一種激光設(shè)備獲取激光焦點(diǎn)的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及激光工藝領(lǐng)域，具體涉及一種獲取激光焦點(diǎn)的方法，所述步驟包括：確定焦點(diǎn)在Z軸坐標(biāo)上對(duì)應(yīng)范圍H1；編制加工文件，將待加工文件設(shè)置為若干個(gè)加工層，每個(gè)加工層分別對(duì)應(yīng)范圍H1內(nèi)的Z軸坐標(biāo)；激通過軟件操作系統(tǒng)將每個(gè)加工層的信息傳輸給加工掃描系統(tǒng)和Z軸運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，形成完整三維坐標(biāo)系并得到加工圖形；通過監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)不同加工層的加工圖形進(jìn)行線寬監(jiān)測(cè)，得到多個(gè)線寬值；通過將多個(gè)線寬值按擬合為一條曲線，曲線上最細(xì)的點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的Z軸坐標(biāo)即為焦點(diǎn)所在位置對(duì)應(yīng)的Z軸坐標(biāo)。本發(fā)明通過設(shè)計(jì)一種獲取激光焦點(diǎn)的方法一方面提高了激光設(shè)備工藝調(diào)試的工作效率，另一方面可以準(zhǔn)確獲得激光加工焦點(diǎn)，保證激光器加工的性能。
【專利說明】一種激光設(shè)備獲取激光焦點(diǎn)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及激光工藝領(lǐng)域，具體涉及一種激光設(shè)備獲取激光焦點(diǎn)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，大部分的工業(yè)激光設(shè)備都是利用聚焦系統(tǒng)，將激光聚焦成大功率密度的細(xì)小光斑來進(jìn)行精細(xì)加工，故聚焦系統(tǒng)的聚焦能力決定其加工能力。實(shí)際生產(chǎn)中，聚焦系統(tǒng)的激光焦距因聚焦鏡頭及光學(xué)系統(tǒng)的不同而會(huì)有略微的差異。對(duì)于批量生產(chǎn)的激光設(shè)備，如何快速準(zhǔn)確地獲取聚焦系統(tǒng)的激光焦距，成為激光應(yīng)用工藝的一個(gè)難題。
[0003]現(xiàn)有獲取激光焦距的方法主要有以下兩種:
[0004]1、垂直移動(dòng)聚焦系統(tǒng)，通過人眼觀測(cè)加工火花的大小，判斷其激光焦距，但這種方式精確度不高，且在采用人眼觀測(cè)火花存在很大的安全隱患。
[0005]2、電機(jī)驅(qū)動(dòng)聚焦系統(tǒng)垂直移動(dòng)，采用光電傳感器進(jìn)行檢測(cè)，但使用光電傳感器有幾個(gè)缺:一是增加成本，二是需要軟件配合并增加相應(yīng)的功能，三是使設(shè)備結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種獲取激光焦點(diǎn)的方法，能夠快速準(zhǔn)確地尋找激光設(shè)備的加工焦點(diǎn)，并提高了激光設(shè)備工藝調(diào)試的工作效率，保證激光加工的性能。
[0007]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:提供一種激光設(shè)備獲取激光焦距的方法，該激光設(shè)備包括軟件操作系統(tǒng)、加工掃描系統(tǒng)、Z軸運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該Z軸控制系統(tǒng)上設(shè)置有聚焦系統(tǒng)，其中，所述方法包括:
[0008](I)確定焦點(diǎn)在Z軸坐標(biāo)上對(duì)應(yīng)范圍Hl ；
[0009](2)編制加工文件，將待加工文件設(shè)置為若干個(gè)加工層，每個(gè)加工層分別對(duì)應(yīng)范圍Hl內(nèi)的Z軸坐標(biāo)；
[0010](3)通過軟件操作系統(tǒng)將每個(gè)加工層的信息傳輸給加工掃描系統(tǒng)和Z軸運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，形成完整三維坐標(biāo)系并得到加工圖形；
[0011](4)通過監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)不同加工層的加工圖形進(jìn)行線寬監(jiān)測(cè)，得到多個(gè)線寬值；
[0012](5)通過將多個(gè)線寬值按擬合為一條曲線，曲線上最細(xì)的點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的Z軸坐標(biāo)即為焦點(diǎn)所在位置對(duì)應(yīng)的Z軸坐標(biāo)。
[0013]其中，較佳方案是:所述步驟⑴中，對(duì)應(yīng)范圍Hl是通過調(diào)節(jié)Z軸高度，根據(jù)光斑由大變小，再由小變大過程所對(duì)應(yīng)的Z軸坐標(biāo)為對(duì)應(yīng)范圍Hl,該對(duì)應(yīng)范圍Hl包括至少一組光斑大小相同但對(duì)應(yīng)不同的Z軸坐標(biāo)。
[0014]其中:所述步驟(I)中，確定焦距范圍是通過調(diào)節(jié)Z軸高度，根據(jù)較大光斑對(duì)應(yīng)的Z軸高度來初步確定焦距范圍。
[0015]其中，較佳方案是:所述任意兩個(gè)相鄰的Z軸坐標(biāo)之間具有相同的差值。其中，較佳方案是:所述的Z軸運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)是通過電機(jī)進(jìn)行控制其在Z軸上的上下移動(dòng)。[0016]其中，較佳方案是:所述的電機(jī)是直線驅(qū)動(dòng)電機(jī)或步進(jìn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)。
[0017]其中，較佳方案是:所述的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是顯微鏡。
[0018]其中，較佳方案是:所述加工文件為同一材質(zhì)待加工材料所得到的加工文件。
[0019]其中，較佳方案是:所述的加工文件可分為一個(gè)3x3的矩陣方塊，每一個(gè)方塊為一
個(gè)加工層。
[0020]其中，較佳方案是:所述的矩陣方塊中，每一個(gè)加工層用不同種顏色進(jìn)行區(qū)分。
[0021]其中，較佳方案是:所述的對(duì)應(yīng)范圍Hl包括最小光斑,該最小光斑兩端任 對(duì)大小相同光斑對(duì)應(yīng)的Z軸坐標(biāo)即為對(duì)應(yīng)范圍Hl的起點(diǎn)和終點(diǎn)。
[0022]本發(fā)明的有益效果在于，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過將待加工的文件分成若干加工層，每一加工層對(duì)應(yīng)單獨(dú)的Z值坐標(biāo)值，通過對(duì)每一加工層圖像的加工而得到多個(gè)線寬值，通過該多個(gè)線寬值擬合成一條曲線，該曲線上最細(xì)的點(diǎn)即為焦點(diǎn)，從而通過Z軸坐標(biāo)獲得激光的聚焦，該方法簡(jiǎn)單、快速、準(zhǔn)確，同時(shí)在其配套的裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可節(jié)約成本、提高工作效率，保證激光器加工的性能。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，附圖中:
[0024]圖1是本發(fā)明實(shí)施例獲取激光焦點(diǎn)的流程示意圖；
[0025]圖2是本發(fā)明實(shí)施例的激光設(shè)備獲取焦點(diǎn)控制方法的示意圖；
[0026]圖3是本發(fā)明實(shí)施例加工文件的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]現(xiàn)結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施例作詳細(xì)說明。
[0028]如圖2所示，本發(fā)明實(shí)施例提供一種激光設(shè)備獲取激光焦點(diǎn)方法，該激光設(shè)備包括軟件操作系統(tǒng)31、加工掃描系統(tǒng)34、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)35和Z軸運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)33，該Z軸控制系統(tǒng)33上設(shè)置有聚焦系統(tǒng)32。
[0029]如圖1和圖2所示，本實(shí)施例獲取激光焦點(diǎn)方法的步驟包括:
[0030](I)確定焦點(diǎn)在Z軸坐標(biāo)上對(duì)應(yīng)范圍Hl ；，該對(duì)應(yīng)范圍Hl是通過調(diào)節(jié)Z軸高度，根據(jù)光斑大小的變化，初步確定光斑由大變小，再變大過程所對(duì)應(yīng)的Z軸坐標(biāo)為對(duì)應(yīng)范圍H1，該對(duì)應(yīng)范圍Hl包括至少一組光斑大小相同但對(duì)應(yīng)不同的Z軸坐標(biāo)。在本實(shí)施例中,光斑在由大到小再由小變大的過程中，包括了最小光斑，在確定該對(duì)應(yīng)范圍Hl后，后續(xù)程序在該對(duì)應(yīng)范圍內(nèi)找出焦點(diǎn)即可。本實(shí)施的最小光斑兩端存在若干大小相同的光斑，該最小光斑兩端任 對(duì)大小相同光斑對(duì)應(yīng)的Z軸坐標(biāo)即為對(duì)應(yīng)范圍Hl的起點(diǎn)和終點(diǎn)。。
[0031](2)編制加工文件，將待加工文件設(shè)置為若干個(gè)加工層，每個(gè)加工層分別對(duì)應(yīng)焦距范圍內(nèi)的Z軸坐標(biāo)；
[0032](3)通過軟件操作系統(tǒng)將每個(gè)加工層的信息傳輸給加工掃描系統(tǒng)和Z軸運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，形成完整三維坐標(biāo)系并得到加工圖形；
[0033](4)通過監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)不同加工層的加工圖形進(jìn)行線寬監(jiān)測(cè)，得到多個(gè)線寬值；
[0034](5)通過將多個(gè)線寬值按擬合為一條曲線，曲線上最細(xì)的點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的Z軸坐標(biāo)即為焦點(diǎn)所在位置對(duì)應(yīng)的Z軸坐標(biāo)，并可獲得激光的焦距。[0035]在本實(shí)施例中，所述的Z軸運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)33是通過電機(jī)進(jìn)行控制其在Z軸上的上下移動(dòng)，該電機(jī)是直線驅(qū)動(dòng)電機(jī)或步進(jìn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)。
[0036]本實(shí)施例所述的加工文件是對(duì)同一材質(zhì)的加工材料進(jìn)行加工得到的加工文件，該加工文件為若干個(gè)，本實(shí)施例優(yōu)選將加工文件分為一個(gè)3x3的矩陣方塊，在獲焦距時(shí)，將每一個(gè)方塊為一個(gè)加工層，每一個(gè)加工層用不同種顏色進(jìn)行區(qū)分，再進(jìn)行分層信息的傳輸與圖像加工，本實(shí)施例中的加工材料可以是任意的加工材料，只是針對(duì)同一加工程序而言為同一材質(zhì)的加工材料。
[0037]本實(shí)施例中的，上述步驟(I)的加工文件的編制可以使用與任意配合數(shù)控系統(tǒng)的編寫文件軟件來實(shí)現(xiàn)，任意兩個(gè)相鄰的Z軸坐標(biāo)之間具有相同的差值，該差值約ΙΟΟμπι。
[0038]如圖2所示，本實(shí)施例控制方法是:所述的軟件控制系統(tǒng)操作系統(tǒng)將加工文件分為若干加工層，每一加工層與相應(yīng)的Z軸坐標(biāo)一一對(duì)應(yīng)等信息傳輸給Z軸運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)33和加工掃描系統(tǒng)34，通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)Z軸運(yùn)動(dòng)平系統(tǒng)33沿Z軸方向上下移動(dòng)，并通過加工掃描系統(tǒng)34對(duì)每一層的圖像進(jìn)行掃描，形成完整的三維坐標(biāo)系的傳送，得到加工圖形，最后通過監(jiān)測(cè)系統(tǒng)35對(duì)每一層的加工圖形進(jìn)行線寬測(cè)量，得到線寬最細(xì)的一層，通過層映射的Z軸坐標(biāo)值，即得到激光設(shè)備的聚焦焦距。
[0039]本實(shí)施例中的電機(jī)是直線電機(jī)或步進(jìn)電機(jī)，該電機(jī)控制Z軸運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)33帶動(dòng)激光聚焦系統(tǒng)32的Z軸坐標(biāo)位置，其調(diào)節(jié)精度達(dá)到±2um。
[0040]進(jìn)一步地，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)35 —般為顯微鏡，在加工掃描操作后，會(huì)形成加工圖形，該加工圖形由多張掃描圖形形成，通過顯微鏡對(duì)掃描圖形上加工軌跡的線寬進(jìn)行測(cè)量，得到線寬最細(xì)的那張掃描圖形所對(duì)應(yīng)的加工層，該加工層的Z軸高度就是本發(fā)明所獲得的激光焦距的Z軸高度。
[0041]如圖3所示，本實(shí)施例的加工掃描系統(tǒng)每次掃描操作完成后，將掃描結(jié)果存儲(chǔ)到對(duì)應(yīng)的加工文件中；最終完成全部掃描操作后，將存儲(chǔ)到加工文件的所有掃描結(jié)果進(jìn)行加工處理，得到加工圖形。
[0042]本發(fā)明實(shí)施例的激光加工獲得焦距的方法可應(yīng)用于激光打標(biāo)、激光焊接、激光打孔和激光刻蝕等激光加工領(lǐng)域，所述的激光加工的波長(zhǎng)可為任意能實(shí)現(xiàn)該激光加工的激光波長(zhǎng)即可。
[0043]以上所述者，僅為本發(fā)明最佳實(shí)施例而已，并非用于限制本發(fā)明的范圍，凡依本發(fā)明申請(qǐng)專利范圍所作的等效變化或修飾，皆為本發(fā)明所涵蓋。
【權(quán)利要求】
1.一種激光設(shè)備獲取激光焦點(diǎn)的方法，該激光設(shè)備包括軟件操作系統(tǒng)、加工掃描系統(tǒng)、Z軸運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該Z軸控制系統(tǒng)上設(shè)置有聚焦系統(tǒng)，其特征在于，所述方法包括: (1)確定焦點(diǎn)在Z軸坐標(biāo)上對(duì)應(yīng)范圍Hl； (2)編制加工文件，將待加工文件設(shè)置為若干個(gè)加工層，每個(gè)加工層分別對(duì)應(yīng)范圍Hl內(nèi)的Z軸坐標(biāo)； (3)通過軟件操作系統(tǒng)將每個(gè)加工層的信息傳輸給加工掃描系統(tǒng)和Z軸運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，形成完整三維坐標(biāo)系并得到加工圖形； (4)通過監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)不同加工層的加工圖形進(jìn)行線寬監(jiān)測(cè)，得到多個(gè)線寬值； (5)通過將多個(gè)線寬值按擬合為一條曲線，曲線上最細(xì)的點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的Z軸坐標(biāo)即為焦點(diǎn)所在位置對(duì)應(yīng)的Z軸坐標(biāo)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的獲取激光焦點(diǎn)的方法，其特征在于:所述步驟(I)中， 對(duì)應(yīng)范圍Hl是通過調(diào)節(jié)Z軸高度，根據(jù)光斑由大變小，再由小變大過程所對(duì)應(yīng)的Z軸坐標(biāo)為對(duì)應(yīng)范圍Hl,該對(duì)應(yīng)范圍Hl包括若干光斑大小相同但對(duì)應(yīng)不同的Z軸坐標(biāo)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的獲取激光焦點(diǎn)的方法，其特征在于:所述任意兩個(gè)相鄰的Z軸坐標(biāo)之間具有相同的差值。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的獲取激光焦點(diǎn)的方法，其特征在于:所述的Z軸運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)是通過電機(jī)進(jìn)行控制其在Z軸上的上下移動(dòng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的獲取激光焦點(diǎn)的方法，其特征在于:所述的電機(jī)是直線驅(qū)動(dòng)電機(jī)或步進(jìn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的獲取激光焦點(diǎn)的方法，其特征在于:所述的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是顯微鏡。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的獲取激光焦點(diǎn)的方法，其特征在于:所述加工文件為同一材質(zhì)待加工材料所得到的加工文件。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的獲取激光焦點(diǎn)的方法，其特征在于:所述的加工文件可分為一個(gè)3x3的矩陣方塊，每一個(gè)方塊為一個(gè)加工層。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的獲取激光焦點(diǎn)的方法，其特征在于:所述的矩陣方塊中，每一個(gè)加工層用不同種顏色進(jìn)行區(qū)分。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的獲取激光焦點(diǎn)的方法，其特征在于:所述的對(duì)應(yīng)范圍Hl包括最小光斑，該最小光斑兩端任 對(duì)大小相同光斑對(duì)應(yīng)的Z軸坐標(biāo)即為對(duì)應(yīng)范圍Hl的起點(diǎn)和終點(diǎn)。
【文檔編號(hào)】B23K26/046GK104002039SQ201410177205
【公開日】2014年8月27日 申請(qǐng)日期:2014年4月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月29日
【發(fā)明者】高子豐, 蘇培林, 覃濤, 呂洪杰, 翟學(xué)濤, 楊朝輝, 高云峰 申請(qǐng)人:深圳市大族激光科技股份有限公司, 深圳市大族數(shù)控科技有限公司