一种激光打孔方法及系统.pdf

1、10申请公布号CN102107332A43申请公布日20110629CN102107332ACN102107332A21申请号200910189291222申请日20091223B23K26/3820060171申请人深圳市大族激光科技股份有限公司地址518000广东省深圳市南山区高新技术园北区新西路9号72发明人高云峰田社斌董林华朱云峰张建群彭金明74专利代理机构深圳中一专利商标事务所44237代理人张全文54发明名称一种激光打孔方法及系统57摘要本发明适用于激光打孔，提供了一种激光打孔方法及系统，所述方法包括以下步骤实时采集机床的注入功率；根据所述注入功率和预先设定的激光脉冲宽度的参数调制

2、激光脉冲宽度，所述预先设定的激光脉冲宽度的参数包括激光脉冲的频率FSET和激光脉冲的占空比DSET；根据调制后的激光脉冲宽度进行打孔。所述激光打孔系统包括采集模块、调制模块和打孔模块，以实现所述激光打孔方法。本发明用机床的注入功率调制激光脉冲宽度，激光脉冲宽度的变化与注入功率的变化成线性关系。机床打孔过程中可以根据打孔要求实时修改激光脉冲的宽度，使激光脉冲的功率随打孔要求变化，达到调制打孔的目的，打孔质量高、速度快。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书3页附图1页CN102107335A1/1页21一种激光打孔方法，其特征在于，包括以下步骤实时采集

3、机床的注入功率；根据所述注入功率和预先设定的激光脉冲宽度的参数调制激光脉冲宽度，所述预先设定的激光脉冲宽度的参数包括激光脉冲的频率FSET和激光脉冲的占空比DSET；根据调制后的激光脉冲宽度进行打孔。2如权利要求1所述的激光打孔方法，其特征在于，所述注入功率由注入功率电压信号PV表示，所述注入功率电压信号PV为010V中的某一值。3如权利要求2所述的激光打孔方法，其特征在于，所述根据所述注入功率电压信号PV和预先设定的激光脉冲宽度的参数调制激光脉冲宽度的步骤具体为根据以下公式调制激光脉冲宽度，激光脉冲的占空比DSET保持不变；FOUTFSETPV/10，其中FOUT为调制后的激光脉冲的频率，调

4、制后的激光脉冲宽度的参数为激光脉冲的占空比DSET和调制后的激光脉冲的频率FOUT。4如权利要求2所述的激光打孔方法，其特征在于，所述根据所述注入功率电压信号PV和预先设定的激光脉冲宽度的参数调制激光脉冲宽度的步骤具体为根据以下公式调制激光脉冲宽度，激光脉冲的频率FSET保持不变；DOUTDSETPV/10，其中DOUT为调制后的激光脉冲的占空比，调制后的激光脉冲宽度的参数为激光脉冲的频率FSET和调制后的激光脉冲的占空比DOUT。5如权利要求2所述的激光打孔方法，其特征在于，在所述实时采集机床的注入功率电压信号PV的同时，所述方法还包括以下步骤实时采集机床的电子光闸的控制信号；当采集到所述电

5、子光闸“开”的控制信号时，执行所述根据所述注入功率电压信号PV和预先设定的激光脉冲宽度的参数调制激光脉冲宽度的步骤。6一种激光打孔系统，其特征在于，所述系统包括采集模块，用于实时采集机床的注入功率；调制模块，用于根据所述注入功率和预先设定的激光脉冲宽度的参数调制激光脉冲宽度，所述预先设定的激光脉冲宽度的参数包括激光脉冲的频率FSET和激光脉冲的占空比DSET；打孔模块，用于根据调制后的激光脉冲宽度进行打孔。7如权利要求6所述的激光打孔系统，其特征在于，所述注入功率由注入功率电压信号PV表示，所述注入功率电压信号PV为010V中的某一值。8如权利要求7所述的激光打孔系统，其特征在于，所述系统还包

6、括电子光闸；所述采集模块还用于实时采集所述电子光闸的控制信号，当采集到所述电子光闸“开”的控制信号时，控制所述调制模块根据所述注入功率电压信号PV和预先设定的激光脉冲宽度的参数调制激光脉冲宽度。9如权利要求68中任何一项所述的激光打孔系统，其特征在于，所述系统还包括激光器控制面板，所述激光器控制面板设置一个调制频率选择按键和一个调制占空比选择按键。权利要求书CN102107332ACN102107335A1/3页3一种激光打孔方法及系统技术领域0001本发明属于激光加工技术，尤其涉及一种激光打孔方法及系统。背景技术0002激光打孔具有精度高、速度快、成本低等优点，已广泛应用于现代制造。激光打孔

7、是一个激光和物质相互作用的热物理过程，打孔的质量是由激光光束特性和物质的热物理特性决定。激光打孔以激光脉冲打孔为主，现有激光打孔机产生的激光脉冲的频率、占空比和功率均由手工设置，打孔过程中这些参量保持不变，也就是说，打孔过程中，激光脉冲的平均功率和瞬间功率是固定的，这样容易爆孔，打孔质量低、速度慢。发明内容0003本发明实施例的目的在于提供一种打孔质量高、速度快的激光打孔方法及系统，旨在解决现有打孔方法及系统容易爆孔，打孔质量低、速度慢的问题。0004本发明实施例是这样实现的，一种激光打孔方法，包括以下步骤0005实时采集机床的注入功率；0006根据所述注入功率和预先设定的激光脉冲宽度的参数调

8、制激光脉冲宽度，所述预先设定的激光脉冲宽度的参数包括激光脉冲的频率FSET和激光脉冲的占空比DSET；0007根据调制后的激光脉冲宽度进行打孔。0008本发明实施例另一目的是这样实现的，一种激光打孔系统，包括0009采集模块，用于实时采集机床的注入功率；0010调制模块，用于根据所述注入功率和预先设定的激光脉冲宽度的参数调制激光脉冲宽度，所述预先设定的激光脉冲宽度的参数包括激光脉冲的频率FSET和激光脉冲的占空比DSET；0011打孔模块，用于根据调制后的激光脉冲宽度进行打孔。0012激光光束特性包括激光的波长、光束发散角、聚焦状态以及脉冲宽度。本发明通过改变激光脉冲的宽度，激光脉冲宽度的变化

9、使激光光束的特性跟随改变，从而改善激光打孔的质量。本发明实施例用机床的注入功率调制激光脉冲宽度，激光脉冲宽度由机床的注入功率决定，脉冲宽度的变化与注入功率的变化成线性关系。机床打孔过程中可以根据打孔要求实时修改激光脉冲的宽度，使激光脉冲的功率随打孔要求变化，达到调制打孔的目的，打孔质量高、速度快。激光打孔系统包括采集模块、调制模块和打孔模块，以实现本激光打孔方法。附图说明0013图1是本发明实施例提供的激光打孔系统的模块图。说明书CN102107332ACN102107335A2/3页4具体实施方式0014为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步

10、详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。0015实施例一0016本实施例提供的激光打孔方法为调制频率打孔方式。所述方法包括以下步骤实时采集机床的注入功率；根据所述注入功率和预先设定的激光脉冲宽度的参数调制激光脉冲宽度，所述预先设定的激光脉冲宽度的参数包括激光脉冲的频率FSET和激光脉冲的占空比DSET；根据调制后的激光脉冲宽度进行打孔。所述注入功率和激光脉冲宽度的参数因加工工件如钢板或铝板的不同而不同。所述注入功率由注入功率电压信号PV表示，所述注入功率电压信号PV为010V中的某一值。所述激光脉冲宽度的参数包括频率和占空比，本实施例中激光脉冲的频率的

11、变化与机床的注入功率的变化成线性关系。调制频率时，激光脉冲的占空比DSET保持不变，FOUTFSETPV/10，其中FOUT为调制后的激光脉冲的频率，调制后的激光脉冲宽度的参数为激光脉冲的占空比DSET和调制后的激光脉冲的频率FOUT。在所述实时采集机床的注入功率电压信号PV的同时，实时采集机床的电子光闸的控制信号；当采集到所述电子光闸“开”的控制信号时，执行所述根据所述注入功率电压信号PV和预先设定的激光脉冲宽度的参数调制激光脉冲宽度的步骤。因此可由机床的注入功率调制激光脉冲的频率。0017本实施例还提供一种激光打孔系统，所述系统包括采集模块1，用于实时采集机床的注入功率；调制模块2，用于根

12、据所述注入功率和预先设定的激光脉冲宽度的参数调制激光脉冲宽度，所述预先设定的激光脉冲宽度的参数包括激光脉冲的频率FSET和激光脉冲的占空比DSET；打孔模块3，用于根据调制后的激光脉冲宽度进行打孔。所述注入功率由注入功率电压信号PV表示，所述注入功率电压信号PV为010V中的某一值。所述系统还包括电子光闸；所述采集模块1还用于实时采集所述电子光闸的控制信号，当采集到所述电子光闸“开”的控制信号时，控制所述调制模块2根据所述注入功率电压信号PV和预先设定的激光脉冲宽度的参数调制激光脉冲宽度。所述系统还包括激光器控制面板，所述激光器控制面板设置一个调制频率选择按键和一个调制占空比选择按键。0018

13、实施例二0019本实施例提供的激光打孔方法为调制占空比打孔方式。所述方法包括以下步骤实时采集机床的注入功率；根据所述注入功率和预先设定的激光脉冲宽度的参数调制激光脉冲宽度，所述预先设定的激光脉冲宽度的参数包括激光脉冲的频率FSET和激光脉冲的占空比DSET；根据调制后的激光脉冲宽度进行打孔。所述注入功率和激光脉冲宽度的参数因加工工件如钢板或铝板的不同而不同。所述注入功率由注入功率电压信号PV表示，所述注入功率电压信号PV为010V中的某一值。所述激光脉冲宽度的参数包括频率和占空比，本实施例中激光脉冲的占空比的变化与机床的注入功率的变化成线性关系。调制占空比时，激光脉冲的频率FSET保持不变；D

14、OUTDSETPV/10，其中DOUT为调制后的激光脉冲的占空比，调制后的激光脉冲宽度的参数为激光脉冲的频率FSET和调制后的激光脉冲的占空比DOUT。在所述实时采集机床的注入功率电压信号PV的同时，实时采集机床的电子光闸的控制信号；当采集到所述电子光闸“开”的控制信号时，执行所述根据所述注说明书CN102107332ACN102107335A3/3页5入功率电压信号PV和预先设定的激光脉冲宽度的参数调制激光脉冲宽度的步骤。因此可由机床的注入功率调制激光脉冲的占空比。0020本实施例还提供一种激光打孔系统，所述系统包括采集模块1，用于实时采集机床的注入功率；调制模块2，用于根据所述注入功率和预

15、先设定的激光脉冲宽度的参数调制激光脉冲宽度，所述预先设定的激光脉冲宽度的参数包括激光脉冲的频率FSET和激光脉冲的占空比DSET；打孔模块3，用于根据调制后的激光脉冲宽度进行打孔。所述注入功率由注入功率电压信号PV表示，所述注入功率电压信号PV为010V中的某一值。所述系统还包括电子光闸；所述采集模块1还用于实时采集所述电子光闸的控制信号，当采集到所述电子光闸“开”的控制信号时，控制所述调制模块2根据所述注入功率电压信号PV和预先设定的激光脉冲宽度的参数调制激光脉冲宽度。所述系统还包括激光器控制面板，所述激光器控制面板设置一个调制频率选择按键和一个调制占空比选择按键。0021调制频率打孔和调制占空比打孔两种方式是利用机床的注入功率调制激光脉冲的宽度，从而改善激光脉冲打孔的效果。打孔时激光脉冲的平均功率和固定功率可以调制，不易爆孔，打孔质量高、速度快。所述激光器控制面板设置一个调制频率选择按键和一个调制占空比选择按键，根据不同需要，选择其中一种打孔方式。0022以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。说明书CN102107332ACN102107335A1/1页6图1说明书附图CN102107332A