一种用于膜切的激光加工控制方法与流程

本发明属于激光加工技术领域，特别涉及一种用于膜切的激光加工控制方法。

背景技术：

膜切是激光对膜材料进行加工，本质上是控制激光器输出一个个脉冲激光进行打点加工，如图1所示，当点与点之间相连接时，就可以达到将材料进行切割的效果。

激光单点功率受控制信号高电平脉冲宽度时间影响，光点叠加度与控制信号频率相关，在实际加工中，机器运动往往伴随有加减速过程，为保持切割轨迹上的激光能量能够均匀分布，不同速度下需要使用不同的功率控制信号来保持能量分布均匀，目前常用的功率跟随的方式，如图2-3所示，控制信号采用固定频率，根据速度不同调节占空比的方式。但是激光器的实际输出功率变化与控制信号的占空比变化为非线性关系，所以会导致加工过程中速度控制与激光控制的占空比并不是线性关系，而这种非线性关系不利于激光控制过程中占空比的调节，所以难以保证切割轨迹上各点的激光能量的均匀。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明的首要目的在于提供一种用于膜切的激光加工控制方法，该方法通过控制每个点的激光输出能量，保证每个点的输出能量是一致的，另外，通过将切割轨迹上各切割点设置为均匀间隔的，从而结合实现切割轨迹上激光能量的均匀分布。

本发明的另一个目的在于提供一种用于膜切的激光加工控制方法，该方法在不同加工速度下，依然能够保持切割轨迹上激光能量的均匀分布；且能够根据不同的加工速度实现激光在指定位置上的精准出光。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下。

一种用于膜切的激光加工控制方法，其特征在于，该方法的具体步骤为：

s1：调节激光器的激光控制信号，使激光控制信号保持在高电平脉冲宽度恒定的状态，从而保证激光器的每次出光的能量相同；

s2：根据膜切的轨迹，确定激光照射的位置，将激光照射的位置设置为均匀间隔的；

s3：按照均匀间隔的激光照射的位置出射激光，使切割轨迹上的激光能量是均匀分布的。通过将激光控制信号保持在高电平脉冲宽度恒定的状态，保证了激光器每次出光的能量相同；通过将膜切轨迹上的激光照射的位置设置为均匀间隔的，在每个激光照射的位置上均照射后相同能量的激光后，可保证膜切轨迹上激光能量是均匀分布的，即保证切割效果的一致。

进一步地，所述激光按照均匀间隔的激光照射的位置出射的具体控制过程为：

s21：通过控制系统实时地监控激光器的切割头的位置，当切割头的位置达到下一个激光照射的位置时，控制激光器的切割头发射激光，从而保证激光的光点分布与切割轨迹上；

s22：循环s21，直到所有的激光照射的位置均被照射后结束。循环s21，依次实现每个激光照射的位置的激光照射。

进一步地，确保激光的光点在下一个激光照射的位置的具体方法为：

s31：使激光器的切割头沿切割轨迹移动；

s32：检测切割头的实时位置，将上一个激光照射点的位置与切割头的实时位置进行比较，计算两点的距离是否达到设置的均匀间隔的距离；

s33：当上一位置被激光照射后，移动切割头，在达到设置的间隔距离后控制激光器出光。确保切割头是沿着切割轨迹移动，在切割头的移动速度发生变化后，根据两位置之间的距离，计算出激光器在间隔多久后需要发射激光，使切割头发射的激光正好照射在指定的位置上。

进一步地，所述激光器包括co2射频管激光器。由于co2射频管激光器的出光是由调制信号控制的，所以容易实现高电平脉冲宽度恒定的设置。

进一步地，所述激光器的切割头的位置由运动控制器的指令脉冲信号或来自驱动器的位置反馈信号计算得到。

进一步地，通过参数的设置，实现激光照射的位置的确定。

进一步地，所述参数还包括激光控制信号，所述激光控制信号包括单点脉冲对应的高电平脉宽时间和单点脉冲的位置间隔。

进一步地，所述控制系统包括检测切割头运动位置模块、外部控制信号输入输出接口、激光器控制信号输出模块和激光脉冲位置同步控制模块，所述检测切割头运动位置模块、外部控制信号输入输出接口、激光器控制信号输出模块和激光脉冲位置同步控制模块均与激光器电连接，所述激光器与切割头电连接。其中，检测切割头运动位置模块可检测切割头的运动控制指令信号或者运动位置反馈信号；所述外部控制信号输入输出接口用于系统作为开激光信号传递；所述激光器控制信号输出模块用于输出激光器控制信号；控制系统根据外部控制信号输入输出接口检测是否输出激光控制信号，当系统检测到开激光信号时，开始根据检测切割头运动位置模块检测切割头位置，适应控制器设置的参数进行激光脉冲同步位置控制。

本发明通过将激光控制信号保持在高电平脉冲宽度恒定的状态，保证了激光器每次出光的能量相同；通过将膜切轨迹上的激光照射的位置设置为均匀间隔的，在每个激光照射的位置上均照射后相同能量的激光后，可保证膜切轨迹上激光能量是均匀分布的，即保证切割效果的一致；通过控制系统实时地监控激光器的切割头的位置，当切割头的位置达到下一个激光照射的位置时，控制激光器的切割头发射激光，从而保证激光的光点分布与切割轨迹上；确保切割头是沿着切割轨迹移动，在切割头的移动速度发生变化后，根据两位置之间的距离，计算出激光器在间隔多久后需要发射激光，使切割头发射的激光正好照射在指定的位置上。

附图说明

图1是现有技术中激光打点成线的示意图。

图2是现有技术中速度与占空比的关系示意图。

图3是现有技术中控制信号频率固定后，占空比随时间和速度变化的关系示意图。

图4为本发明的每次出光能量相同和固定间距的条件下，速度、时间、间距、激光照射位置和每个激光照射位置的关系示意图。

图5为本发明的控制系统及激光器的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参照图4-5所示，为本发明的一种用于膜切的激光加工控制方法，该方法的具体步骤为：

s1：调节激光器的激光控制信号，使激光控制信号保持在高电平脉冲宽度恒定的状态，从而保证激光器的每次出光的能量相同；

s2：根据膜切的轨迹，确定激光照射的位置，将激光照射的位置设置为均匀间隔的；

s3：按照均匀间隔的激光照射的位置出射激光，使切割轨迹上的激光能量是均匀分布的。通过将激光控制信号保持在高电平脉冲宽度恒定的状态，保证了激光器每次出光的能量相同；通过将膜切轨迹上的激光照射的位置设置为均匀间隔的，在每个激光照射的位置上均照射后相同能量的激光后，可保证膜切轨迹上激光能量是均匀分布的，即保证切割效果的一致。

其中，所述激光按照均匀间隔的激光照射的位置出射的具体控制过程为：

s21：通过控制系统实时地监控激光器的切割头的位置，当切割头的位置达到下一个激光照射的位置时，控制激光器的切割头发射激光，从而保证激光的光点分布与切割轨迹上；

s22：循环s21，直到所有的激光照射的位置均被照射后结束。循环s21，依次实现每个激光照射的位置的激光照射。

其中，确保激光的光点在下一个激光照射的位置的具体方法为：

s31：使激光器的切割头沿切割轨迹移动；

s32：检测切割头的实时位置，将上一个激光照射点的位置与切割头的实时位置进行比较，计算两点的距离是否达到设置的均匀间隔的距离；

s33：当上一位置被激光照射后，移动切割头，在达到设置的间隔距离后控制激光器出光。确保切割头是沿着切割轨迹移动，在切割头的移动速度发生变化后，根据两位置之间的距离，计算出激光器在间隔多久后需要发射激光，使切割头发射的激光正好照射在指定的位置上。

其中，所述激光器包括co2射频管激光器。由于co2射频管激光器的出光是由调制信号控制的，所以容易实现高电平脉冲宽度恒定的设置。

其中，所述激光器的切割头的位置由运动控制器的指令脉冲信号或来自驱动器的位置反馈信号计算得到。

其中，通过参数的设置，实现激光照射的位置的确定。

其中，所述参数还包括激光控制信号，所述激光控制信号包括单点脉冲对应的高电平脉宽时间和单点脉冲的位置间隔。

其中，所述控制系统包括检测切割头运动位置模块、外部控制信号输入输出接口、激光器控制信号输出模块和激光脉冲位置同步控制模块，所述检测切割头运动位置模块、外部控制信号输入输出接口、激光器控制信号输出模块和激光脉冲位置同步控制模块均与激光器电连接，所述激光器与切割头电连接。其中，检测切割头运动位置模块可检测切割头的运动控制指令信号或者运动位置反馈信号；所述外部控制信号输入输出接口用于系统作为开激光信号传递；所述激光器控制信号输出模块用于输出激光器控制信号；控制系统根据外部控制信号输入输出接口检测是否输出激光控制信号，当系统检测到开激光信号时，开始根据检测切割头运动位置模块检测切割头位置，适应控制器设置的参数进行激光脉冲同步位置控制。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。