[发明专利]一种用于激光加工的表面自动跟踪方法及系统、存储介质

说明书

本发明涉及激光加工技术领域，公开了一种用于激光加工的表面自动跟踪方法及系统、存储介质。所述方法包括：初始时刻，识别待加工件表面的激光光斑的状态；若为失焦状态，则调整显微镜头与待加工件表面的相对距离，同时对激光光斑的状态进行识别，直至识别为聚焦状态；激光光斑的状态识别方法包括：实时捕获激光光斑于待加工件表面的位置图像，据此识别激光光斑的状态。本发明在对激光焦点与待加工件的相对位置进行调节的同时，使用图像识别技术实时识别激光光斑的状态，直到激光光斑达到聚焦状态，不管待加工件表面的平整度如何或者是否受到外部冲击，均能够使得激光光斑调整为聚焦状态，有效提升了加工成功率、加工品质和加工精度，且经济高效。

技术领域

本发明涉及激光加工技术领域，尤其涉及一种用于激光加工的表面自动跟踪方法及系统、存储介质。

背景技术

激光纳米加工，又称为激光纳米三维打印技术，具有加工设备简单、无需复杂制备工艺并且可以进行三维加工等优势，已经成为新兴的最重要的精密制造技术之一。

激光纳米三维打印技术，通过使用高数值孔径的显微镜头将激光聚焦在需要加工的位置，利用实现在焦点处的高光强，在不同介质(包括聚合物、玻璃、金属以及新型二维材料等)内改变材料性质，以加工形成纳米级精度的结构。

通过飞秒激光三维纳米打印技术，可以加工出具有不同功能的结构，包括聚合物光子晶体结构、超薄微透镜、微型光波导及光纤光栅；而且，其加工精度高，影响区域小(空间分辨率高)，可实现纳米级的精度控制。所以在一些需要超高精度的微加工方面引起了广泛关注。

由于其三维高精度的特点，在激光纳米加工过程中，控制激光焦点与所需要加工的样品的相对位置尤为关键。然而，在使用激光三维纳米加工的制造过程中，由于样品表面不平整，或者倾斜，或者样品扭曲，或外部机械冲击振动等原因，激光束经常无法准确的聚焦于所需的位置，这样会导致在激光纳米加工的过程中精度下降，从而降低了加工质量，影响了成品率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于激光加工的表面自动跟踪方法及系统、存储介质，解决现有技术存在的激光加工精度易受样品表面不平整、倾斜、扭曲或者外部机械冲击影响的问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种用于激光加工的表面自动跟踪方法，包括：

初始时刻，识别待加工件表面的激光光斑的状态；若所述激光光斑的状态为失焦状态，则调整显微镜头与待加工件表面的相对距离，以实现激光焦点相对于待加工件表面的高度调节操作，同时对所述激光光斑的状态进行识别，直至识别出所述激光光斑的状态为聚焦状态；

所述激光光斑的状态的识别方法包括：实时捕获所述激光光斑于待加工件表面的位置图像，根据所述位置图像识别所述激光光斑的状态。

可选的，所述根据所述位置图像识别所述激光光斑的状态，包括：

根据所述位置图像，计算所述待加工件表面的激光照射区域的平均光强，所述激光照射区域至少覆盖所述激光光斑于待加工件表面的形成区域；

将所述平均光强与光强阈值相比较，所述光强阈值为预设的用于指示达到聚焦状态所需的最小光强；

若所述平均光强小于所述光强阈值，则判定所述激光光斑的状态为失焦状态；若所述平均光强不小于所述光强阈值，则判定所述激光光斑的状态为聚焦状态。

可选的，所述计算所述待加工件表面的激光照射区域的平均光强，包括：

计算所述位置图像中所述激光照射区域的灰度值；

对所述灰度值进行转换计算，得到所述平均光强。

可选的，所述根据所述位置图像识别所述激光光斑的状态，包括：

计算所述位置图像中激光光斑的尺寸；