用于补偿激光切割头的焦点温漂的方法、系统及介质技术方案

本申请涉及用于补偿激光切割头的焦点温漂的方法、系统及介质。该方法包括获取焦点漂移量与开关光时间之间的漂移数据模型；以及在利用所述激光切割头进行加工的过程中，执行焦点补偿操作，所述焦点补偿操作包括：记录所述激光切割头的开关光时间；根据所述漂移数据模型和所述开关光时间，确定当前焦点漂移量；和调节所述激光切割头的出射激光的焦点位置以补偿所述当前焦点漂移量。补偿所述当前焦点漂移量。补偿所述当前焦点漂移量。

【技术实现步骤摘要】
用于补偿激光切割头的焦点温漂的方法、系统及介质


[0001]本申请涉及激光加工领域，具体涉及一种用于补偿激光切割头的焦点温漂的方法、系统及介质。

技术介绍

[0002]在激光加工的过程中，往往需要对激光束进行聚焦，使之成为面积很小、能量密度很高的激光点(焦点)，才能对材料进行加工处理。激光束的聚焦特性一般包括焦点位置(焦距)、焦点光斑尺寸、焦深三项，若任意一项发生变化，都会影响到激光束的聚焦质量，最终导致材料的加工效果受到影响。在金属切割领域，进行高功率厚板切割过程中，焦点位置对于工艺的影响起到决定性因素，因此控制焦点位置按照工艺参数预期生效是十分重要的。
[0003]高功率切割头长时间出光加工造成的切割焦点温漂，使得金属激光加工前后不一致，切割工艺无法保证一致性，切割断面质量差，厚板无法连续切割的问题。超高功率切割头还会由于焦点温漂造成内部杂散光，镜筒吸热导致设备损坏的问题。
[0004]目前现有技术无法直接在加工过程中获取焦点的实际位置，因此一般都通过镜片位置采用内部电机坐标进行理论计算得到理论焦点值，再通过各类传感器采集温度、湿度等环境因素对理论焦点进行补偿，期望得到和实际焦点误差不大的焦点值。虽然可以通过内置于切割头光路附件的传感器采集温度数值，但其本身无法精确采集到光路通过镜片点的温度，而是通过模糊的温度拟合镜片焦点变化，这存在缺陷，温度变化慢且又存在累积效应。此外，现有传感器技术的采集频率和温度变化幅度无法精确对应，因此环境温度传感器器采集的位置、采集频率都会影响焦点补偿的可靠性。而且，由于镜面材质等原因，导热性可能有所不同，这会造成镜片表面温度不均匀，即使温度传感器采集点置于镜片上，也无法准确采集到实时的光路通过点的温度。

技术实现思路

[0005]本申请就旨在克服现有技术中的上述和/或其它问题。通过本申请所提供的用于补偿激光切割头的焦点温漂的方法，可以不需要任何额外设备，就能够在利用激光切割头进行加工过程中，准确地确定由于温漂导致的焦点漂移量，进而进行焦点补偿。
[0006]根据本申请的第一方面，提供一种用于补偿激光切割头的焦点温漂的方法。该方法包括：获取焦点漂移量与开关光时间之间的漂移数据模型；以及在利用所述激光切割头进行加工的过程中，执行焦点补偿操作，所述焦点补偿操作包括：记录所述激光切割头的开关光时间；根据所述漂移数据模型和所述开关光时间，确定当前焦点漂移量；和调节所述激光切割头的出射激光的焦点位置以补偿所述当前焦点漂移量。
[0007]较佳地，所述漂移数据模型是基于针对第一激光功率P1的焦点漂移量与开光时间之间的第一拟合曲线y1＝f1(x1)来建立的，所述第一拟合曲线是通过以下方式来获取的：在开光状态下，在一时间段内多次检测所述焦点漂移量，其中所述焦点漂移量从零变化至特定值；和通过数据拟合，得到所述焦点漂移量与累计开光时间之间的第一拟合曲线。
[0008]较佳地，所述漂移数据模型进一步基于针对第一激光功率P1的焦点漂移量与关光时间之间的第二拟合曲线y2＝f2(x2)来建立，所述第二拟合曲线是通过以下方式来获取的：当所述焦点漂移量为所述特定值时，在关光状态下多次检测所述焦点漂移量；和通过数据拟合，得到所述焦点漂移量与累计关光时间之间的第二拟合曲线。
[0009]较佳地，所述第一拟合曲线y1＝f1(x1)被表示为：y1＝
‑
a
×
ln x1‑
b，其中a和b为大于零的常数，x1为累计开光时间，y1为焦点漂移量。
[0010]较佳地，所述第二拟合曲线y2＝f2(x2)被表示为：y2＝c
×
ln x2‑
d，其中c和d为大于零的常数，x2为累计关光时间，y2为焦点漂移量。
[0011]较佳地，所述焦点漂移量是通过激光光束质量测量仪来检测的。
[0012]较佳地，所述激光切割头以第二激光功率P2进行加工，所述开关光时间包括开光时刻t0以及当前时刻t
x
，其中t0＜t
x
，所述焦点漂移量在所述开光时刻t0为初始值y
t0
，所述当前时刻t
x
处的当前焦点漂移量y
tx
通过以下方式来确定：在所述第一拟合曲线y1＝f1(x1)上确定所述焦点漂移量为所述初始值y
t0
时所对应的开光时间x
t0
；并且计算所述当前焦点漂移量y
tx
：
[0013]较佳地，所述激光切割头以第二激光功率P2进行加工，所述开关光时间包括开光时刻t0、关光时刻t1以及当前时刻t
x
，其中t0＜t1＜t
x
，所述焦点漂移量在所述开光时刻t0为初始值y
t0
，所述当前时刻t
x
处的当前焦点漂移量y
tx
通过以下方式来确定：在所述第一拟合曲线y1＝f1(x1)上确定所述焦点漂移量为所述初始值y
t0
时所对应的开光时间x
t0
；计算所述关光时刻t1处的焦点漂移量y
t1
：：在所述第二拟合曲线y2＝f2(x2)上确定焦点漂移量为y
t1
时所对应的关光时间x
t1
；并且计算所述当前焦点漂移量y
tx
：
[0014]根据本申请的第二方面，提供了一种用于补偿激光切割头的焦点温漂的方法。该方法包括：获取焦点漂移量与输入能量之间的漂移数据模型；以及在利用所述激光切割头进行加工的过程中，执行焦点补偿操作，所述焦点补偿操作包括：记录所述激光切割头的输入能量；根据所述漂移数据模型和所述输入能量，确定当前焦点漂移量；和调节所述激光切割头的出射激光的焦点位置以补偿所述当前焦点漂移量。
[0015]较佳地，所述漂移数据模型是基于焦点漂移量与输入能量之间的第三拟合曲线y3＝f3(x3)来建立的，所述第三拟合曲线是通过以下方式来获取的：在开光状态下，多次检测所述焦点漂移量并且获取对应于每个焦点漂移量的输入能量，其中所述焦点漂移量从零变化至特定值；和通过数据拟合，得到所述焦点漂移量与输入能量之间的第三拟合曲线。
[0016]较佳地，所述第三拟合曲线y3＝f3(x3)被表示为：y3＝
‑
e
×
ln x3‑
f，其中e和f为大于零的常数，x3为输入能量，y3为焦点漂移量。
[0017]较佳地，所述焦点漂移量是通过激光光束质量测量仪来检测的，并且所述输入能量是从所述激光切割头的激光器获取的。
[0018]较佳地，在加工过程中，周期性地执行所述焦点补偿操作。
[0019]较佳地，在加工之前，调整所述漂移数据模型，并且在加工过程中利用所调整的漂移数据模型来确定当前焦点漂移量。
[0020]根据本申请的第三方面，提供了一种用于补偿激光切割头的焦点温漂的系统。该系统包括：激光切割头，包括激光器和透镜组，所述激光器用于输出具有预本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于补偿激光切割头的焦点温漂的方法，包括：获取焦点漂移量与开关光时间之间的漂移数据模型；以及在利用所述激光切割头进行加工的过程中，执行焦点补偿操作，所述焦点补偿操作包括：记录所述激光切割头的开关光时间；根据所述漂移数据模型和所述开关光时间，确定当前焦点漂移量；和调节所述激光切割头的出射激光的焦点位置以补偿所述当前焦点漂移量。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述漂移数据模型是基于针对第一激光功率P1的焦点漂移量与开光时间之间的第一拟合曲线y1＝f1(x1)来建立的，所述第一拟合曲线是通过以下方式来获取的：在开光状态下，在一时间段内多次检测所述焦点漂移量，其中所述焦点漂移量从零变化至特定值；和通过数据拟合，得到所述焦点漂移量与累计开光时间之间的第一拟合曲线。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述漂移数据模型进一步基于针对所述第一激光功率P1的焦点漂移量与关光时间之间的第二拟合曲线y2＝f2(x2)来建立，所述第二拟合曲线是通过以下方式来获取的：当所述焦点漂移量为所述特定值时，在关光状态下多次检测所述焦点漂移量；和通过数据拟合，得到所述焦点漂移量与累计关光时间之间的第二拟合曲线。4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一拟合曲线y1＝f1(x1)被表示为：y1＝
‑
a
×
ln x1‑
b其中a和b为大于零的常数，x1为累计开光时间，y1为焦点漂移量。5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第二拟合曲线y2＝f2(x2)被表示为：y2＝c
×
lnx2‑
d其中c和d为大于零的常数，x2为累计关光时间，y2为焦点漂移量。6.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述焦点漂移量是通过激光光束质量测量仪来检测的。7.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述激光切割头以第二激光功率P2进行加工，所述开关光时间包括开光时刻t0以及当前时刻t
x
，其中t0＜t
x
，所述焦点漂移量在所述开光时刻t0为初始值y
t0
，所述当前时刻t
x
处的当前焦点漂移量y
tx
通过以下方式来确定：在所述第一拟合曲线y1＝f1(x1)上确定所述焦点漂移量为所述初始值y
t0
时所对应的开光时间x
t0
；并且计算所述当前焦点漂移量y
tx
：8.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述激光切割头以第二激光功率P2进行加工，所述开关光时间包括开光时刻t0、关光时刻t1以及当前时刻t
x
，其中t0＜t1...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢淼，王威，黄金军，
申请(专利权)人：上海波刺自动化科技有限公司，
类型：发明
国别省市：