TWI593494B - 雷射加工控制系統及其控制方法 - Google Patents

Description

雷射加工控制系統及其控制方法

本發明係有關於一種控制系統與控制方法，特別是有關於一種雷射加工控制系統及其控制方法。

雷射加工是以一雷射光束照射於待加工物的特定位置上，並使用不同種類的雷射光源與不同的輸出功率，使待加工物產生不同的加工結果，一般常見的雷射加工手段有：焊接、切割、咬花或是表面處理等。

既有雷射加工系統，常使用於2D平面加工，但2D平面加工的加工種類範圍較為有限，若應用於3D簡單曲面(曲率變化小之曲面)加工雖可加工，但其加工之品質、精度較差，若是3D複雜曲面則是無法加工出令人滿意的結果，必須藉由3D雷射加工才可達成；然目前的3D雷射加工控制方法例如是：僅藉由控制承載裝置的移動位置，但由於承載裝置的移動速度遠小於雷射加工頭的移動速度，故必須等到承載裝置到達加工點時，才能進行雷射加工，藉由此方式的加工效率相當低；再者既有的3D雷射加工控制方法，由於承載裝置之運動能力不足，無法使雷射加工頭之雷射出光方向與具有複雜曲面的被加工物之表面之間的夾角保持在適當的角度內，而使3D複雜曲面加工的品質、精度及效率不佳。另有額外設置視覺偵測器達到雷射加工路徑校正效果，但額外設置視覺偵測器需額外增加成本，上述方式並未能有效解決目前3D雷射加工所面臨的問題。

為了解決先前技術所述之問題，本發明之主要目的在於提供一種雷射加工控制系統及其控制方法，藉由雷射加工頭配置於承載裝置上，並由一 控制裝置來規劃出承載裝置的位置與姿態、雷射加工頭的焦點位置及雷射加工頭的輸出功率後，而使得雷射加工頭的雷射光束方向與被加工物表面保持適合進行雷射加工的角度，同時，雷射加工頭在承載裝置移動時能正確加工，因而提升整體加工品質與效率，並且使用三維畸變校正單元校正雷射加工頭的焦點位置，亦提升雷射加工的精準度。

根據上述目的，本發明再一目的在於提供一種雷射加工控制系統，係由一控制裝置、一承載裝置及一雷射加工頭所組成，該控制裝置連接於該承載裝置與該雷射加工頭，該雷射加工頭用以輸出一雷射光束，其特徵在於：該雷射加工頭配置於該承載裝置上，該控制裝置用以產生與規劃一控制命令，該控制命令包括該承載裝置之控制命令、該雷射光束輸出功率之控制命令及該雷射光束焦點位置之控制命令，藉由該控制命令控制該承載裝置之位置與姿態及控制該雷射光束輸出功率與該雷射光束焦點位置，並根據該承載裝置之位置、姿態、移動速度及移動方向，補償該雷射加工頭之該雷射光束焦點之控制命令，該控制裝置根據補償後之雷射光束焦點位置之控制命令調整該雷射加工頭之一X振鏡、一Y振鏡及一聚焦透鏡之位置。

根據上述目的，本發明還有一目的在於提供一種雷射加工控制方法，用以控制一係由一控制裝置、一承載裝置及一雷射加工頭所組成之雷射加工控制系統，該雷射加工頭用以輸出一雷射光束，其中，該控制裝置連接於該承載裝置與該雷射加工頭，包括：產生一加工路徑；根據該加工路徑規劃一控制命令，該控制命令包括該承載裝置之控制命令、該雷射光束輸出功率之控制命令及該雷射光束焦點位置控制命令；根據該控制命令控制該承載裝置之位置與姿態、該雷射加工頭之雷射光束輸出功率及該雷射光束焦點位置；並根據該承載裝置之位置、姿態、速度及移動方向，補償該雷射加工頭之該雷射光束焦點位置之控制命令；及根據補償後之該雷射光束焦點位置之控制命令，該控制裝置調整該雷射加工頭之一X振鏡、一Y振鏡及一聚焦透鏡之位置。

經上述可知藉由雷射加工頭配置於承載裝置上，並同時規劃承載裝置的位置與姿態、雷射加工頭的焦點位置及雷射加工頭的輸出功率，而使得雷射加工頭的雷射光束方向與被加工物表面保持適合進行雷射加工的角度，同時在承載裝置移動時能正確加工，因而提升整體加工品質及效率，並且使用三維畸變校正單元校正雷射加工頭的焦點位置，亦提升雷射加工的精準度。

1、1’‧‧‧控制裝置

11‧‧‧加工路徑產生單元

12、12’‧‧‧動程規劃單元

13‧‧‧三維畸變校正單元

14‧‧‧焦點位置控制單元

15‧‧‧功率控制單元

16‧‧‧位置與姿態控制單元

17‧‧‧定位判斷單元

2‧‧‧承載裝置

3‧‧‧雷射加工頭

31‧‧‧雷射光源

32、33‧‧‧X、Y軸振鏡組

34‧‧‧聚焦透鏡

35‧‧‧驅動馬達

4‧‧‧加工物承載台

5‧‧‧待加工物

S1~S10、S’1~S’9‧‧‧步驟

第1圖係本發明一實施例之雷射加工控制系統的示意圖。

第2圖係本發明一實施例之雷射加工控制系統之控制裝置之示意圖。

第3圖係本發明另一實施例之雷射加工控制系統之控制裝置之示意圖。

第4圖係本發明一實施例之雷射加工控制系統之雷射加工頭之示意圖。

第5圖係本發明一實施例之雷射加工控制方法流程圖。

第6圖係本發明另一實施例之雷射加工控制方法流程圖。

第7圖係本發明一實施例之雷射加工路徑修正前與修正後之比較圖。

由於本發明揭露一種雷射加工控制系統，其中所利用之雷射加工頭內部產出雷射光源的方式及X、Y振鏡與聚焦透鏡之原理，已為相關技術領域具有通常知識者所能明瞭，故以下文中之說明，不再作完整描述。同時，以下文中所對照之圖式，係表達與本發明之具有換刀功能之數值控制系統特徵有關之系統結構及功能示意，並未依據實際尺寸完整繪製，盍先敘明。

本發明係有關於一種雷射加工控制系統，特別是有關於包含一控制裝置、一承載裝置、一雷射加工頭及一加工物承載台之雷射加工控制系統。

首先，請同時參閱第1圖、第2圖及第4圖，其中，第1圖係本發明一實施例之雷射加工控制系統的示意圖；第2圖係本發明一實施例之雷射加工控制系統之控制裝置之示意圖；及第4圖係本發明一實施例之雷射加工控制系統之雷射加工頭之示意圖。

如第1圖所示，本發明一實施例之雷射加工控制系統係由一控制裝置1、一承載裝置2、一雷射加工頭3及一加工物承載台4所組成，控制裝置1係以有線或無線的方式與承載裝置2與加工物承載台4連接，加工物承載台4用以承載一待加工物5，待加工物5被放置於加工物承載台4上，雷射加工頭3配置於承載裝置2上；其中，雷射加工頭3用以輸出一雷射光束，承載裝置2具有位移與轉動的功能，而雷射加工頭3隨著承載裝置2相對於待加工物5移動，因此，雷射加工頭3具有適應待加工物5之表面曲率的能力。

接著，如第2圖所示，本發明的控制裝置1包括一加工路徑產生單元11、一動程規劃單元12、一三維畸變校正單元13、一焦點位置控制單元14、一功率控制單元15、一位置姿態控制單元16及一定位判斷單元17，動程規劃單元12連接至加工路徑產生單元11、三維畸變校正單元13、功率控制單元15、位置姿態控制單元16及定位判斷單元17，三維畸變校正單元13連接至焦點位置控制單元14，位置姿態控制單元16連接至定位判斷單元17。

再接著，如第4圖所示，本發明的雷射加工頭3包括一雷射光源31、一X振鏡32、一Y振鏡33、一聚焦透鏡34及一驅動馬達35，聚焦透鏡34具有一光軸O，置放待加工物5時，待加工物5之目標加工區域之法向量與聚焦透鏡34之光軸O之夾角在一適當角度內，在此較佳實施例中，聚焦透鏡3之光軸O與待加工物5表面的法向量保持0至15度的夾角，驅動馬達35連接至聚焦透鏡34，驅動馬達35帶動聚焦透鏡34的移動，雷射光源31用以發出一雷射光至X、Y振鏡32、33，X、Y振鏡32、33反射雷射光後，雷射光沿光軸O方向朝聚焦透鏡34前進並穿透聚焦透鏡34，聚焦透鏡34將雷射光聚焦後發出至待加工物5進行雷射加工。

請繼續同時參閱第2圖、第4圖及第7圖，其中，第7圖係本發明一實施例之雷射加工路徑修正前與修正後之比較圖。如第2圖所示，加工路徑產生單元11接收一使用者所輸入之加工指令產生一加工路徑，加工路徑包括路徑、姿態及雷射功率，姿態意指聚焦透鏡3之光軸O與待加工物5表面的法向量兩者之間的角度，並輸出至動程規劃單元12，動程規劃單元12接收加工路徑後，根據加 工路徑規劃出一控制命令，控制命令包含承載裝置2之控制命令、雷射光束焦點X軸位置之控制命令、雷射光束焦點Y軸位置之控制命令、雷射光束焦點Z軸位置之控制命令及雷射光束輸出功率之控制命令，動程規劃單元12先將承載裝置2之控制命令輸出至位置姿態控制單元16，位置姿態控制單元16藉由承載裝置2之控制命令控制承載裝置2之位置以及姿態，使雷射加工頭3之雷射光束方向與待加工物5表面之法向量保持適合進行雷射加工之加工角度，在此較佳實施例中，雷射光束方向與待加工物5表面保持0度至15度的夾角；接著，位置姿態控制單元16輸出承載位置2目前所移動到的位置與姿態至定位判斷單元17，定位判斷單元17藉由承載裝置2之位置與姿態訊息判斷承載裝置2是否完成定位，當定位判斷單元17判斷承載裝置2已完成定位，意即承載裝置2之速度為零，定位判斷單元17回傳一第一判斷訊息至動程規劃單元12，當動程規劃單元12接收到第一判斷訊息後，確認承載裝置2已完成定位，接著，動程規劃單元12根據承載裝置2之位置、姿態、移動速度及移動方向補償雷射加工頭3之雷射光束焦點X軸位置之控制命令、雷射光束焦點Y軸位置之控制命令及雷射光束焦點Z軸位置之控制命令，並輸出補償後之雷射光束焦點X軸位置之控制命令、雷射光束焦點Y軸位置之控制命令及雷射光束焦點Z軸位置之控制命令至三維畸變校正單元13，同時，動程規劃單元12將雷射光束輸出功率之控制命令輸出至功率控制單元15，三維畸變校正單元13接收動程規劃單元12所輸出之補償後之雷射光束焦點X軸位置之控制命令、雷射光束焦點Y軸位置之控制命令及雷射光束焦點Z軸位置之控制命令後，轉換為雷射加工頭3之X振鏡32與Y振鏡33之旋轉控制命令及雷射加工頭3之聚焦透鏡34之位移控制命令後輸出至焦點位置控制單元14，並輸出至焦點位置控制單元14，功率控制單元15接收動程規劃單元12所輸出之雷射光束之輸出功率之控制命令，用以控制雷射光束之輸出功率，焦點位置控制單元14接收三維畸變校正單元13所輸出之雷射加工頭3之X振鏡32與Y振鏡33之旋轉控制命令及雷射加工頭3之驅動馬達35之控制命令，驅使X振鏡32與Y振鏡33進行旋轉，並驅使雷射加工頭3之驅動馬達35以帶動聚焦透鏡34進行位移，用以控制雷射光束之焦點位 置，接著，動程規劃單元12判斷控制命令是否讀取結束，藉以判斷是否完成加工，若動程規劃單元12判斷未完成加工，則再次控制承載裝置2之位置與姿態，並再次判斷是否完成定位、控制雷射光束焦點位置及調整雷射光束功率；另一方面，當定位判斷單元17判斷承載裝置2未完成定位，則傳遞一第二判斷訊號至動程規劃單元12，動程規劃單元12再次輸出承載裝置2之控制命令至承載裝置2，驅使承載裝置2進行定位，第7圖之左圖顯示為經三維畸變校正單元13校正前的雷射光束焦點軌跡，其顯示校正前的雷射光束焦點呈畸變圖樣，第7圖之右圖顯示為經三維畸變校正單元13校正過後的雷射光束焦點軌跡，其顯示經過校正後之雷射光束焦點軌跡較為平整；同時，在雷射光束加工的同時，可控制雷射光束的功率，故在待加工物上可得到不同程度的加工效果。

接著，請同時參閱第1圖、第3圖及第4圖，其中，第3圖係本發明另一實施例之雷射加工控制系統之控制裝置之示意圖。

如第3圖所示，控制裝置1’包括一加工路徑產生單元11、一動程規劃單元12’、一三維畸變校正單元13、一焦點位置控制單元14、一功率控制單元15及一位置姿態控制單元16，動程規劃單元12’連接至加工路徑產生單元11、三維畸變校正單元13、功率控制單元15及位置姿態控制單元16，三維畸變校正單元13連接至焦點位置控制單元14。

本實施所使用的雷射加工頭3與前述相同，在此不再贅述。

請繼續同時參閱第3圖與第4圖，加工路徑產生單元11接收一使用者所輸入之加工指令產生一加工路徑，並輸出至動程規劃單元12’，動程規劃單元12’接收加工路徑後，根據加工路徑規劃控制命令，控制命令包含承載裝置2之控制命令、雷射加工頭之3的雷射光源31所輸出雷射光束輸出功率之控制命令、雷射光束焦點X軸位置之控制命令、雷射光束焦點Y軸位置之控制命令及雷射光束焦點Z軸位置之控制命令，位置姿態控制單元16接收動程規劃單元12’所輸出之承載裝置2之控制命令，用以控制承載裝置2之位置與姿態，動程規劃單元12’根據承載裝置2之位置、姿態、移動速度及移動方向，補償雷射光束焦點 X軸位置之控制命令、雷射光束焦點Y軸位置之控制命令、雷射光束焦點Z軸位置之控制命令，藉以補償雷射加工頭之雷射光束焦點之移動位置，動程規劃單元12’輸出補償後之雷射加工頭3之雷射光束焦點X軸位置之控制命令、雷射光束焦點Y軸位置之控制命令及雷射光束焦點Z軸位置之控制命令至三維畸變校正單元13，同時，動程規劃單元12’輸出雷射光束輸出功率之控制命令至功率控制單元15，三維畸變校正單元13接收動程規劃單元12’所輸出之補償後之雷射光束之焦點X軸位置之控制命令、雷射光束之焦點Y軸位置之控制命令、雷射光束之焦點Z軸位置之控制命令後，轉換為雷射加工頭3之X振鏡32與Y振鏡33之旋轉控制命令及雷射加工頭3之聚焦透鏡34之位移控制命令後輸出，功率控制單元15接收動程規劃單元12’所輸出之雷射光束輸出功率之控制命令，用以控制雷射光束之輸出功率，焦點位置控制單元14接收三維畸變校正單元13所輸出之雷射加工頭3之X振鏡32與Y振鏡33之旋轉控制命令及雷射加工頭3之驅動馬達35之控制命令，雷射加工頭3之驅動馬達35藉以帶動聚焦透鏡34，用以控制雷射光束之焦點位置，接著，動程規劃單元12’判斷控制命令是否讀取結束，藉以判斷是否完成加工，若動程規劃單元12’判斷未完成加工，則再次控制承載裝置2之位置與姿態，並再次補償雷射光束焦點位置及調整雷射光束功率；在本實施例中，藉由第3圖所示的控制裝置，可使得承載裝置2移動時，雷射加工頭3可同時進行加工動作，無須等到承載裝置2完成定位後才能進行雷射加工動作，可節省整體加工時間。

接著，請參閱第5圖，並同時搭配第1圖、第2圖及第4圖進行說明，其中，第5圖係本發明一實施例之雷射加工控制方法流程圖。

步驟S1：加工路徑產生單元11接收使用者所輸入之加工指令產生加工路徑，並輸出至動程規劃單元12，接著，執行步驟S2。

步驟S2：動程規劃單元12接收加工路徑後，根據加工路徑規劃出控制命令，控制命令包含承載裝置2之控制命令、雷射光束焦點X軸位置之控制命令、雷射光束焦點Y軸位置之控制命令、雷射光束焦點Z軸位置之控制命令及 雷射光束輸出功率之控制命令，動程規劃單元12將承載裝置2之控制命令輸出至位置姿態控制單元16，接著，執行步驟S3。

步驟S3：位置姿態控制單元16接收動程規劃單元12輸出之承載裝置2之控制命令後，位置姿態控制單元16藉由承載裝置2之控制命令控制承載裝置2之位置以及姿態，使承載於承載裝置2之雷射加工頭3的雷射光束方向與被加工物5表面之法向量保持適合進行雷射加工之角度，在此較佳實施例中，雷射光束方向與待加工物5表面保持0度至15度的夾角，接著，執行步驟S4。

步驟S4：位置姿態控制單元16輸出承載位置2目前所移動到的位置與姿態至定位判斷單元17，定位判斷單元17用以判斷承載裝置2是否完成定位，當判斷單元17判斷承載裝置2已經完成定位，意即承載裝置2之速度為零，定位判斷單元17回傳第一判斷訊息至動程規劃單元12，當動程規劃單元12接收到第一判斷訊息後，確認承載裝置2已完成定位，接著，執行步驟S5。

另一方面，當步驟S4之定位判斷單元17判斷承載裝置2未完成定位，則傳遞第二判斷訊號至動程規劃單元12，並再次執行步驟S3，動程規劃單元12再次輸出承載裝置2之控制命令至承載裝置2，驅使承載裝置2進行定位，重複步驟S3~S4直到承載裝置2完成定位。

步驟S5：當承載裝置2已定位完成，動程規劃單元12根據承載裝置2之位置、姿態、移動速度及移動方向，補償雷射加工頭3之雷射光束焦點X軸位置之控制命令、雷射光束焦點Y軸位置之控制命令及雷射光束焦點Z軸位置之控制命令，並輸出補償後之雷射光束焦點X軸位置之控制命令、雷射光束焦點Y軸位置之控制命令及雷射光束焦點Z軸位置之控制命令至三維畸變校正單元13，同時，動程規劃單元12輸出雷射光束輸出功率之控制命令輸出至功率控制單元15，接著，同時執行步驟S6與S8。

步驟S6：三維畸變校正單元13接收動程規劃單元12所輸出之補償後之雷射光束之焦點X軸位置之控制命令、雷射光束之焦點Y軸位置之控制命令及雷射光束之焦點Z軸位置之控制命令，並轉換為雷射加工頭3之X振鏡32與Y振 鏡33之旋轉控制命令及雷射加工頭3之聚焦透鏡34之位移控制命令後輸出至焦點位置控制單元14，接著，執行步驟S7。

步驟S7：焦點位置控制單元14接收旋轉控制命令與位移控制命令後，調整X振鏡32、Y振鏡33及連接於聚焦透鏡34之驅動馬達35，用以控制雷射光束之焦點位置，接著，執行步驟S9。

步驟S8：功率控制單元15接收動程規劃單元12所輸出之雷射光束之輸出功率之控制命令，用以控制雷射光束之輸出功率，接著，執行步驟S9。

步驟S9：動程規劃單元12判斷控制命令皆已讀取完畢，最後，則執行步驟S10，即已完成加工，此外，若動程規劃單元12判斷控制命令尚未讀取結束，則再次執行步驟S3~S9直到完成加工。

本實施例中，藉由雷射加工頭配置於承載裝置上，並同時規劃承載裝置的位置與姿態、雷射加工頭的焦點位置及雷射加工頭的輸出功率，而使得雷射加工頭的雷射光束方向與被加工物表面保持適合進行雷射加工的角度，可增加雷射加工的精準度，提升整體雷射加工品質，並且使用三維畸變校正單元校正雷射加工頭的焦點位置，更進一步提升雷射加工的精準度。

最後，請參閱第6圖，並同時搭配第1圖、第3圖及第4圖進行說明，其中，第6圖係本發明另一實施例之雷射加工控制方法流程圖。

步驟S’1：加工路徑產生單元11接收使用者所輸入之加工指令產生加工路徑，並輸出至動程規劃單元12’，接著，執行步驟S’2。

步驟S’2：動程規劃單元12’接收加工路徑後，根據加工路徑規劃控制命令，控制命令包含承載裝置2之控制命令、雷射加工頭3的雷射光源31所輸出雷射光束輸出功率之控制命令、雷射光束焦點X軸位置之控制命令、雷射光束焦點Y軸位置之控制命令及雷射光束焦點Z軸位置之控制命令，接著，執行步驟S’3。

步驟S’3：位置姿態控制單元16接收動程規劃單元12’所輸出之承載裝置2之控制命令，用以控制承載裝置2之位置與姿態，接著，執行步驟S’4。

步驟S’4：動程規劃單元12’根據承載裝置2之位置、姿態、移動速度及移動方向，補償雷射加工頭3之雷射光束焦點X軸位置之控制命令、雷射光束焦點Y軸位置之控制命令及雷射光束焦點Z軸位置之控制命令，藉以補償雷射加工頭3之雷射光束焦點之移動位置，並輸出補償後之雷射加工頭3之雷射光束焦點X軸位置之控制命令、雷射光束焦點Y軸位置之控制命令及雷射光束焦點Z軸位置之控制命令至三維畸變校正單元13，同時，動程規劃單元12’輸出雷射光束輸出功率之控制命令至功率控制單元15，接著，執行步驟S’5與S’7。

步驟S’5：三維畸變校正單元13接收動程規劃單元12’所輸出之補償後之雷射光束之焦點X軸位置之控制命令、雷射光束之焦點Y軸位置之控制命令及雷射光束之焦點Z軸位置之控制命令後，校正並轉換為雷射加工頭3之X振鏡32與Y振鏡33之旋轉控制命令及雷射加工頭3之聚焦透鏡34之位移控制命令後輸出至焦點位置控制單元14，接著，執行步驟S’6。

步驟S’6：焦點位置控制單元14接收三維畸變校正單元13所輸出之雷射加工頭3之X振鏡32與Y振鏡33之旋轉控制命令及雷射加工頭3之驅動馬達35之控制命令，雷射加工頭3之驅動馬達35藉以帶動聚焦透鏡34，用以控制雷射光束之焦點位置，接著，執行步驟S’8。

步驟S’7：功率控制單元15接收動程規劃單元12’所輸出之雷射光束之輸出功率之控制命令，用以控制雷射光束之輸出功率。

步驟S’8：動程規劃單元12’判斷控制命令皆已讀取完畢，則執行步驟S9，即已完成加工，此外，若動程規劃單元12’判斷加工命令尚未讀取結束，則再次執行步驟S’3~S’8直到完成加工。

本實施例中，藉由雷射加工頭配置於承載裝置上，並同時規劃承載裝置的位置與姿態、雷射加工頭的焦點位置及雷射加工頭的輸出功率，且可於承載裝置移動的過程中，雷射加工頭可同時進行雷射加工，並使得雷射加工頭的雷射光束方向與被加工物表面保持適合進行雷射加工的角度，在此較佳實施例中，雷射光束方向與待加工物5表面保持0度至15度的夾角，如此一來，加工 時間不限於承載裝置完成定位的時間且能正確加工，因而提升整體加工品質與效率，並且使用三維畸變校正單元校正雷射加工頭的焦點位置，亦進一步提升雷射加工的精準度。

上述本發明實施例中，所使用的雷射光源31例如是：二氧化碳雷射(CO2 Laser)、準分子雷射、Nd：YAG雷射等，在此本發明並不設限。

上述本發明實施例中，加工路徑產生單元11可以是一電腦輔助設計與製造軟體(Computer Aided Design；Computer Aided Manufacturing)，在此本發明並不設限。

上述本發明實施例中，雷射加工控制系統之承載裝置例如是：三軸加工機、四軸加工機、五軸加工機、主軸式加工機或一至少三軸之機械手臂等，在此本發明並不設限。

上述本發明實施例中，雷射加工控制系統之雷射加工頭可以是具有物鏡前掃描功能或物鏡後掃描功能之雷射加工頭，在此以物鏡前掃描為例做說明，本發明並不設限。

上述本發明實施例中，三維畸變校正單元13所使用的校正方式，係先量測多筆雷射光束焦點位置，並儲存多筆雷射光束焦點位置於三維畸變校正單元13，接著，三維畸變校正單元13藉由查詢所儲存的雷射光束焦點位置，並用內插法獲得校正後的雷射加工頭3之X振鏡32與Y振鏡33之旋轉控制命令及雷射加工頭3之聚焦透鏡34之位移控制命令，此處所指的內插法例如是：線性內插法或是立方內插法，在此本發明並不設限。

上述本發明實施例中，雷射加工包含2D雷射加工及3D雷射加工等，前述所指3D雷射加工可以是3D斜平面雷射加工或3D曲面雷射加工等，在此本發明並不設限。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，並非用以限定本發明之權利範圍；同時以上的描述，對於相關技術領域之專門人士應可明瞭及實施，因此 其他未脫離本發明所揭示之精神下所完成的等效改變或修飾，均應包含在申請專利範圍中。

1‧‧‧控制裝置

2‧‧‧承載裝置

3‧‧‧雷射加工頭

4‧‧‧加工物承載台

5‧‧‧待加工物

Claims (9)

1. 一種雷射加工控制系統，係由一控制裝置、一承載裝置及一雷射加工頭所組成，該控制裝置連接於該承載裝置與該雷射加工頭，該雷射加工頭用以輸出一雷射光束，其特徵在於：該雷射加工頭配置於該承載裝置上，該控制裝置用以產生與規劃一控制命令，該控制命令包括該承載裝置之控制命令、該雷射光束輸出功率之控制命令及該雷射光束焦點位置之控制命令，藉由該控制命令控制該承載裝置之位置與姿態及控制該雷射光束輸出功率與該雷射光束焦點位置，並根據該承載裝置之位置、姿態、移動速度及移動方向，補償該雷射光束焦點位置之控制命令，該控制裝置根據補償後之該雷射光束焦點位置之控制命令調整該雷射加工頭之一X振鏡、一Y振鏡及一聚焦透鏡之位置。
2. 依據申請專利範圍第1項所述的雷射加工控制系統，其中該控制裝置包括：一加工路徑產生單元，其接收一使用者所輸入之加工指令產生一加工路徑；一動程規劃單元，其連接於該加工路徑產生單元，用以接收該加工路徑後，根據該加工路徑規劃與輸出該控制命令，該控制命令包含該承載裝置之控制命令、該雷射光束之輸出功率之控制命令及該雷射光束焦點位置之控制命令，並根據該承載裝置之位置、姿態、移動速度及移動方向，補償該雷射加工頭之該雷射光束之焦點位置控制命令後輸出；一位置姿態控制單元，其連接於該動程規劃單元，接收該動程規劃單元所輸出之該承載裝置之控制命令，用以控制該承載裝置之位置與姿態，使雷射加工頭之雷射光束方向與被加工物表面之法向量保持一加工角度，並輸出該承載位置之位置與姿態訊息；一功率控制單元，其連接於該動程規劃單元，接收該動程規劃單元所輸出之該雷射光束輸出功率之控制命令，用以控制該雷射光束之輸出功率； 一三維畸變校正單元，其連接於該動程規劃單元，接收該動程規劃單元所輸出之補償後之該雷射光束之焦點位置之控制命令後，轉換為該雷射加工頭之該X振鏡與該Y振鏡之旋轉控制命令及該雷射加工頭之該聚焦透鏡之位移控制命令；及一焦點位置控制單元，其連接於該三維畸變校正單元，接收該三維畸變校正單元所輸出之該雷射加工頭之該X振鏡與該Y振鏡之旋轉控制命令及該雷射加工頭之該聚焦透鏡之位移控制命令，用以控制該雷射光束之焦點位置。
3. 依據申請專利範圍第2項所述的雷射加工控制系統，其中該控制裝置進一步包括：一定位判斷單元，其連接於該動程規劃單元與該位置姿態控制單元，用以接收該位置姿態控制單元所輸出之該承載裝置之位置與姿態訊息，藉以判斷該承載裝置是否完成定位，並回傳一判斷訊息至該動程規劃單元，當該定位判斷單元判斷該承載位置已完成定位，即該承載裝置之速度為零，該動程規劃單元補償該雷射加工頭之該雷射光束焦點位置之控制命令。
4. 依據申請專利範圍第2項所述的雷射加工控制系統，其中該加工角度範圍為0度至15度。
5. 依據申請專利範圍第1項所述的雷射加工控制系統，其中該承載裝置係一三軸加工機、一四軸加工機、一五軸加工機、一主軸式加工機或一至少三軸之機械手臂。
6. 依據申請專利範圍第1項所述的雷射加工控制系統，其中該雷射加工頭係具有一物鏡前掃描功能或一物鏡後掃描功能之該雷射加工頭。
7. 一種雷射加工控制方法，用以控制一係由一控制裝置、一承載裝置及一雷射加工頭所組成之雷射加工控制系統，該雷射加工頭用以輸出一雷射光束，其中，該控制裝置連接於該承載裝置與該雷射加工頭，包括：產生一加工路徑； 根據該加工路徑規劃一控制命令，該控制命令包括該承載裝置之控制命令、該雷射光束輸出功率之控制命令及該雷射光束焦點位置之控制命令；根據該控制命令控制該承載裝置之位置與姿態、該雷射加工頭之該雷射光束輸出功率及該雷射光束焦點位置；並根據該承載裝置之位置、姿態、移動速度及移動方向，補償該雷射加工頭之該雷射光束焦點位置之控制命令；及根據補償後之該雷射光束焦點位置之控制命令，該控制裝置調整該雷射加工頭之一X振鏡、一Y振鏡及一聚焦透鏡之位置。
8. 依據申請專利範圍第7項所述的雷射加工控制方法，該控制方法進一步包括：判斷該承載裝置是否完成定位，並輸出一判斷訊息。
9. 依據申請專利範圍第8項所述的雷射加工控制方法，其中當判斷該承載裝置已完成定位，意即該承載裝置之移動速度為零，補償該雷射加工頭之雷射光束焦點位置之控制命令。