[发明专利]一种利用激光技术完成对石英玻璃的精密成形加工方法

权利要求书

1.一种利用激光技术完成对石英玻璃的精密成形加工方法，方法依托的设备包括一个工作平台、机器人单元和调焦装置：所述的工作平台为待加工工件提供加工区域并使加工区域达到激光切割环境，包括基台、X/Y运动平台、用于存放工件的储料盘、工装夹具、吹气装置、除尘装置；机器人单元实现自动上下料；调焦装置用于调整激光束作用至工件表面的距离；其特征在于方法通过下述方式实现：

1）在切割前对待加工工件位置进行识别定位：

2）控制机器人单元向加工区域上料，并控制工作平台使加工区域达到激光切割环境，并控制激光器发射符合切割工艺的激光束，控制调焦装置使激光焦点位置作用于待加工工件上；

3）按照预设的切割图像对待加工工件进行切割，切割完成后由机器人单元完成自动下料及上料；当前切割完成数量是否达到预设检测值时执行步骤4）；

4）对加工区域内的切割完成的工件进行尺寸偏差检测，若偏差检测满足要求，则继续等待后续检测；否则，利用检测的尺寸偏差重新对待加工工件位置进行识别定位，从步骤2）重新开始执行；

所述的储料盘，根据工件尺寸设计专用储料盘，同时为了自动识别工装内工件型号及尺寸，在储料盘底部安装有传感器，识别工件；

所述吹气装置产生气体的压力为2MPa~6Mpa，在激光加工的过程中，需要将气体通入激光切割头内，并与激光束同时从激光切割嘴的中心射出；

步骤1）通过下述方式对待加工工件位置进行识别定位：

按照切割图像尺寸参数，生成预设切割图形，所述预设切割图形的中心位于加工区域的原点处，根据预设切割图像加工标准件，并在标准件上设置标记点；

将所述标准件放置在加工区域，并控制工作平台带动标准件移动至图像检测的视场下方，对标准件标记点进行提取，确定当前中心位置；

根据当前中心位置与预设切割图形的中心，确定位移量A；

在加工区域完成一次工件的激光切割，控制工作平台带动切割好工件移动至图像检测的视场下方，对工件中心点进行提取，确定工件中心位置；进而确定加工区域原点与预设切割图形的中心之间的位移量B；

根据位移量A、位移量B对待加工工件位置进行补偿，完成识别定位。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：预先设置的切割数量取值5-10片。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的符合切割工艺的激光束通过下述方式得到：

激光器根据预先设置的平均功率、重复频率、脉冲宽度信号，并发送符合参数设置的激光发送到合束器，合束器同时接收可见光指示器发出的指示光，并将激光与指示光在合束器中进行激光的合束，再扩束、整形，滤除杂散光，经合束及扩束后的光束入射到反射镜后进入反射式相位延迟器，将激光线偏振光改变成圆偏振光，再进入激光切割头，激光切割头将圆偏振光束射到聚焦镜上并接收吹气装置的气体，激光束与气体一起即为符合切割工艺的激光束。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：根据激光切割工艺最佳效果，通过调节扩束器倍率改变激光器输出光斑直径，从而改变聚焦镜后的光斑直径，具体计算公式如下：

D=4λf/πd

其中f为焦距；λ为激光器波长；D为激光器输出光斑直径；d为聚焦光斑直径。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的工作平台包括基台、X/Y运动平台、用于存放工件的储料盘、工装夹具、吹气装置、除尘装置；

所述的基台为工作平台上其余部件提供安装基础，基台上安装带有通气嘴的X/Y运动平台，工装夹具安装在所述X/Y运动平台上，所述工装夹具上安装待加工工件；所述吹气装置的输出分成两路，一路直接通过所述通气嘴通入X/Y运动平台的内部，在X/Y运动平台内部形成正压环境，另一路与激光束同轴输出，作用于待加工工件表面；所述的除尘装置对加工过程中的粉尘进行回收处理。