激光控制方法和激光加工设备技术

本申请实施例提供了一种激光控制方法和激光加工设备，激光加工设备包括3D相机和激光器。该方法包括：控制3D相机根据预设扫描路径对待加工工件进行扫描得到待加工工件的全局点云；对全局点云与预设待加工图案进行处理得到三维加工轨迹，根据三维加工轨迹的坐标信息和映射关系确定激光器相对于待加工工件的高度或激光器的调焦距离，根据三维加工轨迹与激光器相对于待加工工件的高度或激光器的调焦距离，控制激光器对待加工工件进行加工。本方案提供一种低成本的三维扫描方案，能够高效完成待加工工件表面轮廓的三维扫描和重建，大大提高激光加工的效率和效果，操作简单，成本低。成本低。成本低。

【技术实现步骤摘要】
激光控制方法和激光加工设备


[0001]本申请实施例涉及光学领域，并且更具体的，涉及一种激光控制方法和激光加工设备。

技术介绍

[0002]激光加工设备是一种利用激光技术对工件进行加工和处理的设备，利用激光的高能量和高聚焦性质，通过对工件表面进行加热、熔化、蒸发、燃烧等处理方式，实现对材料的切割、雕刻、焊接、打孔、表面改性等操作，在制造业、电子产业、汽车工业、医疗器械、航空航天等领域具有广泛的应用。
[0003]示例性的，对于由多个平面组成的曲面物体，激光加工设备可以采用分层加工的方式在曲面物体上进行激光加工；对于某些圆柱形或球形的曲面物体，激光加工设备可以采用旋转和移动组合的方式在曲面物体上进行激光加工；在一些情况下，可以调整激光加工设备的焦点位置、工作台的位置和角度，以适应曲面物体的形状，尽可能地实现在整个曲面均匀的加工效果。
[0004]然而，以上方法对待加工物的面型有很大限制、激光加工效率低、复杂手动操作复杂、不能保证激光焦点准确聚焦、同时需要额外的旋转设备夹持待加工物等。

技术实现思路

[0005]本申请实施例提供一种激光控制方法和激光加工设备，能够有效实现在曲面物体上的激光加工，提高激光加工效率和准确率，操作简单。
[0006]第一方面，提供了一种激光控制方法，应用于包括3D相机和激光器的激光加工设备，用于对待加工工件进行加工，其中该方法包括：控制3D相机根据预设扫描路径对待加工工件进行扫描，得到待加工工件的全局点云；对全局点云与预设待加工图案进行处理，得到三维加工轨迹；根据三维加工轨迹的坐标信息和映射关系，确定激光器相对于待加工工件的高度或激光器的调焦距离，映射关系用于表示预先建立的三维加工轨迹与激光器相对于待加工工件的高度或激光器的调焦距离之间的映射关系；根据三维加工轨迹，以及激光器相对于待加工工件的高度或激光器的调焦距离，控制激光器发射激光光束对待加工工件进行加工。
[0007]基于本申请提供的方案，提供一种低成本的三维扫描方案，可以高效完成待加工工件表面轮廓的扫描和三维模型重建，提前获得待加工工件表面的三维高度信息(例如，高度值或调焦距离)，基于得到的三维高度信息可以自动调整激光器的位置和焦距，使得激光器保持合适的焦点位置和加工深度，确保激光焦点能准确聚焦，进而激光器位于最佳位置对不同曲面高度的待加工工件进行加工，大大提高激光加工的效率和效果，操作简单，成本低。
[0008]结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，根据预设扫描路径对待加工工件进行扫描，采集得到待加工工件的全局点云，包括：获取待加工工件的多帧局部点云；将多
帧局部点云进行融合，得到待加工工件的全局点云。
[0009]结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，将多帧局部点云进行融合，得到待加工工件的全局点云，包括对多帧局部点云中的每帧局部点云数据进行预处理；将预处理后的每帧局部点云数据与世界坐标系对齐，使用融合算法将对齐后的每帧局部点云数据进行融合，得到全局点云。
[0010]结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，对全局点云与预设待加工图案进行处理，得到三维加工轨迹，包括：根据预先导入的激光加工设备的待加工图案和图形文件中的路径信息，生成激光加工设备的原始加工轨迹；将全局点云与原始加工轨迹合并，得到三维加工轨迹。
[0011]结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，该方法还包括：基于激光器相对于待加工工件的高度或激光器的调焦距离，对激光器的位置和焦点进行调整，以使激光光束的聚焦光斑始终位于待加工工件的表面。
[0012]结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，根据三维加工轨迹、激光器相对于待加工工件的高度或激光器的调焦距离，控制激光器对待加工工件进行加工，包括：根据三维加工轨迹，控制激光器的横向移动；根据激光器相对于待加工工件的高度或激光器的调焦距离，控制激光器的纵向距离，以完成对待加工工件的加工。
[0013]第二方面，提供了一种激光控制装置，包括：控制单元单元，用于控制3D相机根据预设扫描路径对待加工工件进行扫描，得到待加工工件的全局点云；处理单元，用于对全局点云与预设待加工图案进行处理，得到三维加工轨迹；处理单元，还用于根据三维加工轨迹的坐标信息和映射关系，确定激光加工设备中的激光器相对于待加工工件的高度或激光器的调焦距离，映射关系用于表示预先建立的三维加工轨迹与激光器相对于待加工工件的高度或激光器的调焦距离之间的映射关系；控制单元，用于根据三维加工轨迹，以及激光器相对于待加工工件的高度或激光器的调焦距离，控制激光器发射激光光束对待加工工件进行加工。
[0014]第三方面，提供了一种激光加工设备，用于对待加工工件进行加工，该激光加工设备包括：工作平台、激光器、3D相机和上位机，待加工工件置于工作平台上。其中，激光器用于发射激光光束至待加工工件以对待加工工件进行加工；3D相机用于根据预设扫描路径对待加工工件进行扫描，得到待加工工件的全局点云；上位机用于对全局点云与预设待加工图案进行处理，得到三维加工轨迹；根据三维加工轨迹的坐标信息和映射关系，确定激光器相对于待加工工件的高度或激光器的调焦距离，映射关系用于表示预先建立的三维加工轨迹与激光器相对于待加工工件的高度或激光器的调焦距离之间的映射关系；根据三维加工轨迹，以及激光器相对于待加工工件的高度或激光器的调焦距离，控制激光器对待加工工件进行加工。
[0015]第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，用于存储计算机程序，当计算机程序在计算机上运行时，使得计算机执行如第一方面及其第一方面中任一种可能的实现方式中的方法。
[0016]第五方面，提供了一种芯片，包括处理器，用于从存储器中调用并运行计算机程序，使得安装有芯片的设备执行如第一方面中的激光控制方法。
[0017]第六方面，提供了一种计算机程序，计算机程序使得计算机执行如第一方面及其
第一方面中的控制方法。
[0018]第七方面，提供了一种程序产品，包括计算机可读代码，或者承载有计算机可读代码的非易失性计算机可读存储介质，当计算机可读代码在电子设备中运行时，电子设备中的处理器执行如第一方面中的激光控制方法。
附图说明
[0019]图1和图2是本申请实施例提供的激光加工设备的主视图。
[0020]图3是本申请实施例提供的3D相机的工作原理的示意图。
[0021]图4是本申请实施例提供的一种激光控制方法的流程示意图。
[0022]图5和图6是本申请实施例提供的待加工工件的待扫描区域的示意图。
[0023]图7是本申请实施例提供的一种待加工工件表面的三维轮廓的示意图。
[0024]图8是本申请实施例提供的一种激光加工设备的待加工图案对应的原始加工轨迹的示意图。
[0025]图9是本申请实施例提供的一种待加工图案映射到待加工工件表面上的三维加工轨迹的示意图。
[0026]图10至图12是本申请实施例提供的控制激光器与待加工工件表面的纵向距离的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激光控制方法，其特征在于，应用于包括3D相机和激光器的激光加工设备，用于对待加工工件进行加工，其中所述方法包括：控制所述3D相机根据预设扫描路径对所述待加工工件进行扫描，得到所述待加工工件的全局点云；对所述全局点云与预设待加工图案进行处理，得到三维加工轨迹；根据所述三维加工轨迹的坐标信息和映射关系，确定所述激光器相对于所述待加工工件的高度或所述激光器的调焦距离，所述映射关系用于表示预先建立的所述三维加工轨迹与所述激光器相对于所述待加工工件的高度或所述激光器的调焦距离之间的映射关系；根据所述三维加工轨迹，以及所述激光器相对于所述待加工工件的高度或所述激光器的调焦距离，控制所述激光器发射激光光束对所述待加工工件进行加工。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据预设扫描路径对所述待加工工件进行扫描，得到所述待加工工件的全局点云，包括：获取所述待加工工件的多帧局部点云；将所述多帧局部点云进行融合，得到所述待加工工件的全局点云。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述将所述多帧局部点云进行融合，得到所述待加工工件的全局点云，包括：对所述多帧局部点云中的每帧局部点云数据进行预处理；将预处理后的所述每帧局部点云数据与世界坐标系对齐，使用融合算法将对齐后的每帧局部点云数据进行融合，得到所述全局点云。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述对所述全局点云与预设待加工图案进行处理，得到三维加工轨迹，包括：根据预先导入的所述激光加工设备的待加工图案和图形文件中的路径信息，生成所述激光加工设备的原始加工轨迹；将所述全局点云与所述原始加工轨迹合并，得到所述三维加工轨迹。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：基于所述激光器相对于所述待加工工件的高度或所述激光器的调焦距离，对所述激光器的位置和焦点进行调整，以使所述激光光束的聚焦光斑始终位于所述待加工工件的表面。6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述根据所述三维加工轨迹、所述激光器相对于待加工工件的高度或所述激光器的调焦距离，控制所述激光器对所述待加工工件进行加工，包括：根据所述三维加工轨迹，控制所述激光器的横向移动；根据所...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄泽铗，
申请(专利权)人：奥比中光科技集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：