[发明专利]一种激光高速加工间断线的闭环控制方法及设备

说明书

本发明提供一种激光高速加工间断线的闭环控制方法，将位于同一条直线上的所有加工线段作为一条扫描线段，从一条扫描线段的一端开始扫描，加速到设定的速度后匀速扫描，然后减速扫描直至到达扫描线段的另一端；实时获取振镜实时的位置，以振镜实时的位置到达间断点的信号作为触发信号，控制激光的开光和关光，使得激光在所述的空白区域不出光、在加工线段持续出光从而完成激光加工。本发明将位于同一直线上的所有加工线段作为整体的扫描路径，利用振镜实时扫描的位置控制激光的开关，提高加工速度和加工精度，避免振镜频繁启停造成的故障。

技术领域

本发明属于激光精密加工领域，具体涉及一种激光高速加工间断线的闭环控制方法及设备。

背景技术

通过打标卡控制激光器和振镜，使激光按指定的参数照射工件上的指定位置，使照射处的材料气化，可以得到特定的加工效果。在一些激光精密加工领域，例如太阳能电池加工技术领域，需要控制激光在工件上加工直线或者间断线，例如图1为晶体硅太阳能电池片的某种激光加工效果，其中横向的直线或者间断线为激光加工图案。图1中，共有两类线段：第一类为完整连续的直线，第二类为局部为空白，局部为线段的间断线。

目前激光精密加工一般使用的方法是：将待加工的图形按照连续图形的开始点和结束点分解图形，将待加工图形分解成若干不间断的图形，依次进行加工。因此，在加工图1中的间断线时，参见图2和图3，间断线将会被分解成多条线段进行加工，每条线段两端为间断点。控制振镜依次按照每条线段的路径分别进行扫描，同时控制激光出光进行加工。采用现有技术的加工方法在加工间断线时有以下的弊端。第一，现有技术为开环控制加工方法，振镜扫描时，为保证加工精度，振镜在接收到间断点的定位指令后，需要等待一段延时以确保振镜到达间断点，振镜在这个位置速度将降为零并保持，并在此时控制激光器开关光，这样在加工间断线的时候，在每个间断点处振镜必定有加、减速，加工每条线段的时候，均需要经过加速——匀速——减速的过程，无法保持高速加工。目前的高速振镜，运行速度已经可以达到40-50m/s，但是如果按现有方式进行激光加工，其实际速度只能达到15-20m/s，极大地增加了加工时间。

第二，在进行间断线段的加工时，如果两个线段之间的空白段很短，振镜扫描时可能刚开始加速就要减速，不仅造成加工速度的大幅下降，而且会造成振镜的频繁启停。越是高速的振镜，频繁启停对其影响越大，严重时会造成振镜报警或损坏。

第三，振镜在进行每段线段的扫描时，都会有开始的加速和结束的减速过程，在加速和减速阶段，激光光斑重复率处于变化的状态，其精度和加工效果都会很差，与匀速段完全不同，无法达到精密加工的要求。为了达到精密加工的要求，必须通过调整振镜扫描路径及激光开关光的延时来保持激光光斑的重复率与匀速扫描时一致，所需调试时间长，而且当扫描速度改变时，需要重新调试，浪费时间和人力。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种激光高速加工间断线的闭环控制方法及设备，能够提高加工速度和加工精度，避免振镜频繁启停造成的故障。

本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种激光高速加工间断线的闭环控制方法，其特征在于：

振镜控制：根据加工工件的图形和图形中所有的间断点，将待加工的加工图形分为若干条间断线，间断线由间断的加工线段构成，加工线段之间为空白区域；将位于同一条直线上的所有加工线段作为一条扫描线段，一条扫描线段按扫描速度分为加速段、匀速段和减速段；振镜的扫描路径为：从一条扫描线段的一端开始扫描，从零加速到设定的速度后，在匀速段匀速扫描，然后在减速段减速扫描直至到达扫描线段的另一端，速度降为零，再用同样的方式扫描下一条扫描线段；同时，实时获取振镜实时的位置，并判断振镜实时的位置是否到达间断点；

激光控制：以所述的扫描路径及振镜实时的位置为基础，以振镜实时的位置到达间断点的信号作为触发信号，控制激光的开光和关光，使得激光在所述的空白区域不出光、在加工线段持续出光从而完成激光加工。