4、WP5、WP6、WP7、WP8的形狀皆為一十字型，但本發明不以此為限。在其他實施例中，各子對位圖案WP0、WP1、WP2、WP3、WP4、WP5、WP6、WP7、WP8亦可為圓形、多邊形或其他易於辨識的任意形狀，且亦可相同或不同，本發明皆不以此為限。

接著，執行步驟S330，載入視覺畸變補償表，對應地調整振鏡掃描模組140的多個第三參數。具體而言，在本實施例中，振鏡掃描模組140的第三參數亦是反射鏡143、145的角度參數或位置參數，而可藉由調整振鏡掃描模組140的第三參數，以使對位圖案WP的多個對位點分次經由變焦鏡組130以及成像鏡組151對應地聚焦成像在影像偵測器153的可視區域AA的中心上，並記錄這些第三參數，以製作一雷射畸變補償表。在此，雷射畸變補償表所記載的數值包括了雷射光束60聚焦於此參考平面RF1時所對應的變焦鏡組130的第一參數值，以及對位圖案WP的對位點能對應地聚焦成像在影像偵測器153的可視區域AA的中心時所對應的振鏡掃描模組140的第三參數值。

更詳細而言，如圖7所示，步驟S330更包括多個子步驟S331(即，使對位圖案WP的中心聚焦成像在可視區域AA的中心)、子步驟S332(即，判斷對位圖案WP的中心是否成像於可視區域AA的中心上，若否，則調整振鏡掃描模組140，若是，則記錄與對位圖案WP的中心所對應的振鏡掃描模組140的第三參數)、子步驟S333(即，使對位圖案WP的其中一對位點聚焦成像在可視區域AA中)，以及子步驟S334(即，判斷對位圖案WP的此對位點是否成像於可視區域AA的中心上，若否，則調整振鏡掃描模組140，若是，則記錄與此對位點所對應的振鏡掃描模組140的第三參數)。

具體而言，在本實施例中，步驟S330與步驟S220的執行方法類似，亦即步驟S330的多個子步驟S331、S332、S333、S334中使對位圖案WP的對位點聚焦成像在可視區域AA中、判斷及記錄第三參數的方法與步驟S220的多個子步驟S221、S222、S223、S224中使校正圖案AP的校正點聚焦成像在可視區域AA中、判斷及記錄第二參數的方法類似，相關執行細節已在上述段落中詳述，在此不再重述。

接著，在本實施例中，更可重覆執行步驟S333以及S334多次，且多次重複的步驟S333中的對位點W0、W1、W2、W3、W4、W5、W6、W7、W8彼此不相同，以分別完成參考平面RF1的各區域WA0、WA1、WA2、WA3、WA4、WA5、WA6、WA7、WA8的定位誤差校正。在完成了實際需求範圍的校正後，可執行步驟S335，記錄對應於此參考平面RF1、RF2、RF3的振鏡掃描模組140的這些第三參數，並彙整至雷射畸變補償表中，以供後續參照。

接著，在本實施例中，更可重覆執行步驟S310、S320以及S330(即子步驟S331、S332、S333、S334)多次，且多次重複的步驟S310中的參考平面RF1、RF2、RF3彼此不相同，以執行步驟S340，記錄對應於各參考平面RF1、RF2、RF3的這些第三參數，並彙整至雷射畸變補償表，以供後續參照。

如此一來，當使用者在實際操作三維雷射加工裝置100加工工件時，則可透過此雷射畸變補償表所載的變焦鏡組130的參數數值以及振鏡掃描模組140的參數數值等資料後，再進行三維雷射加工裝置100的相關參數或位置設定，以執行工件的加工。如此一來，即可透過可視區域AA所觀測到的工件影像以控制雷射光束60在工件的希望位置上進行加工，使三維雷射加工裝置100達到「所見即所打」的作用，並有效降低視覺定位誤差與影像計算誤差，而可在三維工作區域WA中形成所需的三維雷射圖案。

此外，亦值得說明的是，前述的實施例雖以提供一移動平台170，而使雷射光束60對應地聚焦在三維工作區域WA中的各參考平面RF1、RF2、RF3的方法為例示，但本發明不以此為限。以下將搭配圖9A至圖9C進行進一步解說。

圖9A至圖9C是圖1的另一種三維工作區域的側視示意圖。舉例而言，如圖9A至圖9C所示，在本實施例中，執行圖2的定位誤差校正方法中的步驟S120，即，使雷射光束60對應地聚焦在三維工作區域WA中的方式也可以是依次提供多個具有不同標準高度H1、H2、H3的平台PL1、PL2、PL3，其中各平台PL1、PL2、PL3位於三維工作區域WA中，且各平台PL1、PL2、PL3的一表面S1、S2、S3分別對應於各參考平面RF1、RF2、RF3的位置，而使雷射光束60依次對應地聚焦在三維工作區域WA中的其中一平台PL1上。此外，在本實施例中，執行圖2的定位誤差校正方法中的步驟S210、S310也可以是透過更換具有不同標準高度H1、H2、H3的平台PL1、PL2、PL3，並使步驟S210中的校正試片AS或步驟S310中的加工試片WS位於其中一平台PL1、PL2或PL3的表面上，以使步驟S210中的校正試片AS或步驟S310中的加工試片WS能移動至其中一參考平面RF1、RF2或RF3的位置。進一步而言，在使用其中一平台PL1、PL2、PL3來置放步驟S210中的校正試片AS或步驟S310中的加工試片WS時，三維雷射加工裝置100而仍可用以執行圖2的其他步驟例如步驟S110、S130、S220、S230、S320、S330以及S340等步驟，並完成一雷射畸變補償表。其餘的相關執行細節已在前述的實施例中詳述，相關細節請參考上述段落，在此不再重述。如此，本實施例的定位誤差校正方法，亦可獲得三維工作領域中所對應的雷射畸變補償表，而可用以進行三維雷射加工裝置100的相關參數或位置設定來修正定位誤差，因此同樣地具有上述實施例的視覺誤差校正方法所描述的優點，在此便不再贅述。

綜上所述，本發明的實施例的三維雷射加工裝置藉由變焦鏡組與視覺模組的配置，當調整變焦鏡組的參數時，亦會同時調整了雷射光束聚焦在參考平面上的聚焦焦點，以及可視區域中的成像焦點。如此一來，雷射光束將可經由變焦鏡組與振鏡掃描模組對應地聚焦在這些參考平面上，並且，三維工作區域中的一影像的多個位置亦可同時經由變焦鏡組以及成像鏡組對應地聚焦成像在可視區域的中心上。並且，當使用者在實際操作三維雷射加工裝置加工工件時，則可透過藉由本發明的實施例的定位校正誤差方法所得的雷射畸變補償表所載的數值資料後，再進行三維雷射加工裝置的相關參數或位置設定，以執行工件的加工。如此一來，即可使三維雷射加工裝置達到「所見即所打」的作用，並有效降低定位誤差與影像計算誤差。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。