TW201718157A - 可提高雷射雕刻精準度之方法 - Google Patents

Abstract

一種可提高雷射雕刻精準度之方法，其步驟包含：一雷射打點步驟、一第一影像校正步驟、一第二影像校正步驟，主要係令雷射雕刻機之雷射輸出裝置於任一非加工物件上形成一第一標記點，且令該雷射輸出裝置再於該非加工物件之該第一標記點周圍形成複數個第二標記點，再令攝像感測裝置量測並記錄該非加工物件上之該第一標記點和該等第二標記點，並與雷射雕刻機之控制電腦所記錄的理想圖形作比對，且計算出誤差值及修正，該雷射輸出裝置依校正後之值再進行一次該第一標記點和該等第二標記點之加工，再利用攝像感測裝置再量測、記錄、修正及回饋，依此循環校正至完成，可達到校正雷射雕刻機之精準度時，提升其校正的精準度及便利性之功效。

Description

可提高雷射雕刻精準度之方法

本發明係有關於一種雷射雕刻機精準度之校正方法，尤指一種可達到校正雷射雕刻機之精準度時，提升其校正的精準度及便利性之可提高雷射雕刻精準度之方法。

常見雷射雕刻機，係一種利用雷射對需要雕刻的材料進行雕刻的先進設備，藉由雷射所產生的熱能對材料進行雕刻，將不要的部分進行燃燒去除，例如天線基板的雕刻或者是木製品、壓克力、塑膠板、金屬板、石材的雕刻。現今雷射雕刻機其進行對材料雕刻之前，通常具有校正雷射雕刻機之輸出裝置的前置動作，該輸出裝置為可產生雷射光束所相關組成之設備及結構，例如濾鏡、雷射光纖、濾光鏡組、掃描儀等等，為雷射雕刻機領域技術人員所能熟知，在此不以贅述。故請參閱第一圖所示其顯示習用校正精準度之方法，其包含以下步驟：a、令雷射雕刻機之輸出裝置於任一非加工物件上形成一標記點；b、將非加工物件由雷射雕刻機上取下，由測量儀量測該標記點，予以記錄並找出誤差值；c、將該誤差值手動回填至雷射雕刻機之控制電腦內，進行誤差值參數校正。

此一技術方法中，在進行雕刻過程前，搬運該非加工物件至 測量儀上量測將造成該雷射雕刻機本身機構的震動及晃動，該非加工物件由雷射雕刻機取下或安裝時其機構在拆卸組裝上會有公差之問題，又雖可經過測量儀量測出該非加工物件上雷射標記點的誤差值，再手動回填數值至雷射雕刻機的控制電腦中，使得輸出裝置正式進行雕刻時進行修正，惟此以人工且必須搬運該非加工物件而校正的方式其程序相當繁瑣，且該非加工物件已進行測量儀量測及校正並安裝回雷射雕刻機上，又校正後輸出裝置切割時之精準度並非如預期般之準確，是為雷射雕刻機與該非加工物件拆卸及組裝所產生的公差問題。是故，如何針對以上所論述之缺失加以改進，即為本案申請人所欲解決之技術困難點所在。

有鑑於習用之缺失，因此本發明之目的在於發展一種可達到校正雷射雕刻機之精準度時，提升其校正的精準度及便利性之可提高雷射雕刻精準度之方法。

為了達成以上之目的，本發明提供一種可提高雷射雕刻精準度之方法，其步驟包含：一雷射打點步驟，係令雷射雕刻機之雷射輸出裝置於任一非加工物件上形成一第一標記點，且令該雷射輸出裝置再於該非加工物件之該第一標記點周圍形成複數個第二標記點；一第一影像校正步驟，係令攝像感測裝置量測並記錄該非加工物件上之該第一標記點和該等第二標記點，並與雷射雕刻機之控制電腦所記錄的理想圖形作比對，且計算出誤差值及修正，該雷射輸出裝置依校正後之值再進行一次該第一標記點和該等第二標記點之加工； 一第二影像校正步驟，係令攝像感測裝置再量測並記錄該非加工物件上依校正後之值加工的該第一標記點和該等第二標記點，並再與雷射雕刻機之控制電腦所記錄的理想圖形作比對，且再計算出誤差值及修正，該雷射輸出裝置依再校正後之值再進行一次該第一標記點和該等第二標記點之加工，該攝像感測裝置再作量測、記錄及比對。

其中該等第二標記點以該第一標記點為中心形成矩形或圓形，且該等第二標記點以該第一標記點為中心形成矩形為例，為了提高該雷射輸出裝置的校正精準度，更包含一第三影像校正步驟，係依該第二影像校正步驟之校正結果，令雷射雕刻機之雷射輸出裝置於該非加工物件上形成該第一標記點，且令該雷射輸出裝置再於該非加工物件之該第一標記點周圍形成該等第二標記點，該第一標記點和該等第二標記點形成為7x7之矩形，再令攝像感測裝置量測並記錄該非加工物件上加工之該第一標記點和該等第二標記點所形成為7x7之矩形，並與雷射雕刻機之控制電腦所記錄的理想圖形作比對，且計算出誤差值及修正，該雷射輸出裝置依校正後之值再進行一次該第一標記點和該等第二標記點之7x7的矩形加工，該攝像感測裝置再作量測、記錄及比對。

且相同之該等第二標記點以該第一標記點為中心形成矩形為例，為了更加提高該雷射輸出裝置的校正精準度，更包含一第四影像校正步驟，係依該第三影像校正步驟之校正結果，令雷射雕刻機之雷射輸出裝置於該非加工物件上形成該第一標記點，且令該雷射輸出裝置再於該非加工物件之該第一標記點周圍形成該等第二標記點，該第一標記點和該等第二標記點形成為13x13之矩形，再令攝像感測裝置量測並記錄該非加工物 件上加工之該第一標記點和該等第二標記點所形成為13x13之矩形，並與雷射雕刻機之控制電腦所記錄的理想圖形作比對，且計算出誤差值及修正，該雷射輸出裝置依校正後之值再進行一次該第一標記點和該等第二標記點之13x13的矩形加工，該攝像感測裝置再作量測、記錄及比對。

藉由本發明採用該雷射打點步驟、該第一影像校正步驟、該第二影像校正步驟，且該攝像感測裝置為感光耦合元件(Charge-coupled Device,CCD)或圖像傳感器(CMOS)，即可提供雷射輸出裝置好的精準度校正結果，又可依序搭配該第三影像校正步驟和該第四影像校正步驟的精準度校正，將使得雷射輸出裝置其精準度校正效果更好，又不需搬運取下該非加工物件，可達到校正雷射雕刻機之精準度時，提升其校正的精準度及便利性之功效。

〔習用〕

a~c‧‧‧步驟

〔本發明〕

S1‧‧‧雷射打點步驟

S2‧‧‧第一影像校正步驟

S3‧‧‧第二影像校正步驟

S4‧‧‧第三影像校正步驟

S5‧‧‧第四影像校正步驟

S11~S12‧‧‧步驟

S21~S24‧‧‧步驟

S31~S35‧‧‧步驟

S41~S47‧‧‧步驟

S51~S57‧‧‧步驟

10‧‧‧攝像感測裝置

11‧‧‧雷射輸出裝置

12‧‧‧濾鏡

13‧‧‧非加工物件

130‧‧‧側面

14‧‧‧第一標記點

15‧‧‧第二標記點

第一圖係習用之雷射雕刻機校正精準度之步驟流程方塊示意圖。

第二圖係本發明較佳實施例之提升校正精準度之第一種步驟流程方塊示意圖。

第三圖係本發明較佳實施例之攝像感測裝置和雷射輸出裝置具同軸效果之實施示意圖。

第四圖係本發明較佳實施例之以3x3矩形點陣校正雷射輸出裝置精準度之實施示意圖。

第五圖係本發明較佳實施例之以3x3矩形點陣校正之步驟流程方塊示意圖。

第六圖係本發明較佳實施例之提升校正精準度之第二種步驟流程方塊示 意圖。

第七圖係本發明較佳實施例之以7x7矩形點陣校正雷射輸出裝置精準度之實施示意圖。

第八圖係本發明較佳實施例之以7x7矩形點陣校正之步驟流程方塊示意圖。

第九圖係本發明較佳實施例之提升校正精準度之第三種步驟流程方塊示意圖。

第十圖係本發明較佳實施例之以13x13矩形點陣校正雷射輸出裝置精準度之實施示意圖。

第十一圖係本發明較佳實施例之以13x13矩形點陣校正之步驟流程方塊示意圖。

第十二圖係本發明較佳實施例之以圓形點陣校正雷射輸出裝置精準度之實施示意圖。

為了使 貴審查委員能清楚了解本發明之內容，係以下列實施例搭配圖式及符號加以說明，敬請參閱之。

請參閱第二圖和第三圖所示，本發明提供一種可提高雷射雕刻精準度之方法，其步驟包含：一雷射打點步驟S1、一第一影像校正步驟S2和一第二影像校正步驟S3。

於本實施例中，係藉由雷射雕刻機及本身電性連接的控制電腦來進行精準度校正，一攝像感測裝置10及一雷射輸出裝置11同時設置於該雷射雕刻機之上，並經由一濾鏡12而產生同軸視覺之效果，該雷射輸出裝置11為可產生雷射光束所相關組成之設備及結構，例如濾鏡、雷射光纖、 濾光鏡組、掃描儀等等，亦即該雷射輸出裝置11可產生雷射光束通過該濾鏡12而投射到一非加工物件13之一側面130上，該攝像感測裝置10可為感光耦合元件(Charge-coupled Device,CCD)、圖像傳感器(CMOS)或其它攝像鏡頭並電性連接至顯示螢幕觀看，該攝像感測裝置10、該雷射輸出裝置11及顯示螢幕均與控制電腦通連，該控制電腦可儲存預設好的判別模組之程式及理想圖形。

請繼續參閱第三圖、第四圖和第五圖所示，其中該雷射雕刻機之該雷射輸出裝置11進行校正時，係將雷射經由該濾鏡12投射到該非加工物件13之該側面130上，因此以3x3矩形點陣振鏡加工校正該雷射輸出裝置11精準度，其步驟包含：步驟S11：係令雷射雕刻機之雷射輸出裝置於任一非加工物件上形成一第一標記點；步驟S12：且令該雷射輸出裝置再於該非加工物件之該第一標記點周圍形成複數個第二標記點；步驟S21：係令攝像感測裝置量測並記錄該非加工物件上之該第一標記點和該等第二標記點；步驟S22：並與雷射雕刻機之控制電腦所記錄的理想圖形作比對，步驟S23：且計算出誤差值及修正；步驟S24：該雷射輸出裝置依校正後之值再進行一次該第一標記點和該等第二標記點之加工；步驟S31：係令攝像感測裝置再量測並記錄該非加工物件上依校正後之值加工的該第一標記點和該等第二標記點； 步驟S32：並再與雷射雕刻機之控制電腦所記錄的理想圖形作比對；步驟S33：且再計算出誤差值及修正；步驟S34：該雷射輸出裝置依再校正後之值再進行一次該第一標記點和該等第二標記點之加工；步驟S35：該攝像感測裝置再作量測、記錄及比對。

前述該非加工物件13上之該第一標記點14和該等第二標記點15所形成的矩形之點陣的長與寬可依控制電腦內部程式並搭配該攝像感測裝置10所能擷取的畫面長寬而設定為50mm x 50mm，最後校正的結果與控制電腦內設定的理想圖形的比對其每一標記點的誤差將可小於或等於5μm，且原則上最多校正兩次即可達成精確度目標之校正，於本實施例中，該等第二標記點15數量只需四個以圍繞該第一標記點14作量測、記錄及校正，能達到相同的功效。

請繼續參閱第三圖和第六圖所示，其中以步驟S1~步驟S3即可完成相當精準之校正，但為了使雷射雕刻機之能力及實用性更佳的提升，必須提升其雷射雕刻機之該雷射輸出裝置11校正的精準度，所投射的雷射才會更加準確以利於雕刻更精密的材料，因此該步驟S3之後可包含一第三影像校正步驟S4，請繼續搭配參閱第七圖和第八圖所示，係以7x7矩形點陣振鏡加工校正該雷射輸出裝置11精準度，該步驟S4其步驟包含：步驟S41：係依該第二影像校正步驟之校正結果，令雷射雕刻機之雷射輸出裝置於該非加工物件上形成該第一標記點；步驟S42：且令該雷射輸出裝置再於該非加工物件之該第一標記點周圍形成該等第二標記點，該第一標記點和該等第二標記點形成為7x7之矩 形；步驟S43：再令攝像感測裝置量測並記錄該非加工物件上加工之該第一標記點和該等第二標記點所形成為7x7之矩形；步驟S44：並與雷射雕刻機之控制電腦所記錄的理想圖形作比對；步驟S45：且計算出誤差值及修正；步驟S46：該雷射輸出裝置依校正後之值再進行一次該第一標記點和該等第二標記點之7x7的矩形加工；步驟S47：該攝像感測裝置再作量測、記錄及比對。

前述該非加工物件13上之該第一標記點14和該等第二標記點15所形成的矩形之點陣的長與寬亦可依控制電腦內部程式並搭配該攝像感測裝置10所能擷取的畫面長寬而同樣設定為50mm x 50mm，係以3x3矩形點陣振鏡加工校正該雷射輸出裝置11精準度之結果作進一步更加精確的校正，最後校正的結果與控制電腦內設定的理想圖形的比對其每一標記點的誤差將可小於或等於5μm，且原則上依控制電腦內部程式及所搭配的該攝像感測裝置10的設定最多校正三次即可達成精確度目標之校正，以步驟S47回授至步驟S45作循環校正至多三次。

請繼續參閱第三圖和第九圖所示，其中以步驟S1~步驟S4即可完成相當精準之校正，但為了使雷射雕刻機之能力及實用性更佳的提升，必須提升其雷射雕刻機之該雷射輸出裝置11校正的精準度，所投射的雷射才會更加準確以利於雕刻更精密的材料，因此該步驟S4之後可包含一第四影像校正步驟S5，請繼續搭配參閱第十圖和第十一圖所示，係以13x13矩形點陣振鏡加工校正該雷射輸出裝置11精準度，該步驟S5其步驟包含：

步驟S51：係依該第三影像校正步驟之校正結果，令雷射雕刻機之雷射 輸出裝置於該非加工物件上形成該第一標記點；步驟S52：且令該雷射輸出裝置再於該非加工物件之該第一標記點周圍形成該等第二標記點，該第一標記點和該等第二標記點形成為13x13之矩形；步驟S53：再令攝像感測裝置量測並記錄該非加工物件上加工之該第一標記點和該等第二標記點所形成為13x13之矩形；步驟S54：並與雷射雕刻機之控制電腦所記錄的理想圖形作比對；步驟S55：且計算出誤差值及修正；步驟S56：該雷射輸出裝置依校正後之值再進行一次該第一標記點和該等第二標記點之13x13的矩形加工；步驟S57：該攝像感測裝置再作量測、記錄及比對。

前述該非加工物件13上之該第一標記點14和該等第二標記點15所形成的矩形之點陣的長與寬亦可依控制電腦內部程式並搭配該攝像感測裝置10所能擷取的畫面長寬而同樣設定為50mm x 50mm，進行等距更加密集的13x13矩形點陣加工，係以7x7矩形點陣振鏡加工校正該雷射輸出裝置11精準度之結果作進一步更加精確的校正，最後校正的結果與控制電腦內設定的理想圖形的比對其每一標記點的誤差將可小於或等於10μm，且原則上依控制電腦內部程式及所搭配的該攝像感測裝置10的設定最多校正三次即可達成精確度目標之校正，以步驟S57回授至步驟S55作循環校正至多三次。

請繼續參閱第三圖和第十二圖所示，其中於本實施例中，該雷射輸出裝置11在於該非加工物件13上之該側面130的雷射打點，同樣形成 該第一標記點14和該等第二標記點15為四個且長寬可同樣設定為50mm x 50mm，因此該等第二標記點15以該第一標記點14為中心形成圓形，於校正過程中，同樣利用該攝像感測裝置10對該第一標記點14和該等第二標記點15所形成的圓形圖形與控制電腦內所設定的理想圖形作量測、記錄及比對，至多再循環校正至需求之誤差值內，實為本發明之特點。

請繼續參閱第三圖所示，本發明之特點在於：其校正雷射雕刻機之精準度時，藉由該攝像感測裝置10的機器視覺之完全程式化執行，以機器視覺判讀校正的誤差值，不藉由人工來判讀，整體程序產生了快速及準確性，又不需搬運取下該非加工物件13，可達到校正雷射雕刻機之精準度時，提升其校正的精準度及便利性之功效。

以上所論述者，僅為本發明較佳實施例而已，並非用以限定本發明之範圍；故在不脫離本發明之精神與範疇內所作之相同或近似之技術變化，皆應涵蓋於本發明之申請專利範圍內。

S1‧‧‧雷射打點步驟

S2‧‧‧第一影像校正步驟

S3‧‧‧第二影像校正步驟

Claims (6)

1. 一種可提高雷射雕刻精準度之方法，其步驟包含：一雷射打點步驟，係令雷射雕刻機之雷射輸出裝置於任一非加工物件上形成一第一標記點，且令該雷射輸出裝置再於該非加工物件之該第一標記點周圍形成複數個第二標記點；一第一影像校正步驟，係令攝像感測裝置量測並記錄該非加工物件上之該第一標記點和該等第二標記點，並與雷射雕刻機之控制電腦所記錄的理想圖形作比對，且計算出誤差值及修正，該雷射輸出裝置依校正後之值再進行一次該第一標記點和該等第二標記點之加工；一第二影像校正步驟，係令攝像感測裝置再量測並記錄該非加工物件上依校正後之值加工的該第一標記點和該等第二標記點，並再與雷射雕刻機之控制電腦所記錄的理想圖形作比對，且再計算出誤差值及修正，該雷射輸出裝置依再校正後之值再進行一次該第一標記點和該等第二標記點之加工，該攝像感測裝置再作量測、記錄及比對。
2. 如申請專利範圍第1項所述之可提高雷射雕刻精準度之方法，其中該等第二標記點以該第一標記點為中心形成矩形。
3. 如申請專利範圍第2項所述之可提高雷射雕刻精準度之方法，更包含一第三影像校正步驟，係依該第二影像校正步驟之校正結果，令雷射雕刻機之雷射輸出裝置於該非加工物件上形成該第一標記點，且令該雷射輸出裝置再於該非加工物件之該第一標記點周圍形成該等第二標記點，該第一標記點和該等第二標記點形成為7x7之矩形，再令攝像感測裝置量測並記錄該非加工物件上加工之該第一標記點和該等第二標記點所形成為 7x7之矩形，並與雷射雕刻機之控制電腦所記錄的理想圖形作比對，且計算出誤差值及修正，該雷射輸出裝置依校正後之值再進行一次該第一標記點和該等第二標記點之7x7的矩形加工，該攝像感測裝置再作量測、記錄及比對。
4. 如申請專利範圍第3項所述之可提高雷射雕刻精準度之方法，更包含一第四影像校正步驟，係依該第三影像校正步驟之校正結果，令雷射雕刻機之雷射輸出裝置於該非加工物件上形成該第一標記點，且令該雷射輸出裝置再於該非加工物件之該第一標記點周圍形成該等第二標記點，該第一標記點和該等第二標記點形成為13x13之矩形，再令攝像感測裝置量測並記錄該非加工物件上加工之該第一標記點和該等第二標記點所形成為13x13之矩形，並與雷射雕刻機之控制電腦所記錄的理想圖形作比對，且計算出誤差值及修正，該雷射輸出裝置依校正後之值再進行一次該第一標記點和該等第二標記點之13x13的矩形加工，該攝像感測裝置再作量測、記錄及比對。
5. 如申請專利範圍第1項所述之可提高雷射雕刻精準度之方法，其中該等第二標記點以該第一標記點為中心形成圓形。
6. 如申請專利範圍第1項所述之可提高雷射雕刻精準度之方法，其中該攝像感測裝置為感光耦合元件(Charge-coupled Device,CCD)或圖像傳感器(CMOS)。