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激光打標中激光路徑優化算法及應用

日期:2018-12-17 21:47 人氣:
激光打標中激光路徑優化算法及應用

    激光打標機主要用于在金屬、塑料等各種材料表面標刻劃字符及圖案,在許多行業中有著廣泛的應用,如在產品上打出商標、出廠日期產品序列號等。與傳統打標機相比,激光打標機屬于非接觸性打標,對工作面無壓力,不會產生變形。對材料表面無污染、腐蝕,并且不需要任何耗材,有著廣闊的市場前景。標刻質量和標刻深度是高性能激光打標機最重要的幾項指標,對于激光打標系統的市場應用以及產品的標刻質量有著重要的影響?;诖?,本文提出一個高性能標刻路徑優化的解決方案。


    激光標刻中,在加工設定的標刻圖案時,激光束標刻行程之間以空行程連接,空行程即兩條標刻路徑之間關閉激光的那段路徑。由于空行程時激光器是關閉的,因此使用任何方式運行空行程都是可行的。但空行程的行走卻會直接影響到實際標刻圖案效果,對空行程與標刻行程的連接優化是提高實際圖形標刻后圖形質量的一種非常必要的步驟。傳統的空行程以前后相鄰標刻行程端點的直線連接過渡。但由于控制激光束行徑的振鏡偏轉鏡片具有一定的轉動慣量,這種過渡形式在高速標刻時會產生末段過沖和起始段側移現象,特別是在標刻精細圖案時比較明顯。


    在沒有對空行程進行連接優化前,考慮到由于空行程不直接影響標刻效果,傳統空行程采用前一條可行程的終點直接與后一條空行程的起點直線連接來過渡,如圖1(a)。但是由于振鏡系統的偏轉鏡片運行接近其最大加速度和最大速度的臨界狀態,由于加速度非常大,雖然空行程直線連接最短,空行程掃描所需時間能夠減少,節約每一次的標刻時間。但是這樣控制激光軌跡,則在實際振鏡鏡片擺動中由于振鏡轉動慣量的影響其激光運行軌跡會與預設軌跡有所偏差,這種情況下以臨界加速度來行走空行程的一個問題是,會導致標刻路徑的起點和終點處出現指向空行程方向的偏離。因此,采用讓空行程在起點和終點處不再走直線,而是走一條起始方向和結束方向與對應實際標刻路徑相切的曲線的方法來解決,同時能夠保證振鏡系統的偏轉鏡片運行接近其最大加速度和最大速度的臨界狀態并順利過渡到標刻行程。在標刻路徑的插補計算上,采用速度規劃的概念來整體性地提高標刻效率和標刻性能。

            
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