CN111590209A - 一种分段连续激光雕刻方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种分段连续激光雕刻方法，该方法包括：将聚焦头移动到雕刻的起始位置，启动主轴并加速至预设速度；控制所述聚焦头轴向后退至少一个螺距；采用主轴同步脉冲和周向基准脉冲控制激光开关，以及控制所述聚焦头的轴向运动，记录与所述主轴同步的脉冲数；当所述脉冲数与所述螺距的数量相同时，按照预设要求开关激光直至雕刻完整段短螺旋线；重复上述步骤依次雕完所有短螺旋线。该技术方案通过将一条长螺旋线分解成无缝拼接的多段短螺旋线，主轴同步脉冲对激光器控制信号的同步次数由一次变成多次，减少了累加偏差，提高了加工精度。

Description

一种分段连续激光雕刻方法

技术领域

本申请涉及激光雕刻领域，尤其涉及一种分段连续激光雕刻方法。

背景技术

图像辊的激光雕刻有连续和步进两种方式。为了加工效率，一般采用连续加工方式：主轴启动并恒速转动后，聚焦头轴向起动并恒速移动，与主轴同轴安装的编码器产生的周向基准脉冲控制激光的开关。

连续加工方式的加工轨迹是一条螺旋线，它包含与其位置一一对应的控制激光的开关信息。激光信号与控制它的电信号几乎没有滞后，其起始位置由编码器的零脉冲同步产生。因惯性作用，聚焦头轴向恒速移动的起始和停止段是加减速的过程，整个雕刻过程有滞后。因起始段的轴向雕刻密度增加，停止段没有雕刻，实际雕刻的辊面宽度要小于预定值。按目前的雕刻方法，将一段长螺旋线的雕刻分成多段短螺旋线的雕刻，必然会在拼接处因聚焦头轴向的加减速运动过程产生异常纹路，无法使用。现有的加工技术，连续加工不能中断，否则整个加工可能报废，损失很大。另外，因螺旋线加工时，激光器控制信号只由主轴编码器同步一次，如果加工频率较高，辊面激光作用点的位置可能会有偏差，这偏差可能是累加的，如果加工时间过长，偏差过大，可能就不能满足加工精度的要求。

针对现有连续激光加工方法存在的问题，如果能规避其不足，具有重要意义。

发明内容

为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本申请提供了一种分段连续激光雕刻方法。

本申请提供了一种分段连续激光雕刻方法，包括：

将聚焦头移动到雕刻的起始位置，启动主轴并加速至预设速度；

控制所述聚焦头轴向后退至少一个螺距；

采用主轴同步脉冲和周向基准脉冲控制激光开关，以及控制所述聚焦头的轴向运动，记录与所述主轴同步的脉冲数；

当所述脉冲数与所述螺距的数量相同时，按照预设要求开关激光直至雕刻完整段短螺旋线。

在一个可能的实施方式中，所述方法还包括：

获取所述短螺旋已雕刻数量；

当所述已雕刻数量满足指定数量时，主轴停止旋转，则确认长螺旋线雕刻完毕。

在一个可能的实施方式中，所述方法还包括：

当所述已雕刻数未满足指定数量时，则循环执行步骤S12-步骤S14，直至所述已雕刻数量未满足所述指定数量。

在一个可能的实施方式中，所述主轴同步脉冲为主轴编码器的零脉冲，或者由一个或多个主轴编码器产生的周向基准脉冲偏移后的脉冲。

在一个可能的实施方式中，在所述脉冲数与所述螺距的数量相同时，按照预设要求开关激光直至雕刻完整段短螺旋线，之前所述方法还包括：

基于所述短螺旋线的起始位置添加加长段；

在雕刻所述短螺旋线的加长段时关激光，其中所述加长段为一个或多个圆周长度。

本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：将一条长螺旋线分解成无缝拼接的多段短螺旋线，主轴同步脉冲对激光器控制信号的同步次数由一次变成多次，减少了累加偏差，提高了加工精度。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的分段连续激光雕刻方法流程图；

图2为本申请实施例提供的分段连续激光雕刻方法时序图；

图3为本申请实施例提供的分段连续激光雕刻方法轨迹图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

下面首先对本发明实施例所提供的一种分段连续激光雕刻方法进行介绍。

本实施例中，辊的直径为200mm，雕刻图的点距与螺距相等，都为0.1mm，长螺旋线密排宽度为1000mm，雕刻频率30000Hz。聚焦头轴向移动伺服***的加速时间小于20ms，其分辨率为0.001mm。

由辊的直径、雕刻图的点距及雕刻频率可知，主轴转速应为286rpm。将短螺旋线密排宽度定为20mm，长度为200个圆周长度，共需雕50段短螺旋线。

图1为本申请实施例提供的分段连续激光雕刻方法流程图，该方法包括以下步骤：

步骤S11，将聚焦头移动到雕刻的起始位置，启动主轴并加速至预设速度；

在本步骤中，首先关闭激光，聚焦头移动到雕刻的起始位置后停止。起动主轴，加速到286rpm，保持恒速旋转。

步骤S12，控制聚焦头轴向后退至少一个螺距；

步骤S13，采用主轴同步脉冲和周向基准脉冲控制激光开关，以及控制聚焦头的轴向运动，记录主轴同步脉冲数；其中，主轴同步脉冲为主轴编码器的零脉冲，或者由一个或多个主轴编码器产生的周向基准脉冲偏移后的脉冲。

在本实施例中，聚焦头轴向快速后退0.1mm后停止。

具体的如图2所示，v1为聚焦头轴向恒速移动速度，v2为聚焦头轴向后退的最高速度，T为主轴的旋转周期，n为要雕刻的短螺旋线段对应的圆周数，也是对应的聚焦头轴向恒速移动的螺距数。图中表明，两段短螺旋线对应聚焦头轴向恒速移动的给定时间都是(n+1)T(其中首个T关激光)，间隔时间为T。聚焦头轴向后退一个螺距，其时间小于T。

本实施例中，n等于200，T等于0.21s，v1等于0.477mm/s，共雕50段短螺旋线。

在本实施例中，主轴编码器的零脉冲启动控制激光信号的电信号，同时，它启动控制聚焦头轴向以0.477mm/s移动，并开始记录主轴同步脉冲的数量。聚焦头轴向经加速过程后恒速移动。

步骤S14，当脉冲数与所述螺距的数量相同时，按照预设要求开关激光直至雕刻完整段短螺旋线。

在本步骤中，主轴编码器的零脉冲计数到1之前，关激光，之后，按对应的短螺旋线上要求的开关信息控制激光的输出，直到主轴编码器的零脉冲计数到201，表明已雕完整段短螺旋线。雕完时关激光，聚焦头轴向经减速后停止。

本实施例中，在所述短螺旋线的起始位置添加加长段，在雕刻每段短螺旋线的加长段时关激光，其中，加长段为一个圆周长度。

在本步骤中，如果已雕完所有50段短螺旋线，主轴停止旋转，整个长螺旋线雕刻完毕。图3中，n的含义与图2相同，对角的实直线为期望的长螺旋线的展开图，实的带首尾曲线的直线为实际第一段短螺旋线的展开图，虚的带首尾曲线的直线为实际第二段短螺旋线的展开图，两短螺旋线拼接的从1周长到2n+1周长段为实际雕刻的长螺旋线段，拼接位置在n+1周长处。

如果未雕完所有50段短螺旋线，转步骤S12，依次雕刻剩余的短螺旋线。以上分段连续激光雕刻方法的雕刻时间是连续激光雕刻方法的202*50/10000即1.01倍，多了1％，相差不大。

本实施例通过将一条长螺旋线分解成无缝拼接的多段短螺旋线，主轴同步脉冲对激光器控制信号的同步次数由一次变成多次，减少了累加偏差，提高了加工精度。另外，单次短螺旋线的加工不需要很大的内存，对计算机降低了要求，同时便于实现断点再接，降低了因停机造成的损失，有重要的经济价值。

Claims (5)

1.一种分段连续激光雕刻方法，其特征在于，包括：

步骤S11、将聚焦头移动到雕刻的起始位置，启动主轴并加速至预设速度；

步骤S12、控制所述聚焦头轴向后退至少一个螺距；

步骤S13、采用主轴同步脉冲和周向基准脉冲控制激光开关，以及控制所述聚焦头的轴向运动，记录与所述主轴同步的脉冲数；

步骤S14、当所述脉冲数与所述螺距的数量相同时，按照预设要求开关激光直至雕刻完整段短螺旋线。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

获取所述短螺旋线已雕刻数量；

当所述已雕刻数量满足指定数量时，主轴停止旋转，则确认长螺旋线雕刻完毕。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

当所述已雕刻数量未满足所述指定数量时，则循环执行步骤S12-步骤S14，直至所述已雕刻数量满足所述指定数量。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述主轴同步脉冲为主轴编码器的零脉冲，或者由一个或多个主轴编码器产生的周向基准脉冲偏移后的脉冲。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述主轴同步脉冲的数量与所述螺距的数量相同时，按照预设要求开关激光直至雕刻完整段短螺旋线，之前所述方法还包括：

基于所述短螺旋线的起始位置添加加长段；

在雕刻所述短螺旋线的加长段时关激光，其中所述加长段为一个或多个圆周长度。

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