[发明专利]一种激光加工设备的激光光斑扫描精度检测方法及装置

说明书

本发明公开了一种激光加工设备的激光光斑扫描精度检测方法及装置，其中检测方法包括：在作业面设置平移台；在平移台上安装CCD相机；激光衰减倍率及聚焦调节；标定振镜坐标与CCD相机坐标；标定振镜坐标与平移台坐标；根据加工图纸数据，结合CCD相机视场大小规划激光扫描路径、平移台移动顺序；进行激光扫描并输出CCD相机采集到的图像；获得当前视场下的实际光斑扫描轨迹；待激光扫描完成当前视场范围对应的图纸后，根据规范的路径移动相机到下一位置；重复扫描分析直至整幅图纸均被激光扫描完毕；比对光斑扫描轨迹和图纸数据，得到扫描精度。本发明在图纸实施加工前直接针对待加工图纸进行激光扫描精度检测，可提高产品质量、生产效率，降低生产成本。

技术领域

本发明属于激光精密加工技术领域，特别涉及一种激光加工设备的激光光斑扫描精度检测方法及装置。

背景技术

激光标刻、切割、表面处理等激光加工技术因其非接触、无刀具损耗、适应材料广泛等优点正在蓬勃发展。随着技术进步和工业应用的深入，待加工工件越来精密，加工图纸越来越复杂，对激光精密加工提出了更高的要求。要求激光光束质量更加优异，从而获得更小且截面光斑分布更符合要求的聚焦光斑；要求控制系统更加精密，使靶面光斑运行轨迹更加符合输入数据；引入机器视觉系统，对更加复杂的工件和待加工区域进行定位、匹配等等。

在控制光斑运行轨迹方面，使用振镜扫描是常规措施，其响应速度快、指向精度高、控制方式灵活。实现作业面激光光斑的精密扫描，目前的主要措施是进行振镜校准，可对振镜扫描畸变和场镜畸变进行复合校准，这是围绕精密加工对设备输入端进行优化的必要措施。

对于输出端，也就是作业面实际的光斑运行轨迹是否与输入数据匹配，目前尚缺乏有效的检测评估方法和装置。加工设备制造和工业生产应用中，通常采用打样试验的方式进行检验，借助光学成像显微镜检验加工图案是否符合输入图纸，这种方法具有以下缺点：一方面，对于复杂图案，该检验方式难以得到全幅面的加工轨迹匹配精度数据；另一方面，打样测试的靶材不可复用，且无法从根本上再现光斑加工扫描过程，增加分析解决问题的难度；此外，校准和打样测试在设备全寿命周期内可能重复进行多次，不可避免会造成材料浪费，不利于大批量工业生产情况下的成本控制。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述现有技术的不足，提供一种激光加工设备的激光光斑扫描精度检测方法及装置，在图纸实施加工前检查加工精度，提升产品质量，降低生产成本，提高生产效率。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种激光加工设备的激光光斑扫描精度检测方法，其特点是包括以下步骤：

步骤1，在激光加工设备作业面设置一二维电动平移台，该平移台能够沿作业面的横向和纵向两个方向移动；在平移台上安装一去除镜头的CCD相机；其中，CCD相机的光敏面对准激光加工头输出的激光束；分别将激光加工头中的激光器和振镜、平移台、CCD相机电连接至电脑；

步骤2，启动激光器并观察CCD相机采集到的光斑图像，优化调节激光器输出激光的衰减倍率以使得在CCD相机采集到的图像中可清晰观察到光斑，且没有出现大面积饱和现象；

步骤3，调整激光加工头与作业面之间的距离，以使得CCD相机采集到的图像中的光斑最小；

步骤4，标定振镜坐标与CCD相机采集到的图像坐标之间的几何关系；

步骤5，标定振镜坐标与平移台坐标之间的几何关系；

步骤6，电脑根据生成的激光加工设备加工图纸数据，结合CCD相机视场大小规划激光扫描路径和先后顺序；

步骤7，根据加工图纸大小和已经规划的振镜扫描路径和先后顺序，结合CCD相机视场大小和视场拼接顺序，确定平移台的移动顺序；

步骤8，进行激光扫描，同步输出CCD相机采集到的图像；