[发明专利]一种激光蚀刻过程热形变自适应控制方法

说明书

本发明公开了一种激光蚀刻过程热形变自适应控制方法，通过对加工区域的栅格化处理，将加工区域分区域扫描加工，按照经验证的规划路径调整栅格单元的加工顺序；为了更好的控制加工过程的热形变，采用机器视觉实时测量刻蚀过程中各个栅格单元的热形变量，若出现热形变量超过设定阈值的情况，停止当前栅格单元的加工，依据加工顺序进行下一栅格单元的加工，通过实时调整栅格单元的加工，可以有效地控制热形变量，实现薄板的高质量加工；该方法有效降低了加工前准备的投入，可以有效地控制热形变量。

技术领域

本发明涉及激光加工过程控制技术领域，具体涉及一种激光蚀刻过程热形变自适应控制方法。

背景技术

激光刻蚀是将脉冲激光作用于材料表面，使材料在瞬间汽化蒸发，实现孔、槽、缝等加工。在薄板(1mm以下)激光大面积刻蚀应用中，刻蚀区域要经历高能激光束的周期性循环扫描加工，局部会形成很大的温度梯度，从而使得板材在刻蚀过程中产生复杂的应力应变演化，进而使得刻蚀后的板材内部存在较大的残余应力，使板材发生严重的翘曲变形，影响加工质量。

当前控制形变的主要方法，可以通过设计专用夹具或在加工板下方放置诸如冷水板等导热装置控制形变，但控制不能达到理想效果，且加工前期准备投入大，如何高效解决薄板刻蚀过程的热形变问题是一个亟待解决的问题，这也是本发明着力解决的问题。

发明内容

技术目的：针对现有薄板在激光蚀刻过程中，对板材的形变控制不足，本发明公开了一种能够有效地控制热形变量的激光蚀刻过程热形变自适应控制方法。

技术方案：为实现上述技术目的，本发明采用了如下技术方案：

一种激光蚀刻过程热形变自适应控制方法，包括步骤：

S01、首先对工件的加工区域进行栅格化处理，划分为若干栅格单元；

S02、然后对栅格单元进行编号；

S03、依据激光蚀刻过程中，工件温度分布，进行加工顺序的规划；

S04、按照步骤S03中加工顺序进行工件的蚀刻加工。

优选地，本发明在步骤S01中，对工件加工区域进行栅格化处理过程包括：

S011、采用“旋转卡壳”方法获取工件加工区域的最小外接矩形；

S012、根据最小外接矩形的长宽比，选取栅格划分尺寸，将最小外接矩形等分为若干栅格单元，栅格单元面积不大于激光蚀刻加工头的加工范围；

S013、进行工件加工区域边缘位置不完整的栅格单元之间的合并。

优选地，本发明在对工件加工区域栅格化过程中，对边缘位置的栅格单元合并过程包括：

在工件加工区域边缘位置与划分栅格的线条之间形成若干边界栅格单元，在边界栅格单元面积小于栅格单元面积一半时，将边界栅格单元与相邻的栅格单元或者边界栅格单元进行合并；计算合并后的总面积，若总面积大于等于栅格单元面积的两倍，终止合并。

优选地，本发明对栅格化后的加工区域进行编号的过程包括：按照自上之下，从左到右的顺序进行编号。

优选地，本发明在步骤S03中，对加工顺序规划的过程包括：先选定其中一个栅格单元作为第一个加工单元，然后计算选中的栅格单元与其他栅格单元中心距，以距离当前栅格单元中心距最远的另一栅格作为第二加工单元；以未加工的栅格单元中与第二加工单元距离最大的下一栅格单元作为新的加工单元，依次完成所有栅格单元的加工顺序规划。

优选地，本发明在步骤S04中，在按照加工顺序进行蚀刻加工的过程中，对各个栅格单元的热形变进行监测，按照以下步骤进行加工，

a) 当热形变量超过设定阈值时，停止当前栅格单元的加工，更新栅格单元的剩余加工次数；

b) 按照加工顺序进行下一栅格单元的加工，以此类推，直至所有栅格完成一次循环；