专利名称：激光器参数调整的制作方法
技术领域：
本发明涉及激光器参数调整。
背景技术：
已知在制造过程中使用激光器来移除涂料或漆。例如，这个处理被用在被从后方照明的组件部分的制造过程中。特别地，可以在制造的产品(诸如按钮)上产生图像。在这种处理中，使用激光器作为移除工具来移除被制造的产品的一部分。产品被移除的这一部分被成形为使其形成图像。之后可以通过产品来展示光，并且容易看到通过激光器移除而形成的图案。然后，该产品可以被作为更大装置(诸如手持的、车载的或其他电子装置)的一部分来进行安装。例如，在灯的前方具有一系列的一个或多个按钮或其他指示器的状态下安装到仪表板中的灯将会通过按钮上的不同图像而发光，从而提供按钮功能的可视标识。即使在黑暗环境中，这也能允许用户区分不同按钮。或者，一个或多个这些按钮可以被安装到诸如计算机或电话的电子装置上或任何其他电子装置上的、期望能够照亮可视图像的位置处。在这些组件部件(诸如按钮)的生产过程中，期望确保在图像的位置、方向和规模 (scale)方面预先限定的公差内制造图像。已经知道在雕刻(engrave)或其他技术中使用类似的基于激光器的处理，在这些技术中有必要移除衬底的限定部分。
发明内容
本公开提供了一种对激光器进行校准的方法，用于利用该激光器来从组件移除衬底。在一个实施例中，提供了一种用于从组件利用激光器移除衬底的方法。该方法包括提供包括衬底的组件。使该组件在多个不同位置处受到具有不同功率水平或不同激光器速度水平的激光器的处理，以从组件移除衬底的一部分并从而在组件上产生多个标记。测量多个不同标记的特性，从而产生与激光器的不同功率或速度水平相关联的数据集合。产生下述关系该关系表示对于不同功率水平或速度水平的激光器特性。基于表示激光器特性的曲线来调整激光器的至少一个操作参数。
图1是示出了特定图像的规模作为功率的函数的图。
图2示出了用不同的激光器设定来进行标记的示例性产品以制造测试物，这些测试物用来产生激光器移除衬底的特性的数据表示形式。
具体实施例方式本公开提供了一种对激光器进行校准的方法，用于利用该激光器来从组件移除衬底。在特定实施例中，本发明涉及这样一种技术，该技术允许操作者确保利用激光器从衬底材料移除的区域的尺寸落在期望的参数或公差内。例如，在该技术应用到包括按钮上的图像的产品时，本技术的某些方面可以被用来确保图像具有期望的规模。这可以实现为具有相对高的精确度。从制造方面来说，用于蚀刻的激光器将会随时间劣化(但不一定以恒定速率)。除了激光器劣化之外，可以对于整体有效激光器功率产生影响(通过利用激光器有效地移除的衬底的量来测量该影响)的其他变量包括环境温度和湿度。在使用激光器移除处理来制造大量组件部件的过程中，在与其他部件相比时，确保材料被从部件移除相同的量或者通过材料的移除而产生的图像具有均勻的规模是很重要的。当今的消费者已经发现了它们拒绝购买的多数原因是由于涂料厚度变化所引起的规模改变。因为激光器移除速率是恒定的，所以涂料越厚，被移除的涂料越少并且所标记的图案或图标就越小。在某些情况下，在从组件部件移除漆或涂料的情况下，漆或涂料的厚度可能导致不同的图像(诸如在组件部件上表示的图标)。通过确保激光器功率被适当地调整，制造处理可以可靠地产生具有相同规模的图标的部件，或者至少具有落在预先限定的公差内的规模。除了激光器功率之外，因为激光器移动的速度影响所产生的图案的规模，所以可以调整激光器移动的速度。如果激光器移动得太快，太少的衬底材料(涂料等)被移除。如果激光器移动得太慢，激光可能实际上烧穿衬底。在适当的激光器速度下，图案的规模将会随着激光器功率的大小而改变，使得激光器功率通常成为对于调整最有用的变量。为了确定适当的激光器功率，在一个实施例中，在不同的位置处通过具有不同的功率水平和/或速度水平的激光器来对组件部件进行标记。之后可以测量标记的特性来产生与激光器的不同功率和速度水平相关的数据。这些数据之后可以被用来产生表示激光器的特性与不同功率和/或速度水平的关系。该关系可以例如被以曲线、公式或查找表的形式来表不。图1示出了特定图形(方形形状)的规模与用于特定制造处理的激光器功率(以电流表示)之间的直接关系，由方形数据点表示。这种信息可以以许多不同方式来使用。1.假设恒定衬底(例如涂料、漆或者甚至是金属材料，例如合金)特性没有变化， 曲线可以被用来预测涂料厚度。利用该信息，用户可以决定哪种激光器以及速度参数是合适的。2.与衬底厚度和特性无关，曲线提供了关于实现适当规模所需要的激光器参数的信息。如果主要关心或者仅关心所制造的图标或其他图形的尺寸(规模)，用户不一定需要知道涂料厚度。
在这样的处理中，任何步骤或者所有步骤都可以是自动进行的，该处理利用不同功率水平和/或速度水平在不同位置由激光器对组件进行标记，之后测量不同标记的特性，从而产生与激光器的不同功率和/或速度水平相关联的数据集合，之后产生表示对于不同功率和/或速度水平的激光器特性的曲线。表示特定图像(方形)的规模以及用于特定制造处理的激光器功率的方形数据点可以被用来产生最佳拟合曲线(以虚线示出)。之后可以确定表示最佳拟合曲线的多项式。 该多项式之后可以被用来估计激光器功率。在示例性情况中，该多项式被确定为y = 2E-05x3-0. 0013x2+0. 0345x+0. 686图2示出了示例性产品，使用不同的激光器功率设定来对它们进行标记以产生测试物，这些测试物此后可以测量来由激光器移除衬底的特性的数据表示形式。功率设定由电流所确定并且范围从11到观安培。在图2中，由激光器产生的图像是方形；因此，在每个组件上示出了一系列方形。在图2中，右侧的轮状物示出了图像的尺寸是如何随着激光器功率改变的。虽然裸眼不容易看出，但是每个白色方形具有不同的尺寸。该处理可以产生高重复性的结果；实际上，在自动进行时，尺寸测量结果被确定为具有0.01%的分辨率以及0.2%的可重复性。在图像的尺寸可以被保持为几乎恒定的同时，本发明的技术和使用这些技术制造的产品允许可重复的制造处理。在优选实施例中，图形的尺寸可以被保持在100 μ m的规模内，其表示在仅IOmm尺寸的部件上的仅的变化。更大或更小尺寸的图形受到类似的益处。1 %的测量分辨率表示测量10 μ m量级的尺寸变化的能力，这接近避免可视觉感受到的差异所需的公差的10倍。基于激光器功率/规模或者甚至是基于激光器功率/厚度的反馈测量系统的发展对于之前已知的制造处理提供了新的并有用的改善。功率/规模测量的结果也示出了清楚的相关性以及相当大的分辨率，由此有助于本发明的反馈系统在期望的时候使得激光器功率与涂料厚度变化相适应。使用本发明的技术，制造商能够·自动地使激光器参数与涂料特性和厚度相适应。·在相同批次内的不同部件上重复多次该处理，以补偿相同批次内以及在喷涂车间中的部件布置内的涂料变化。 消除了深入地涉及质量控制的需要。 减小了消耗·在保持正确的图像尺寸的同时使得产量最大化。本发明的方法可以开放应用到涉及经由激光器移除衬底的各种各样的制造技术。 例如，通常使用激光器作为蚀刻工具来进行金属(诸如金属合金)的蚀刻。与涂料或漆蚀刻处理相似，在激光功率较弱的情况下，太少的衬底材料被移除了。相反，在激光功率太强时，太多的衬底材料被移除并且剩余的衬底材料可能被烧坏或烧焦。当在这些制造处理中需要实现高水平的精确度和准确度的情况下，本技术可以具有极大的优点。在正在进行的制造处理中，可以基于常规或惯例来采用本发明的方法，以确保对于激光器的操作选择适当的功率和/或速度水平。实际上，例如在系统自动运行时，该方法在通过计算系统实施的情况下可以自动地对于例如由循环使用的激光器的劣化而引起的
5激光器功率的下降进行补偿。该系统可以被结合智能标记定位技术使用，该技术可以被用来确保正确的以及适当的标记对准(在位置方面和朝向方面)。 这里描述了本发明的优选实施例，包括发明人所知的实施本发明的最佳方式。对于阅读了以上描述的本领域工作人员来说，这些优选实施例的变化可以变得更加清楚。本发明人期望本领域技术人员能够采用适当的这些变化，并且发明人期望能够以这里具体描述的方式之外实施本发明。因此，本发明包括由适用法律允许的权利要求中所列的主题的所有修改和等价物。此外，除非这里另外表明或者根据上下文清楚地矛盾之外，上述元件的任何可能变化的任何组合都由本发明所包含。
权利要求
1.一种用激光器从组件移除衬底的方法，所述方法包括 提供包括衬底的组件；使所述组件在多个不同位置处受到具有不同功率水平或不同激光器速度水平的激光的处理，以从所述组件移除所述衬底的一部分并从而在所述组件上产生多个标记；测量多个不同标记的特性并从而产生与所述激光器的不同功率或速度水平相关联的数据集合；产生表示所述激光器对于不同功率水平或速度水平的特性的关系；以及基于表示所述激光器的特性的曲线来调整所述激光器的至少一个操作参数。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述至少一个操作参数是激光器功率或激光器速度。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述至少一个操作参数是激光器功率。
4.根据权利要求2所述的方法，其中，所述至少一个操作参数是激光器速度。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，被移除的部分的规模小于或等于100微米。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述关系被表示为曲线。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述关系被表示为公式。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述关系被表示为查找表。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述组件受到具有多个不同功率水平的激光器的处理。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述组件受到具有多个不同速度水平的激光器的处理。
11.根据权利要求1所述的方法，其中，这些步骤是自动进行的。
12.一种通过权利要求1的方法生产的产品。
13.根据权利要求12所述的产品，其中，所述产品包括适于被照亮的图像。
14.根据权利要求13所述的产品，其中，所述产品是按钮。
15.根据权利要求12所述的产品，其中，所述产品包括塑料。
16.根据权利要求12所述的产品，其中，所述产品包括金属。
全文摘要
本发明涉及激光器参数调整，提供了一种用于从组件利用激光器移除衬底的方法。该方法包括以下步骤将具有不同功率水平或不同激光器速度水平的激光在多个不同位置处施加到组件，以从组件移除所述衬底的一部分并且由此在所述组件上产生多个标记；测量不同标记并且基于标记来产生与激光器的不同功率或速度水平相关联的数据集合；以及基于来自标记的数据集合来调整激光器的至少一个操作参数。可选择地，该方法可以是自动进行的。
文档编号B23K26/00GK102317028SQ201080007894
公开日2012年1月11日 申请日期2010年2月12日 优先权日2009年2月13日
发明者菲卡尔·本纳亚德-彻尔里弗 申请人:录象射流技术公司