[发明专利]一种玻璃激光雕刻方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种玻璃激光雕刻方法及装置，具体涉及一种采用三维平台进行动态聚焦实现玻璃正刻、内刻和背刻的玻璃激光雕刻装置及方法。

背景技术

现有技术已广泛利用激光在大平面平板玻璃体内的任意位置进行高精度的雕刻的技术。如申请号为201210291057.2的发明专利《大幅面激光内雕机》公开了一种大幅面激光内雕机，包括床身及设于床身两侧的Y轴轨道和通过支架能沿Y轴轨道滑动的X轴轨道，X轴轨道上设有激光加工头，激光加工头上设有测量头朝下的百分表，床身上铺设有多根互相平行且设有滑槽的基条，基条和X轴轨道平行，由基条铺设而成的床面上设有多块支承板，多块支承板分布成矩阵状，每块支承板靠近其四个角处各设有一个Z向调节机构，四个Z向调节机构两两对称设置，Z向调节机构的底部插在基条的滑槽内。上述内雕机通过调节机构改变支承板调节玻璃面板在Z轴方向的高度，使激光加工头实现在玻璃体中的聚焦点位置的改变。上述现有技术普遍存在以下问题：1)在雕刻大面积的三维图案时，采用分区雕刻的方法，会产生明显的拼缝痕迹，影响雕刻质量；2)由于大面积玻璃面板并不是厚度均匀的，无法在雕刻过程中根据玻璃厚度变化在三维坐标体系内实时精确定位；3)同时由于支承板的存在，阻挡了支撑板位置上背刻的实现，明显影响了雕刻质量。

发明内容

本发明的目的是提供一种玻璃激光雕刻方法及装置，以便于解决现有技术中存在的上述问题。

为了达到上述目的，本发明的具体解决方案提供了一种玻璃激光雕刻方法，通过改变激光振镜在三维坐标轴之内的位置，在平板玻璃正面、反面和内部形成损伤点，完成待雕刻图案像素点的雕刻，包括以下步骤：

在待雕刻区域内设定一个二维坐标轴，并在二维坐标轴的基础上设定多个定位点，再将每个定位点在平面坐标轴的坐标编译成一个二维矩阵；

设定待雕刻分区，所述待雕刻分区以二维矩阵中任一个定位点A[x][y]为中心点，以相邻的坐标点A[x-1][y-1]、A[x-1][y+1]、A[x+1][y+1]和A[x+1][y-1]为顶点，组成一个四边形的待雕刻分区；

控制激光振镜依次遍历二维矩阵的所有定位点A[x][y]，当激光振镜到达每一个定位点A[x][y]后，在以该定位点A[x][y]为中心点的待雕刻分区内完成该区域内四分之一像素点的雕刻，随后进入下一个定位点进行雕刻；

激光振镜完成二维矩阵所有定位点A[x][y]的待雕刻分区的雕刻，待雕刻图案的所有像素点雕刻完成。

进一步的，所述激光振镜雕刻的四分之一像素点的排列方式为以定位点A[x][y]为中心向待雕刻分区四个顶点A[x-1][y-1]、A[x-1][y+1]、A[x+1][y+1]和A[x+1][y-1]方向递减排列或离散式排列。

进一步的，本发明的玻璃激光雕刻方法包括以下步骤：

在二维坐标轴内取任意多个点为测量点，再将每个测量点在平面坐标轴的坐标编译成一个二维矩阵P[x][y]；

在雕刻作业开始前或作业中，分别测得每一个测量点的玻璃高度和厚度；根据任一测量点P[x][y]，以及周围的四个顶点P[x-1][y-1]、P[x-1][y+1]、P[x+1][y+1]和P[x+1][y-1]的玻璃高度以及厚度；计算出待雕刻区域内每一个位置的玻璃高度以及厚度；

在雕刻过程中，根据所述待雕刻区域的玻璃高度以及厚度在Z轴方向上改变激光振镜的聚焦点在玻璃厚度中的位置，完成待雕刻分区像素点的雕刻。

进一步的，所述平板玻璃放置在支架之上，所述支架上设置有数个支撑机构，所述支撑机构支撑固定平板玻璃。

进一步的，在雕刻过程中，当激光振镜的移动轨迹与支撑机构的位置重合时，切换与激光聚焦点移动轨迹位置重合的支撑机构，使激光聚焦点能实现玻璃的背刻。

本发明还提供一种玻璃激光雕刻装置，包括放置玻璃的支架4及设于支架4上X轴移动机构、Y轴移动机构和移动工作台，所述Y轴移动机构设置于X轴移动机构之上，所述移动工作台设置于Y轴移动机构之上，所述移动工作台上设置有激光发生器、透镜组件和测量组件，所述透镜组件包括正对激光发射器发射方向依次设置的扩束镜、激光振镜和透镜，所述激光振镜安装于第一移动部件之上，所述第一移动部件由第一电机驱动，所述激光发射器的发射光在经过扩束镜、激光振镜和透镜之后位于Z轴方向正对支架上的平板玻璃，所述测量组件包括测量部件，第二移动部件和第二电机，所述测量部件位于Z轴方向正对支架上的平板玻璃，所述测量部件安装于第二移动部件之上，所述第二移动部件由第二电机驱动。