[发明专利]一种测量加工一体化的激光平整化抛光方法

摘要

本发明提供了一种测量加工一体化的激光平整化抛光方法，包括装夹工件；控制二维激光位移传感器与工件发生相对平移运动，获得均匀测量点的坐标矩阵；之后控制扫描振镜系统按设定扫描速度扫描一次工件表面待抛光部分，获得激光扫描后工件表面待抛光部分均匀测量点的新坐标矩阵；计算δ＝z’max‑z’min，若δ小于等于工件的目标平整度，则结束；否则，构建工件表面的激光扫描网格图，对激光扫描网格图中的每个网格赋予权值k；控制振镜扫描系统对激光扫描网格图中的每个网格按权值k进行k次扫描加工。本发明实现了工艺参数的动态调整以及不同阶段用不同的工艺参数，可以加大每次激光扫描去除的材料厚度，加快平整化的速度，提高加工效率和加工精度。

主权项

一种测量加工一体化的激光平整化抛光方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将工件装夹在多维工作台的基准面上，以所述基准面作为XOY平面，依右手螺旋法则建立XYZ三维直角坐标系；要求二维激光位移传感器的测量激光输出面与基准面平行，二者间距保持在二维激光位移传感器的测距范围内；二维激光位移传感器的测量宽度大于工件表面待抛光部分的宽度；工件的起伏度小于二维激光位移传感器的Z向量程；二维激光位移传感器的n个等间隔测距点之连线LN的方向平行于Y轴；(2)控制二维激光位移传感器与工件在X轴方向发生相对平移运动，使二维激光位移传感器沿X轴方向扫描一次工件表面待抛光部分，获得工件表面待抛光部分的起伏形貌数据，即获得均匀测量点的坐标矩阵M(x，y，z)；(3)激光器按设定工艺参数输出激光束，经激光加工头后聚焦于工件表面待抛光部分，控制激光加工头内的扫描振镜系统按设定扫描速度扫描一次工件表面待抛光部分；(4)控制二维激光位移传感器与工件在X轴方向发生相对平移运动，使二维激光位移传感器沿X轴方向扫描一次工件表面待抛光部分，获得激光扫描后工件表面待抛光部分均匀测量点的新坐标矩阵M’(x’,y’,z’)；(5)计算δ＝z’max‑z’min，若δ小于等于工件的目标平整度，则转入步骤(11)；否则，进入步骤(6)；其中，z’max为步骤(4)中所获得的均匀测量点的新坐标矩阵M’(x’,y’,z’)中所有测量点z’值的最大值，z’min为z’值的最小值；(6)构建工件表面的激光扫描网格图，要求激光扫描网格图中的每个网格大小相等，网格沿X向的尺寸Gx和沿Y向的尺寸Gy满足：Gx>max(D，dx，dy，P)且Gy>max(D，dx，dy，P)；其中，D为振镜扫描系统扫描的光斑直径，dx、dy分别为均匀测量点的新坐标矩阵M’(x’,y’,z’)中相邻两个测量点之间的X向间隔和Y向间隔；P为振镜扫描系统的扫描精度；(7)对激光扫描网格图中的每个网格赋予权值k；若网格内仅存在一个测量点，则权值k＝(z’‑z’min)/△，其中，z’为该网格内测量点对应M’(x’,y’,z’)中的z’值，△为振镜扫描系统进行单次激光扫描去除的材料层厚；若网格内存在N个测量点，N>1，则权值ki＝(z’i‑z’min)/△，其中，z’i为该网格内任一测量点对应M’(x’,y’,z’)中的z’值；且当k‑[k]≤0.5时，取k＝[k]；当0.5<k‑[k]<1时，取k＝[k]+1，[k]表示k向左取整；(8)开启激光器，将激光的聚焦位置调整到z’min与z’max之间，控制振镜扫描系统对激光扫描网格图中的每个网格按步骤(7)计算的权值k进行k次扫描加工；(9)将工件绕Z轴旋转任意一个角度；(10)返回步骤(2)；(11)结束。