[发明专利]用于对表面进行激光处理的方法及激光处理系统

说明书

本发明描述了一种用于对表面进行激光处理的方法。该方法通常包括：将激光处理光束从第一视点向所述表面引导，该引导包括在焦点位置处提供所述激光处理光束的焦点，使得用光斑照射所述表面，同时从与所述第一视点不同的第二视点对所述表面上的所述光斑进行成像；基于校准数据和所述成像光斑的特征确定所述表面的空间坐标；以及基于所述表面的所述先前确定的空间坐标对所述表面进行激光处理。

技术领域

本改进总体上涉及激光处理系统，尤其为涉及成像的激光处理系统。

背景技术

存在用于对表面进行激光处理的常规技术。在一种常规技术中，首先使用光学3D成像系统确定待进行激光处理的表面的空间坐标。光学3D成像系统具有激光线投影器和照相机，该激光线投影器和照相机彼此间隔开、具有不同视点并且彼此参照。在随后的第二步骤中，可将如此确定的待进行激光处理的表面的空间坐标传送到激光处理系统，该激光处理系统可基于这些空间坐标被操作以对该表面进行激光处理。在实践中，光学3D成像系统和激光处理系统具有各自的光束和各自的空间坐标参照系，并且基于校准而彼此对应。

尽管用于对表面进行激光处理的常规技术已在一定程度上令人满意，但仍存在改进空间。

发明内容

已发现，可通过对于由相对于待处理表面移位的激光处理光束在该表面上形成的光斑进行成像，来得到待处理表面的空间坐标。

更具体地，通过知晓激光处理系统和照相机的相对位置和取向，可基于通过照相机成像的、由激光处理光束在表面上形成的光斑，例如通过三角测量来确定表面的空间坐标。这样，成像的光斑的特征在任何时间点都可能基于待处理表面的位置、取向和/或形状而变化。例如，在激光处理光束被会聚的实施例中，成像的光斑可能不一定与激光处理光束的焦点对应。因此，在这样的实施例中，成像的光斑可能具有与焦点尺寸不同的尺寸，当该光斑被成像时，则可有助于确定被激光处理光束照射的表面的空间坐标。这种特征的示例包括中心位置、特定形状、尺寸(例如直径)、取向等。

因此，可通过对于在给定公差内由激光处理光束在表面上形成的光斑的第一次通过进行成像来确定该表面的空间坐标。该公差会受到成像的光斑的特征的影响。例如，如果能够确定光斑的中心位置，则公差可被限制。或者，由于光斑的尺寸指示焦点与该表面之间的距离，因此可基于光斑的尺寸来测量该距离的绝对值，并且可在适当地确定待应用的焦点的位移方向之后，使用测得的距离将激光处理光束的焦点移动到表面上或者移动到距表面某一有限距离内。

可以理解，只有当焦点处于距表面预定距离内并达到足够的强度时，激光处理光束才能对表面进行处理。使用具有可移动焦点的激光处理光束可允许基于先前确定的该表面的空间坐标而在表面上移动焦点以对该表面进行激光处理。

根据一个方面，提供一种用于对表面进行激光处理的方法，该方法包括：将激光处理光束从第一视点向所述表面引导，该引导包括在焦点位置处提供所述激光处理光束的焦点，使得用光斑照射所述表面，同时从与所述第一视点不同的第二视点对所述表面上的所述光斑进行成像；基于校准数据和所述成像的光斑的特征来确定所述表面的空间坐标；以及基于所述表面的所述先前确定的空间坐标对所述表面进行激光处理。

根据另一方面，提供一种激光处理系统，其包括：框架；激光处理子系统，其安装到所述框架并且具有相对于表面的第一视点，所述激光处理子系统适于将激光处理光束向所述表面引导，并且适于在焦点位置处提供所述激光处理光束的焦点，使得用光斑照射所述表面；照相机，其安装到所述框架并且具有不同于所述第一视点的第二视点，所述照相机适于在进行所述照射的同时对所述表面的所述光斑进行成像并生成所述光斑的图像；以及计算机，其通信地耦合到所述激光处理子系统和所述照相机，所述计算机具有存储器系统，所述存储器系统上存储有可由处理器执行的指令以：基于校准数据和所述图像中的所述成像光斑的特征确定所述表面的空间坐标；以及基于所述表面的所述先前确定的空间坐标，指示激光处理子系统对所述表面进行激光处理。