激光加工的控制方法、装置、设备及计算机存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术实施例公开了一种激光加工的控制方法、装置、设备及计算机存储介质；该方法包括：设计一具有通带内频率分量的延时一致性质的解耦滤波器；基于同轴气嘴出光口径对振镜的扫描范围的约束，规划激光光束加工轨迹的速度策略；根据所述速度策略基于低通截止频率与所述振镜的扫描范围之间的反向相关性，设置所述解耦滤波器的低通截止频率；利用设置完毕的最优解耦滤波器将激光光束加工轨迹分解为联动的伺服平台轨迹和振镜轨迹。

【技术实现步骤摘要】
激光加工的控制方法、装置、设备及计算机存储介质
本专利技术实施例涉及激光加工
，尤其涉及一种激光加工的控制方法、装置、设备及计算机存储介质。
技术介绍
由于激光加工技术具有非接触式加工的优势，因此在对薄硬材料的加工领域应用广泛，当激光加工技术应用于在诸如陶瓷基板等硬脆材料上加工高深径比微小孔的过程中，例如在0.3mm～0.5mm厚度的陶瓷基板上激光加工直径为0.1mm的微小孔，不可避免会在微小孔内产生残渣或等离子化流体物质，从而影响加工的精度。针对上述现象，通常采用的措施是配合同轴吹气的方式，通过气嘴喷出的高压保护气体将微小孔内部的残渣及等离子体带出，同时起到冷却作用。但是，目前相关技术中所采用的激光加工工艺通常将伺服平台与扫描振镜二者进行联动控制，具体来说，通过将激光光束加工轨迹经过低通滤波解耦算法分解为驱动伺服平台运动的指令信号和控制扫描振镜运动的指令信号，通过二者的联动以实现高速、高效率的激光加工。但由于伺服平台与扫描振镜二者联动加工过程中，常规的低通滤波解耦算法分解至扫描振镜的轨迹范围过大，结合前述配合同轴吹气的激光加工方式，导致在激光加工过程中，无法保证激光扫描光束与气嘴的同轴一致性，导致出现同轴气嘴对扫描区域出现挡光干涉现象。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例期望提供一种激光加工的控制方法、装置、设备及计算机存储介质；通过将扫描振镜的轨迹范围进限制在同轴气嘴的通光口径以内，避免出现同轴吹气气嘴对扫描区域进行挡光干涉的问题，同时不降低微小孔的加工效率。本专利技术实施例的技术方案是这样实现的：第一方面，本专利技术实施例提供了一种激光加工的控制方法，所述方法包括：设计一具有通带内频率分量的延时一致性质的解耦滤波器；基于同轴气嘴出光口径对振镜的扫描范围的约束，规划激光光束加工轨迹的速度策略；根据所述速度策略基于低通截止频率与所述振镜的扫描范围之间的反向相关性，设置所述解耦滤波器的低通截止频率；利用设置完毕的最优解耦滤波器将激光光束加工轨迹分解为联动的伺服平台轨迹和振镜轨迹。第二方面，本专利技术实施例提供了一种激光加工的控制装置，所述装置包括：设计部分，规划部分、设置部分和分解部分；其中，所述设计部分，经配置为设计一具有通带内频率分量的延时一致性质的解耦滤波器；所述规划部分，经配置为基于同轴气嘴出光口径对振镜的扫描范围的约束，规划激光光束加工轨迹的速度策略；所述设置部分，经配置为根据所述速度策略基于低通截止频率与所述振镜的扫描范围之间的反向相关性，设置所述解耦滤波器的低通截止频率；所述分解部分，经配置为利用设置完毕的最优解耦滤波器将激光光束加工轨迹分解为联动的伺服平台轨迹和振镜轨迹。第三方面，本专利技术实施例提供了一种计算设备，所述设备包括：通信接口，存储器和处理器；其中，所述通信接口，用于在与其他外部网元之间进行收发信息过程中，信号的接收和发送；所述存储器，用于存储能够在所述处理器上运行的计算机程序；所述处理器，用于在运行所述计算机程序时，执行权利要求1至5任一项所述激光加工的控制方法的步骤。第四方面，本专利技术实施例提供了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有激光加工的控制程序，所述激光加工的控制程序被至少一个处理器执行时实现第一方面所述激光加工的控制方法的步骤。本专利技术实施例提供了一种激光加工的控制方法、装置、设备及计算机存储介质；通过设计通带内频率分量的延时一致的解耦滤波器以保证振镜轨迹对称均衡，为振镜轨迹提供了最短扫描路径；利用速度规划策略保证在伺服平台轨迹运行至每个待加工孔的近似圆心处平衡画圆；基于反向相关性设置解耦滤波器的低通截止频率以缩小振镜的扫描范围；结合以上三个特征所获得的解耦滤波器，当激光光束加工轨迹基于该解耦滤波器进行分解时，能够保证振镜轨迹中所体现的扫描范围约束在在同轴气嘴的通光口径以内，避免出现同轴气嘴对扫描区域进行挡光干涉的现象。附图说明图1为能够实现本专利技术实施例技术方案的激光加工设备；图2为本专利技术实施例提供的一种激光加工的控制方法流程示意图；图3为本专利技术实施例提供的截止频率为20Hz的Bessel低通滤波器的群延迟曲线示意图；图4为本专利技术实施例提供的激光光束加工轨迹以及解耦滤波器不采用Bessel低通滤波器时的伺服平台轨迹示意图；图5为本专利技术实施例提供的在伺服平台与扫描振镜联动过程中所对应的扫描振镜轨迹示意图；图6为本专利技术实施例提供的经Bessel低通滤波器滤波所获得扫描振镜轨迹示意图；图7为本专利技术实施例提供的示例性速度曲线示意图；图8为本专利技术实施例提供的激光光束加工轨迹的速度曲线示意图；图9为本专利技术实施例提供的激光光束加工轨迹以及利用解耦滤波器进行解耦之后所得到的伺服平台的位移曲线示意图；图10为图9中所述伺服平台的速度曲线示意图；图11为图9所述的激光光束加工轨迹经滤波器解耦所获得的扫描振镜轨迹位移曲线示意图；图12为本专利技术实施例提供的对同一孔位扫描3遍的激光光束加工轨迹的扫描轨迹速度曲线示意图；图13为图12所示的速度曲线示意图中的局部展宽图；图14为本专利技术实施例提供的对同一孔位扫描3遍后的激光光束加工轨迹和伺服平台轨迹示意图；图15为图14中实线框所示部分的局部放大示意图；图16为本专利技术实施例提供的一种控制激光加工方法的实施流程示意图；图17为采用本专利技术实施例所提出的方法进行实验测试的结果示意图；图18为本专利技术实施例提供的一种激光加工的控制装置的组成示意图；图19为本专利技术实施例提供的另一种激光加工的控制装置的组成示意图；图20为为本专利技术实施例提供的一种计算设备的具体硬件结构示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。参见图1，其示出了能够实施本专利技术实施例技术方案的一种激光加工设备1，可以理解地，图1中仅示例性地示出与技术方案相关的组件和细节，并未示出激光加工设备的其他可能具有的组件和细节，也并未对具体的加工工艺参数做限定。如图1所示，该激光加工设备1可以包括：激光器11；由X轴反射镜13、X轴驱动电机14、Y轴反射镜15和Y轴驱动电机16组成的二维扫描振镜，以下称为扫描振镜或振镜；场镜17；同轴气嘴18；伺服平台20；伺服电机21；具体地说，激光器11能够发出如实线单向箭头所示的激光光束12；该激光光束12经X轴反射镜13、Y轴反射镜15反射并引导传输路径后进入场镜17形成聚焦光斑后投射到待加工的工件19表面，以实现对该工件19的激光加工，同时同轴气嘴18对工件19的加工区域吹出保护气体，如虚线所示，其气嘴口径大小决定了加工区域的吹气范围；X轴反射镜13和Y轴反射镜15的镜片偏转角度分别由X轴驱动电机14和Y轴驱动电机16调节以控制激光光束按设定路径进行扫描；工件19置于伺服平台20之上，由伺服电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光加工的控制方法，其特征在于，所述方法包括：/n设计一具有通带内频率分量的延时一致性质的解耦滤波器；/n基于同轴气嘴出光口径对振镜的扫描范围的约束，规划激光光束加工轨迹的速度策略；/n根据所述速度策略基于低通截止频率与所述振镜的扫描范围之间的反向相关性，设置所述解耦滤波器的低通截止频率；/n利用设置完毕的最优解耦滤波器将激光光束加工轨迹分解为联动的伺服平台轨迹和振镜轨迹。/n

【技术特征摘要】
1.一种激光加工的控制方法，其特征在于，所述方法包括：
设计一具有通带内频率分量的延时一致性质的解耦滤波器；
基于同轴气嘴出光口径对振镜的扫描范围的约束，规划激光光束加工轨迹的速度策略；
根据所述速度策略基于低通截止频率与所述振镜的扫描范围之间的反向相关性，设置所述解耦滤波器的低通截止频率；
利用设置完毕的最优解耦滤波器将激光光束加工轨迹分解为联动的伺服平台轨迹和振镜轨迹。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述设计一具有通带内频率分量的延时一致性质的解耦滤波器，包括：
将所述解耦滤波器设计为具有最大平坦群延时的贝塞尔Bessel低通滤波器。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述激光光束加工轨迹的速度策略为：
将整个所述激光光束加工轨迹规划为循环地依照以下顺序执行：
启动、加速、均速、减速及停止。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述速度策略基于低通截止频率与振镜扫描范围之间的反向相关性，设置所述解耦滤波器的低通截止频率，包括：
根据所述速度策略，利用所述振镜的加工区域尺寸以及所述反向相关性确定所述解耦滤波器的低通截止频率，以使得利用所述设置完毕的解耦滤波器分解所得到的所述振镜的轨迹能够将所述振镜的扫描范围控制在同轴气嘴的通光口径以内。


5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在利用设置完毕的最优解耦滤波器将激光光束加工轨迹分解为联动的伺服平台轨迹和所述振镜轨迹之前，所述方法还包括：
利用完成低通截止频率设置的待评估解耦滤波器对所述激光光束加工轨迹进行分解，获得待评估的振镜轨迹；
判定所述待评估的振镜轨迹是否将所述振镜的扫描范围控制在同轴气嘴的通光口径以内：
若是，则将所述待评估解耦滤波器确定为所述设置完毕的最优解耦滤波器；
否则，通过降低已规划的速度策略中的加速度和速度，和/或增加低通截止频率获得新的待评估解耦滤波器，并利用所述新的待评估解耦滤波器对所述激光光束加工轨迹进行分解，获得新的待评估的振镜轨迹，并且判定所述新的待评估的振镜轨迹是否将所述振镜的扫描范围控制在同轴气嘴的通光口径以内，直至确定获得所述最优解耦滤波器。


6.一种激光加工的控制装置，其特征在于，所述装置...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄鑫，王自，韩冰，段艺华，康博，
申请(专利权)人：西安中科微精光子制造科技有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61