CN108655593A - 一种玻璃基板激光打孔加工装置及加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种玻璃基板激光打孔加工装置及加工方法，应用于太阳能玻璃基板、汽车玻璃及建筑工程玻璃等领域的玻璃基板打孔加工。本发明玻璃基板打孔加工装置包括控制器、输送玻璃基板的Y轴运动装置、与玻璃输送方向垂直的X轴运动装置，CCD视觉定位装置。本发明通过输送玻璃基板的Y轴运动装置改变玻璃基板的输送距离和移动X向运动装置改变激光打孔方头的位置来达到二维大行程加工幅面，从而实现大幅面玻璃全幅面范围内任意位置打孔。本发明玻璃基板激光打孔装置特别适用于在线式连线生产，在传统的玻璃加工领域引入激光打孔替代机械钻孔，彻底根除了机械钻孔的局限性，激光打孔所能加工的孔形状及尺寸可灵活调整，适应性强。

Description

一种玻璃基板激光打孔加工装置及加工方法
技术领域
本发明属于玻璃基板激光孔加工技术领域，具体涉及一种玻璃基板激光孔加工装置，本发明还涉及到一种玻璃基板激光孔加工装置的加工方法。
背景技术
玻璃的应用越来越广，特别是光伏太阳能玻璃、汽车玻璃及建筑工程玻璃中，随着双玻模组的太阳能基板应用推广，对大幅面光伏玻璃的需求大增。所述应用中要求对大幅面玻璃全幅面范围内加工若干通孔。
现行机械钻孔方案，采用上下双钻头加工方式，上下钻头分别钻一定深度，完成整个通孔的加工。钻头部分为悬臂结构，加工时需将玻璃放入上下两头之间。采用上压料机构将玻璃压紧，玻璃压紧后再进行上下部钻孔，钻孔过程中需喷水，将钻孔过程中产生的粉屑带走。机械悬臂不能太长，钻头无法覆盖玻璃大幅面，只能加工产品边缘一定范围区域内的孔。如果玻璃幅面尺寸超过半米以上，需打孔部位分布在全幅面范围内，那么机械钻孔根本无法胜任。
为此，我们提出一种玻璃激光孔加工装置及其加工方法，以解决上述背景技术中提到的问题。
发明内容
本发明的目的提供供一种玻璃激光打孔加工装置及其加工方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种玻璃激光孔加工装置，包括控制器、输送玻璃基板的Y向同步带输送平台、与玻璃输送方向垂直的X向运动平台，CCD视觉定位装置，所述Y向同步带输送平台分成前后两段。两段同步带输送平台可以做升降运动，上升则进行玻璃基板的Y向前进输送，下降则将玻璃基板放置在真空吸附载台上，等待定位切割。所述 X向运动平台上设有激光打孔方头，所述激光打孔方头不限于1套，每套都可做X向独立运动。所述CCD视觉定位装置包含有多个定位单元，其中第一单元和第二单元安装在与玻璃基板输送方向相同的Y轴CCD视觉运动平台上，第三单元与第四单元(18)固定在X向运动平台上。所述Y向CCD视觉运动平台上设有与控制器相连的控制玻璃基板减速传送的传感器和对玻璃基板输送位置定位的传感器，所述Y向CCD视觉运动平台的上部设有防护罩，所述防护罩前后部安装有防护门，所述打孔方头下方安装有集尘箱，所述控制器分别控制Y向同步带输送平台的旋转输送及升降运动、Y向CCD视觉运动平台、X向运动平台及定位装置和打孔方头的运动。
具体的，玻璃基板的输送作为Y轴运动，打孔方头运动作为X轴运动，XY轴形成二维运动，行程覆盖玻璃基板全幅面，从而达到玻璃基板全幅面任意位置激光打孔。
具体的，所述玻璃基板的定位方式为CCD视觉定位装置，并且是若干个CCD视觉定位模块的组合运用来实现的。所述控制器通过多个CCD视觉定位模块获取待加工玻璃基板的位置信息及待加工孔定位基准边信息。
具体的，所述CCD视觉定位装置可以是两套或三套甚至是四套CCD定位模块的组合运用。具体的运用需根据玻璃基板尺寸精度及打孔位置尺寸要求来确定的。在玻璃打孔位置精度要求低的情况，第一定位模块定位玻璃基板前进边与其中-侧边的直角区域，第二定位模块定位玻璃基板前进边直边一区域。两套CCD视觉定位模块完成玻璃基板的定位。在玻璃打孔位置尺寸精度较高且为靠边定位时，第一定位模块和第二定位模块定位玻璃基板前进边的两区域，第三定位模块定位玻璃基板孔位置尺寸基准侧边。在玻璃打孔位置尺寸精度较高且为对中定位时，第一定位模块和第二定位模块定位玻璃基板前进边的两区域，第三定位模块和第四定位模块定位玻璃基板打孔位置相应的侧边区域。
具体的，所述激光打孔方头是若干套打孔方头组合使用形式。每套打孔方头安装在可独立运动的X向运动平台上。所述X向运动平台为共导轨的多动子运动平台，驱动实现方式包含多动子直线电机平台、齿轮齿条运动、皮带传动平台及丝杠传动平台。
具体的，多套打孔方头可以同时各加工1个孔，也可以部分打孔方头先各完成1个孔加工，然后X平台运动，分别移动打孔方头的位置，再打下一个孔。
具体的，所述激光打孔方头为激光振镜扫描切割头，为高速振镜扫描***。
具体的，在一种高效的生产方式中，对应同一规格型号的玻璃基板打孔，装置中的多个打孔方头位置保持不动，打孔位置的调整是通过控制振镜扫描***改变激光输出的位置来实现的。多头同时1次打孔完成玻璃基板所有孔的激光加工。
具体的，输送玻璃基板的同步带输送平台,可以是其他形式的输送平台：滚筒输送线，滚轮输送线和平皮带输送线等等
本发明还提供了一种玻璃基板激光打孔加工装置的加工方法，具体包括以下步骤：
S1、Y向同步带输送平台沿Y向输送待加工的玻璃基板，当减速传感器检测到待加工的玻璃基板时Y向同步带输送平台减速运动，当定位传感器检测到待加工的玻璃基板时Y同步带输送平台停止输送；
S2、Y向同步带输送平台下降将玻璃基板放置在真空吸附载台上，控制器控制真空***开通，将玻璃基板牢固吸附到真空吸附载台。CCD视觉定位装置对待加工的玻璃基板的位置进行定位；
S3、控制器控制打孔方头的振镜扫描***调整激光出光位置对玻璃基板指定位置进行激光打孔加工。控制器可以控制多个打孔方头进行同时打孔。
S4、当待加工的玻璃基板打孔完毕，控制器控制真空***关闭，真空吸附载台真空释放， Y向同步带输送平台上升，同步带转动将打孔加工完成后的玻璃基板输送出去。
在需要同一打孔方头完成多次激光打孔时，加工方法还包括步骤S5：在完成步骤S3后， X向运动平台运动，移动打孔方头的位置，然后执行步骤S3，然后重复步骤S5，直至所有玻璃孔加工完毕。
本发明提供的玻璃基板激光打孔加工装置及其加工方法，通过改变玻璃基板的输送距离作为Y向运动与移动打孔方头的X向运动来达到二维大行程加工幅面，从而实现大幅面玻璃基板全幅面范围内任意位置打孔，用多个成熟技术的单体模块做创造性地组合排布，解决了新问题，本发明实现方式简便，成本低，***的稳定性可靠，较好的满足了用户需求；CCD视觉定位装置精度高，比起传统的机械定位方式，CCD定位玻璃基板轮廓，直接定位孔位置尺寸的尺寸基准，同时CCD定位响应速度非常快，玻璃产品输送到位停止后即可完成视觉定位；CCD视觉定位装置自动移动，结构轻巧，再大尺寸的玻璃产品都可兼顾，无物理尺寸限制。激光加工装置对玻璃进行开孔时会产生粉屑，通过风机的吸力，将防护罩内的粉屑吸入至集尘箱，然后粉屑集中落入集尘袋。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的定位装置对玻璃基板的定位原理结构示意图；
图中：1Y向同步带输送平台、2Y向CCD视觉运动平台、5集尘箱、7X向运动平台、8 激光打孔方头、9防护罩、15第一定位单元、16第二定位单元、17第三定位单元、18第四定位单元、19玻璃基板、20真空吸附载台、21减速传感器、22定位传感器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
1.本发明提供了如图1-2的一种玻璃基板激光打孔加工装置，包括控制器、输送玻璃基板19 的Y向同步带输送平台1、与玻璃输送方向垂直的X向运动平台7，CCD视觉定位装置，所述 Y向同步带输送平台1分成前后两段。两段同步带输送平台1可以做升降运动，上升则进行玻璃基板19的Y向前进输送，下降则将玻璃基板19放置在真空吸附载台20上，等待定位切割。所述X向运动平台7上设有激光打孔方头8，所述激光打孔方头8不限于1套，每套都可做X 向独立运动。所述CCD视觉定位装置包含有多个定位单元，其中第一单元15和第二单元16 安装在与玻璃基板输送方向相同的Y轴CCD视觉运动平台2上，第三单元17与第四单元18 固定在X向运动平台7上。所述Y向CCD视觉运动平台2上设有与控制器相连的控制玻璃基板减速传送的传感器21和对玻璃基板输送位置定位的传感器22，所述Y向CCD视觉运动平台的上部设有防护罩9，所述防护罩9前后部安装有防护门，所述打孔方头8下方安装有集尘箱5，所述控制器分别控制Y向同步带输送平台1的旋转输送及升降运动、Y向CCD视觉运动平台2、 X向运动平台7及定位装置和打孔方头8的运动。
具体的，玻璃基板的输送作为Y轴运动，打孔方头运动作为X轴运动，XY轴形成二维运动，行程覆盖玻璃基板全幅面，从而达到玻璃基板全幅面任意位置激光打孔。
具体的，所述玻璃基板的定位方式为CCD视觉定位装置，并且是若干个CCD视觉定位模块的组合运用来实现的。所述控制器通过多个CCD视觉定位模块获取待加工玻璃基板19的位置信息及待加工孔定位基准边信息。
本例的定位装置优选CCD(Charge Coupled Device,电荷耦合器件)视觉定位装置，所述控制器通过CCD视觉定位装置获取待加工玻璃的位置信息。因为CCD视觉定位装置精度高，快速且稳定可靠，对比传统的机械定位方式，CCD定位产品轮廓，直接定位待加工孔位置尺寸的尺寸基准，同时CCD定位响应速度非常快，玻璃产品输送到位停止后即可完成视觉定位；CCD 视觉定位装置自动移动，结构轻巧，再大尺寸的玻璃产品都可兼顾，无物理尺寸限制。
具体的，所述CCD视觉定位装置可以是两套或三套甚至是四套CCD定位模块的组合运用。具体的运用需根据玻璃基板尺寸精度及打孔位置尺寸要求来确定的。在玻璃打孔位置精度要求低的情况，第一定位模块定位玻璃基板前进边与其中-侧边的直角区域，第二定位模块定位玻璃基板前进边直边一区域。两套CCD视觉定位模块完成玻璃基板的定位。在玻璃打孔位置尺寸精度较高且为靠边定位时，第一定位模块和第二定位模块定位玻璃基板前进边的两区域，第三定位模块定位玻璃基板孔位置尺寸基准侧边。在玻璃打孔位置尺寸精度较高且为对中定位时，第一定位模块和第二定位模块定位玻璃基板前进边的两区域，第三定位模块和第四定位模块定位玻璃基板19打孔位置相应的侧边区域。
具体的，所述激光打孔方头是若干套打孔方头组合使用形式。每套打孔方头安装在可独立运动的X向运动平台上。所述X向运动平台为共导轨的多动子运动平台，驱动实现方式包含多动子直线电机平台、齿轮齿条运动、皮带传动平台及丝杠传动平台。
具体的，多套打孔方头可以同时各加工1个孔，也可以部分打孔方头先各完成1个孔加工，然后X平台运动，分别移动打孔方头的位置，再打下一个孔。
具体的，所述激光打孔方头为激光振镜扫描切割头，为高速振镜扫描***。***将激光光源产生的高脉冲能量的光束通过外光路扩束整形，以高速振镜扫描的方式透过聚焦镜聚焦于玻璃基板19的下表面进行从下往上的烧蚀方式切割加工。
在一种高效的生产方式中，对应同一规格型号的玻璃基板打孔，装置中的多个打孔方头位置保持不动，打孔位置的调整是通过控制振镜扫描***改变激光输出的位置来实现的。多头同时1次打孔完成玻璃基板所有孔的激光加工。
具体的，输送玻璃基板的同步带输送平台,可以是其他形式的输送平台：滚筒输送线，滚轮输送线和平皮带输送线等等
本发明还提供一种玻璃基板激光打孔加工装置的加工方法，具体包括以下步骤：
S1、Y同步带输送平台1沿Y向输送待加工的玻璃基板19，当减速传感器21检测到待加工的玻璃基板19时Y同步带输送平台1减速运动，当定位传感器22检测到待加工的玻璃基板时Y同步带输送平台1停止输送；
S2、Y同步带输送平台1下降将玻璃基板19放置在真空吸附载台20上，控制器控制真空***开通，将玻璃基板19牢固吸附到真空吸附载台20上。CCD视觉定位装置对待加工的玻璃基板19的位置进行定位；
S3、控制器控制打孔方头8的振镜扫描***调整激光出光位置对玻璃基板19指定位置进行激光打孔加工。控制器可以控制多个打孔方头8进行同时打孔。
S4、当待加工的玻璃基板19打孔完毕，控制器控制真空***关闭，真空吸附载台(20) 真空释放，Y同步带输送平台1上升，同步带转动将打孔加工完成后的玻璃基板19输送出去。
在需要同一打孔方头8完成多次激光打孔时，加工方法还包括步骤S5：在完成步骤S3 后，X向运动平台7运动，移动打孔方头8的位置，然后执行步骤S3，然后重复步骤S5，直至所有玻璃孔加工完毕。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种玻璃基板激光打孔加工装置，包括控制器、输送玻璃基板(19)的Y向同步带输送平台(1)、与玻璃输送方向垂直的X向运动平台(7)，CCD视觉定位装置，所述Y向同步带输送平台(1)分成前后两段。其特征在于：所述同步带输送平台(1)可以做升降运动，上升则进行玻璃基板(19)的Y向前进输送，下降则将玻璃基板(19)放置在真空吸附载台(20)上，等待定位切割。所述X向运动平台(7)上设有激光打孔方头(8)，所述激光打孔方头(8)不限于1套，每套都可做X向独立运动。所述CCD视觉定位装置包含有多个定位单元，其中第一单元(15)和第二单元(16)安装在与玻璃基板输送方向相同的Y轴CCD视觉运动平台(2)上，第三单元(17)与第四单元(18)固定在X向运动平台(7)上。所述Y向CCD视觉运动平台(2)上设有与控制器相连的控制玻璃基板减速传送的传感器(21)和对玻璃基板输送位置定位的传感器(22)，所述Y向CCD视觉运动平台的上部设有防护罩(9)，所述防护罩(9)前后部安装有防护门，所述打孔方头(8)下方安装有集尘箱(5)，所述控制器分别控制Y向同步带输送平台(1)的旋转输送及升降运动、Y向CCD视觉运动平台(2)、X向运动平台(7)及定位装置和打孔方头(8)的运动。
2.根据权利要求1所述的玻璃基板激光打孔装置，其特征在于：玻璃基板的输送作为Y轴运动，打孔方头运动作为X轴运动，XY轴形成二维运动，行程覆盖玻璃基板全幅面，从而达到玻璃基板全幅面任意位置激光打孔。
3.根据权利要求1所述的玻璃基板激光打孔装置，其特征在于：所述玻璃基板的定位方式为CCD视觉定位装置，并且是若干个CCD视觉定位模块的组合运用来实现的。所述控制器通过多个CCD视觉定位模块获取待加工玻璃基板的位置信息及待加工孔定位基准边信息。
4.根据权利要求3所述的玻璃基板激光打孔装置，其特征在于：所述CCD视觉定位装置可以是两套或三套甚至是四套CCD定位模块的组合运用。具体的运用需根据玻璃基板尺寸精度及打孔位置尺寸要求来确定的。在玻璃打孔位置精度要求低的情况，第一定位模块定位玻璃基板前进边与其中-侧边的直角区域，第二定位模块定位玻璃基板前进边直边一区域。两套CCD视觉定位模块完成玻璃基板的定位。在玻璃打孔位置尺寸精度较高且为靠边定位时，第一定位模块和第二定位模块定位玻璃基板前进边的两区域，第三定位模块定位玻璃基板孔位置尺寸基准侧边。在玻璃打孔位置尺寸精度较高且为对中定位时，第一定位模块和第二定位模块定位玻璃基板前进边的两区域，第三定位模块和第四定位模块定位玻璃基板打孔位置相应的侧边区域。
5.根据权利要求1所述的玻璃基板激光打孔装置，其特征在于：所述激光打孔方头是若干套打孔方头组合使用形式。每套打孔方头安装在可独立运动的X向运动平台上。所述X向运动平台为共导轨的多动子运动平台，驱动实现方式包含多动子直线电机平台、齿轮齿条运动、皮带传动平台及丝杠传动平台。
6.根据权利要求5所述的玻璃基板激光打孔装置，其特征在于：多套打孔方头可以同时各加工1个孔，也可以部分打孔方头先各完成1个孔加工，然后X平台运动，分别移动打孔方头的位置，再打下一个孔。
7.根据权利要求1所述的玻璃基板激光打孔装置，其特征在于：所述激光打孔方头为激光振镜扫描切割头，为高速振镜扫描***。
8.根据权利要求1所述的玻璃基板激光打孔装置，其特征在于：在一种高效的生产方式中，对应同一规格型号的玻璃基板打孔，装置中的多个打孔方头位置保持不动，打孔位置的调整是通过控制振镜扫描***改变激光输出的位置来实现的。多头同时1次打孔完成玻璃基板所有孔的激光加工。
9.根据权利要求1所述的玻璃基板激光打孔装置，其特征在于：输送玻璃基板的同步带输送平台,可以是其他形式的输送平台：滚筒输送线，滚轮输送线和平皮带输送线等等。
10.一种权利要求1所述的玻璃基板激光打孔加工装置的加工方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
S1、Y同步带输送平台(1)沿Y向输送待加工的玻璃基板(19)，当减速传感器(21)检测到待加工的玻璃基板(19)时Y同步带输送平台(1)减速运动，当定位传感器(22)检测到待加工的玻璃基板时Y同步带输送平台(1)停止输送；
S2、Y同步带输送平台(1)下降将玻璃基板(19)放置在真空吸附载台(20)上，控制器控制真空***开通，将玻璃基板(19)牢固吸附到真空吸附载台(20)上。CCD视觉定位装置对待加工的玻璃基板(19)的位置进行定位；
S3、控制器控制打孔方头(8)的振镜扫描***调整激光出光位置对玻璃基板(19)指定位置进行激光打孔加工。控制器可以控制多个打孔方头(8)进行同时打孔。
S4、当待加工的玻璃基板(19)打孔完毕，控制器控制真空***关闭，真空吸附载台(20)真空释放，Y同步带输送平台(1)上升，同步带转动将打孔加工完成后的玻璃基板(19)输送出去。
11.根据权利要求10所述的加工方法，其特征在于：在需要同一打孔方头(8)完成多次激光打孔时，加工方法还包括步骤S5：在完成步骤S3后，X向运动平台(7)运动，移动打孔方头(8)的位置，然后执行步骤S3，然后重复步骤S5，直至所有玻璃孔加工完毕。
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