用于聲光偏轉器擊潰處理的激光系統(tǒng)和方法
【專利說明】用于聲光偏轉器擊潰處理的激光系統(tǒng)和方法
[0001]相關申請案的交互參考
[0002]本申請案基于35U.S.C.§ 119(e)條款主張2013年3月15日所提申的美國臨時申請案號61/791，361的權益，在此將其全體一并整合參考。
技術領域
[0003]本揭示大體上關于激光處理設備及使用該些設備處理工件的方法。
【背景技術】
[0004]激光處理一工件的一或更多材料內的特征(例如，通孔、盲孔、溝渠、擊潰、切口和其它特征)可使用例如激光功率、脈沖重復頻率(PRF)、脈沖能量、脈沖寬度、一口大小和其它參數(shù)的參數(shù)來處理。在許多激光處理應用中，用以形成一特征的速度或效率和最后形成的特征質量可能對這類處理參數(shù)非常敏感。
[0005]在復合運動激光處理機器中的范例性應用是處理該“擊潰”特征:激光切割由序列式線性或環(huán)形弧段所構成的線條。典型地，這類處理是通過以一固定速度沿著一要求軌道來移動該制程射束來完成。對于一給予激光功率和脈沖重復頻率而言，這個提供該工件表面一致性流量和一口大小(bite size)。
[0006]然而，它是可能在處理擊潰時超過一復合運動系統(tǒng)的動力限制(例如，線性臺階加速度或速度、或電流驅動式掃描場)。例如，對于某些擊潰速度而言，一反向擊潰可輕易地產(chǎn)生超越該系統(tǒng)能力的高峰線性臺階加速度。

【發(fā)明內容】

[0007]如同在此所述范例的本揭示實施例強調上述限制及與激光處理一工件中的擊潰及其它特征的傳統(tǒng)方法有關的其它限制。某些實施例優(yōu)化或改善該些擊潰或其它特征的處理速度以避免超過該激光系統(tǒng)的驅動限制。
[0008]在一實施例中，一激光處理系統(tǒng)分割對應至該工件上或之中欲處理的多個特征的激光處理命令成為程序段。激光處理參數(shù)和射束軌道被仿真以決定該些程序段中每一個的最大處理速度。該激光處理系統(tǒng)選取用于處理該工件上或之中的多個特征的最大處理速度中之一者或更多。
[0009]在一實施例中，該些最大處理速度中之一最慢處理速度被使用以處理該多個特征中的每一個。在另一實施例中，每一個連續(xù)性擊潰序列是使用一不同處理速度來處理。在其它實施例中，每一個程序段是使用它相對應最大處理速度來處理。
[0010]額外觀點和優(yōu)勢會顯而易見于參考該些附圖所進行的下列較佳實施例詳細說明之中。
【附圖說明】
[0011]圖1根據(jù)本揭不一實施例略不一激光處理設備。
[0012]圖2略示與圖1所示設備的各種組件或系統(tǒng)有關的掃描場。
[0013]圖3和圖4根據(jù)本揭示某些實施例圖標通過掃描與一工件有關的射束位置所產(chǎn)生的斑點圖案。
[0014]圖5是略示形成圖4所示斑點圖案的程序實施例曲線圖。
[0015]圖6根據(jù)某些實施例略示分割成程序段的多個擊潰序列。
[0016]圖7根據(jù)各種實施例略示針對相對應擊潰序列的多個程序段所選取速度的范例性時間圖。
[0017]圖8根據(jù)一實施例略示將橫跨在與不同脈沖期或脈沖重復頻率有關的序列式程序段的脈沖同步化。
[0018]圖9根據(jù)一實施例略不聲光偏轉器延遲時序調整。
[0019]圖10根據(jù)一實施例圖標一振幅命令數(shù)據(jù)串流。
【具體實施方式】
[0020]范例性實施例是參考該些附圖來描述于下。許多不同的形式和實施例是可行而不偏離本發(fā)明精神及教示，因此，本揭示不應被建構成為在此所提出范例性實施例的限制。更確切地說，這些范例性實施例被提供以使得本揭示會是完善又完整，且會將本發(fā)明范圍傳達給那些熟知此項技術的人士。在該些圖式中，組件尺寸及相對尺寸也許基于清晰起見而被夸大。在此所使用的術語只是基于描述特定范例性實施例目的，并無意成為限制用。如在此所使用地，除非該內文清楚地另有所指，否則該單數(shù)形式“一” (“a”)、“一個”(“an”)和“該”(“the”)是意欲將該些復數(shù)形式也納入。會進一步了解到該些術語“包含”(“comprises”)及/或“包括”(“comprising”)在使用于本說明書時，表示所述特征、整數(shù)、步驟、操作、構件及/或組件的存在，但不排除一或更多其它特征、整數(shù)、步驟、操作、構件、組件及/或其族群的存在或增加。除非另有所示，陳述時，一值范圍包含該范圍的上下限及其間的任何子范圍。
[0021]如在此所使用地，該術語“脈沖重復頻率”或“PRF”可由它相反的脈沖期(PP)或脈沖間期(IPP)表示。典型地，機器用戶參考至脈沖重復頻率，但是一功率控制或其它配置可示為脈沖期。因此，該二術語在本討論所在處是互換性地使用。
[0022]1.范例性系統(tǒng)概要
[0023]參考至圖1，一激光處理設備100被架構以通過導引一激光脈沖射束105沿著一路徑P來撞擊在工件102上以在工件102的一或更多材料內形成擊潰及其它特征(例如，通孔、盲孔、溝渠和切口)。特征可通過控制該激光處理設備100來執(zhí)行一繞線動作及/或其它壓型動作(例如，一沖擊鉆孔動作、一圓鋸鉆孔動作、一削割動作和一切割動作)而被形成，其中，每一個壓型動作可包含一或更多步驟。如所示地，該激光處理設備100可包含一激光系統(tǒng)104、一厚塊106、一工件定位系統(tǒng)108、一射束定位系統(tǒng)110和一射束調變系統(tǒng)112。雖未圖標，但是該激光處理設備100可進一步包含一或更多補充系統(tǒng)(例如，光學儀器、反射鏡、分束器、擴束器及/或射束瞄準器)以架構來塑形、擴大、聚焦、反射及/或瞄準沿著該路徑P的任何點的激光脈沖射束105。在一實施例中，一組的一或更多補充系統(tǒng)可被稱之為一 “光學儀器系列”。
[0024]在一實施例中，該工件定位系統(tǒng)108、射束定位系統(tǒng)110和射束調變系統(tǒng)112中的一者或更多或全部的操作可被控制以改變該激光脈沖射束105撞擊在該工件102上的所在位置(也就是，相對于該工件102的射束位置)。此外，或在其它實施例中，該工件定位系統(tǒng)108、射束定位系統(tǒng)110和射束調變系統(tǒng)112中的一者或更多或全部的操作可被控制以隨著該工件的相關射束位置變化來改變該速度及/或加速度。
[0025]該激光系統(tǒng)104可被架構以產(chǎn)生激光脈沖射束105。在該射束105內的激光脈沖可例如具有在該紅外線、可見光或紫外線光譜中的一波長。例如，在該射束105內的激光脈沖可具有例如1064奈米、532奈米、355奈米、266奈米和雷同者的波長。在該射束105內的激光脈沖大體上可以自約20千赫至約2000千赫范圍內的脈沖重復頻率來產(chǎn)生。然而，會理解到該脈沖重復頻率可小于20千赫或大于2000千赫。例如，鎖模激光可操作高達200兆赫。
[0026]該厚塊106可被提供做為能夠適當?shù)鼗蛴欣刂卧摴ぜ?02的任何厚塊。在一實施例中，該厚塊106可被提供做為一真空厚塊、一靜電厚塊、一機械厚塊，或雷同者或其全士么云口口 ο
[0027]該工件定位系統(tǒng)108被架構以沿著平行于一 X軸、Y軸及/或Z軸(其中，該Z軸是至少實質上垂直于該厚塊106的表面，且其中，該X軸、Y軸和Z軸彼此間是互為正交)的一或更多方向來轉換支撐該工件102的厚塊106，以在該X軸、Y軸及/或Z軸，或雷同者或其結合中的一者或更多者周圍旋轉該厚塊106ο在一實施例中，該工件定位系統(tǒng)108可包含一或更多臺階以架構來如上所述地移動該厚塊。當一工件102是由該厚塊106所支撐時，該工件定位系統(tǒng)108可被操作以移動或掃描在一第一掃描場(例如，如圖2所不的第一掃描場200)內相對于該路徑P的工件102 (例如，沿著該X軸和Y軸)。在一實施例中，該工件定位系統(tǒng)108可被操作以沿著該X軸的任何方向上掃描該工件102自約400至約700毫米(例如，大約635毫米)范圍內的一距離，以沿著該Y軸的任何方向上掃描該工件102自約400至約700毫米(例如，大約533毫米)范圍內的一距離，或其結合。
[0028]該射束定位系統(tǒng)110被架構以偏轉、反射、折射、繞射、或雷同者或其結合，該激光脈沖射束105掃描在一第二掃描場(例如圖2所不的第二掃描場202)內相對于該工件的射束位置。在一實施例中，該射束定位系統(tǒng)110可被操作以沿著該X軸的任何方向上掃描該射束位置自約I毫米至約50毫米(例如，大約30毫米)范圍內的一距離，以沿著該Y軸的任何方向上掃描該射束位置自約I毫米至約50毫米(例如，大約30毫米)范圍內的一距離，或其結合。大體上，操作該射束定位系統(tǒng)110可被控制以大于該工件定位系統(tǒng)108可掃描該第一掃描場200內的工件102那個的速度及/或加速度來掃描相對于該工件102的射束位置。在所示實施例中，該射束定位系統(tǒng)110包含置于該路徑P內的電流式反射鏡(galvos)對IlOa和IlOb0該電流式反射鏡對IlOaUlOb被架構來旋轉(例如，在該X軸或Y軸周圍)，借以偏轉該路徑P并掃描該第二掃描場202內的射束位置。然而，會理解到該射束定位系統(tǒng)110可以任何其它合適或有利方式來架構。
[0029]該射束調變系統(tǒng)112被架構以偏轉、反射、折射、繞射、或雷同者或其結合，該激光脈沖射束掃描在一第三掃描場(例如，圖2所示的第三掃描場204)內相對于該工件102的射束位置。在一實施例中，該射束調變系統(tǒng)110可被操作以沿著該X軸的任何方向上掃描該射束位置自約0.05毫米至約0.2毫米(例如，大約0.1毫米)范圍內的一距離，以沿著該Y軸的任何方向上掃描該射束位置自約0.05毫米至約0.2毫米(例如，大約0.1毫米)范圍內的一距離，或其結合。那些熟知此項技術的人士會理解到這些范圍是提供做為范例說明，且可在較小或較大范圍內掃描該射束位置。大體上，操作該射束調變系統(tǒng)112可被控制以大于該射束定位系統(tǒng)110可掃描該第二掃描場內的射束位置那個的速度及/或加速度來掃描相對