在多头激光机械加工系统中沿着共用夹具的行进方向消除头对头偏差技术方案

所揭示的实施例提出用以在具有两个或多个处理头的激光机械加工系统中修正头对头偏差的系统及方法，其中，一聚焦透镜连接至每一处理头，并用以沿一传导入射光轴接收一入射激光束，所述传导入射光轴自聚焦透镜的主轴偏移，所述聚焦透镜进一步用来以所述传导入射光轴为中心旋转，以相对于一工件操控入射激光束的路径。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本揭示是关于一种具有共同部件承载架的多头激光机械加工系统(laser machining system)，特别关于矫正此种系统中头对头偏差(head-to-head offset)的系统 和方法。
技术介绍
多个处理头(processing head)共同使用一共用部件承载架(「夹具(chuck)」) 的激光机械加工系统可能在沿着夹具的行进方向呈现一头对头偏差，头对头偏差是处理头 在夹具行进方向上对不准，头对头偏差可能会造成激光机械加工系统的精确度及性能上的 下降。图1显示了具有一头对头偏差160的双头激光加工系统100，系统100包含一夹具 142，其使得一工件143在Y轴的方向上移动(如箭号标记138所示)。该夹具由一处理头 1 和一处理头130共用，其可以同时对工件143进行处理。处理头1沈、130连接至一 X轴 横杆132，处理头1沈、130可以在X轴的方向上沿着X轴横杆132独立地移动(如箭号标记 134、136所示)，处理头126、130发出激光束120、128。每一处理头1沈、130都光学式地连 接一聚焦透镜112、110，其分别将入射激光束1观、120聚焦至工件143上。如图所示，头对 头偏差160是激光束1观、120在夹具行进方向上对不准。由于夹具142是由处理头126、 130所共用，所以头对头偏差160无法通过改变夹具142的位置而改正。对付激光处理系统中的头对头偏差问题至少有三种常用的方法1)测量该偏差， 并控制夹具移动至一「平均」位置以将任一头距离其预期位置的最大偏离度最小化；2) 测量该偏差，并通过在夹具行进方向调整一个或二个处理头的位置(例如，利用填隙夹件 (shim)或固定螺丝钉(setscrew))以尽可能消除该偏差；或者幻在激光处理系统对每一 处理头均包含辅助光束定位器(secondary beam positioner)(如偏转倾斜镜(tip-tilt mirror)或一对检流计(galvanometer))的情形，其测量该偏差并利用该辅助光束定位器 进行补偿。上述用以修正头对头偏差的三种标准方式均具有实质上的问题，该三种标准方 式的细节显示于图2、图3和图4之中。图2显示了一用以将头对头偏差所引起的误差最小化的现有方法。此方法通过控 制一夹具242移动至一平均或「折衷」位置以「分摊」介于处理头226、230间的头对头偏差 260的差异。此种方法将夹具242置于适当位置，使得两目标形态(feature)位置270、274 落在一位于头对头偏差沈0中点的直线262上。其应能理解，该两个处理头226、230由于 头对头偏差260的缘故，无法将形态建立在目标形态位置270、274上。因此，实际形态位置 272,276及目标形态位置270、274间的距离分别是总头对头偏差沈0的一半。虽然此种方 式将头对头偏差260引致的形态位置最坏状况的误差最小化，但其并未改进形态位置误差 的幅度，其仍然等于总头对头偏差260。图3显示了矫正处理头326、330间的头对头偏差360的另一种现有方法，其在夹4具行进的方向上调整一处理头330的位置。在此种方法中，处理头330被自一第一位置移动 至一第二位置(图中以虚线显示重新定位的处理头330')。处理头330的重新定位是在夹 具行进的方向(Y轴方向)，因此可以补偿头对头偏差360，也就是重新定位的处理头330' 可以与处理头3 对齐。处理头330可以利用填隙夹件或固定螺丝钉重新定位。虽然此种 方式可以矫正头对头偏差360，但设计一个可以沿着夹具行进方向重新定位的处理头可能 相当困难，且通过重新定位处理头330修正头对头偏差360的程序也可能相当困难且耗时。 一个可以相对于X轴横杆332重新定位的处理头的牢固性可能不如一个永久固定安装于X 轴横杆332的处理头，较差的平台牢固性可能在处理头移动时导致系统的震动。最后，固定 螺丝钉或填隙夹件可能随着使用时间的增加而移动，使其回复原有的头对头偏差。图4显示了另一种现有方法，其中一个或多个辅助光束定位器480、485被使用 以补偿头对头偏差460。两个处理头(未显示于图中)可以光学式地连接至辅助光束定 位器480、485。每一处理头可以发出一入射激光束420、428。每一辅助光束定位器480、 485均可以包含一对检流计481、482以及486、487，其分别连接至光束操控镜(steering mirror) 483、484以及488、489。辅助光束定位器480、485使得入射激光束420、似8可以分 别在有限扫描区域490、492内被迅速地操控。辅助光束定位器480、485能够达成「快速」激 光束操控是因为其可以不必移动处理头(未显示于图中)或夹具442即可以重新定位激光 束420、428。如图所示，其可以将辅助光束定位器480、485定位于适当位置以消除头对头偏 差460。然而，此方法需要牺牲辅助光束定位器485的有限扫描区域492的一部分。当利用 辅助光束定位器485修正头对头偏差460时，其仅能使用全部有限扫描区域492的一部分 491。虽然在头对头偏差相对于全部有限扫描区域492而言相当微小时，此方法还算可用， 但此方法还有其它限制。比如，在使用协助气流的激光机械加工系统中，协助气流基本上与 处理激光束是同轴的，由于具有用来控制协助气流的小孔的喷嘴，上述的有限扫描区域更 加严重地受限。在此种系统中，有限扫描区域内并无一显著部分可被牺牲以达成补偿头对 头偏差的目的。
技术实现思路
本揭示是关于一种多头激光机械加工系统，特别是关于用以矫正此种系统中头对 头偏差的系统和方法，其中多重处理激光头共同使用一共用的部件承载架。在一实施例中， 一聚焦透镜连接至每一处理头，并用以沿一传导入射光轴接收一入射激光束，所述传导入 射光轴自聚焦透镜的主轴(primary axis)偏移，所述聚焦透镜更进一步以所述传导入射光 轴为中心旋转，以相对于一工件操控入射激光束的路径。在另一实施例中，其使用一种方法以相对于一工件操控一入射激光束的路径，依 据此方法，其发出多个激光束并利用一聚焦透镜将所述多个激光束分别聚焦于工件上的目 标位置，其沿一传导入射光轴接收激光束，所述传导入射光轴自聚焦透镜的一主轴偏移，聚 焦透镜可以由所述传导入射光轴为中心旋转，以相对于工件操控的射激光束的路径，可以 操控所述激光束的路径至头对头偏差被消除的一定点。在某些实施例中，介于传导入射光轴和聚焦透镜主轴间的偏差是可以调整的，在 一实施例中，所述偏差是由一机械式偏移调整器(offset adapter)所引入。在另一实施例中，一辅助光束定位器可以在一有限扫描区域内操控所述入射激光束，所述辅助光束定位器可以包含一对检流计，每一检流计均可以连接至一操控镜。在另一 实施例中，所述辅助光束定位器可以包含一偏转倾斜镜。在另一实施例中，所述入射激光束可以搭配使用一协助气流，一喷嘴可以包含一 开孔，一协助气体经其沿一流动轴流动，且所述入射激光束经其传送。所述流动轴与所述传 导入射光轴可以是大致同轴的。经以下配合附图的优选实施例说明，本专利技术的进一步特色及优点将更趋于明显。 附图说明图1显示了一相关领域中现有的双头激光处理系统的示意图，其显示沿一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用以处理工件的激光处理系统，其特征在于，包含：　　多个处理头，其朝所述工件上的目标位置分别发出激光束；以及　　聚焦透镜，其连接每一处理头，以将所述激光束分别聚焦至其在所述工件上的目标位置，其中至少一所述聚焦透镜用以：　　沿一传导入射光轴接收一入射激光束，其中所述传导入射光轴偏移自所述聚焦透镜的一主轴；以及　　以所述传导入射光轴为中心旋转，以相对于所述工件操控所述入射激光束的路径。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋燕飞，
申请(专利权)人：伊雷克托科学工业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US