[发明专利]具有加工精度纠正功能的激光活化设备和激光活化方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种激光加工设备和激光加工方法，尤其是涉及一种具有加工精度纠正功能的激光活化设备和激光活化方法。

背景技术

高能量束诱导沉积(SBID：Super-energy Beam Induced Deposition)技术涉及SBID材料、各种工艺注塑、激光活化、化学镀等。激光活化设备是根据SBID技术工艺特点设计和开发的工艺设备，用于实现产品如智能手机高能量束诱导沉积表面的预加工。激光活化设备通常包括激光器和机器人，激光器用于加工图案，机器人用于承载产品并根据图案的要求改变产品与激光雕刻机的相对位置，从而在产品表面加工出预期的三维图案。图案的加工精度，例如产品表面的三维图案的形状精度、位置精度、图案线条的灰度精度，要求非常高。

现有的激光活化设备无法保证上述形状尺寸精度和位置尺寸精度，例如，现有的机器人激光活化设备加工的图案位置精度偏差通常达到100μm以上，甚至超出了200μm，因此，现有激光活化设备存在改进的需要。

发明内容

本发明是基于发明人对以下问题的发现和认识做出的：

激光活化设备的加工精度通常由激光活化设备的机器人的重复定位(加工位置)精度保证。激光活化设备的加工精度直接影响SBID技术的应用范围和应用质量，如何提高激光活化设备的加工精度特别是图案的位置尺寸精度，已经成为SBID技术广泛应用的关键所在。

理论上，机器人生产商设定的重复定位精度能够达到要求。但是，机器人生产商在测试重复定位精度时要求的测试条件非常苛刻，例如，在环境温度稳定、轻负载、机器人以相同轨迹和方向到达目标加工位置、机器人先低速热身3小时、再以高速热身9小时之后进行测试、机器人在距离目标加工位置预定距离处减速，以非常慢的速度接近目标加工位置。然而，在实际应用中，满足上述条件非常困难，从而实际定位精度低于机器人的设定定位精度，因此机器人的重复定位精度不能满足激光活化图案的位置精度的要求。而且机器人需要热身12小时，降低了效率。此外，不同机器人之间的重复定位精度也不相同，限制了激光活化设备的加工一致性，设备的调试费用以及维修频率和时间都会提高。

此外，在将产品每次固定到机器人上的工装治具上时，也会存在误差，从而导致图案的位置精度进一步降低。

而且，现有激光活化设备的激光器的出光功率人为设定。经过一定时间的工作后，激光器的出光功率会出现衰减，会导致后续工艺的不良，例如图案线条的灰度降低。

本发明旨在至少从一定程度上解决上述技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种具有加工精度纠正功能的激光活化设备，该激光活化设备和激光活化方法可以提高产品表面的图案的加工精度。

本发明的另一目的在于提出一种具有加工精度纠正功能的激光活化方法。

为达到上述目的，本发明一方面的实施例提出的一种激光活化设备，包括：机器人，所述机器人具有承载产品的工装治具，所述机器人用于承载和搬运产品；激光器，所述激光器用于在所述产品上加工出图案；检测器，所述检测器用于检测所述工装治具的当前工装治具位置；和控制器，所述控制器内存储有标准工装治具位置，所述控制器分别与所述机器人、所述激光器和所述检测器相连，所述控制器用于将所述检测器检测到的所述当前工装治具位置与所述标准工装治具位置比较，且根据比较结果控制所述机器人移动以调整所述工装治具的当前工装治具位置。

根据本发明实施例的激光活化设备，通过实时监控工装治具，闭环控制机器人的重复定位精度，从而能够实时地纠正加工图案的位置精度，保证了产品表面的激光活化图案的加工精度。并且，还能闭环控制激光器的出光功率，实时纠正激光器的功率衰减，保证激光活化的效果。

此外，本发明的另一方面实施例还提出了一种激光活化方法，包括以下步骤：将产品固定到机器人的工装治具上；检测所述工装治具的当前工装治具位置；将检测到所述当前工装治具位置与标准工装治具位置进行比较，且根据比较结果控制所述机器人移动以调整所述工装治具的当前工装治具位置；和通过激光器在所述工装治具上的产品上加工出图案。

根据本发明实施例的激光活化方法，通过实时监控工装治具，能够实时地纠正加工图案的位置精度，保证了产品表面的激光活化图案的加工精度，并且还能实时纠正激光器的功率衰减，保证激光活化的效果。该激光活化方法简单易实行，极大地提高了SBID技术的应用范围和应用前景，方便产品的品质管控，提高了生产效率。