用于聲光偏轉(zhuǎn)器行進(jìn)減少的聲光偏轉(zhuǎn)器工具安裝的激光系統(tǒng)和方法
【專利說(shuō)明】用于聲光偏轉(zhuǎn)器行進(jìn)減少的聲光偏轉(zhuǎn)器工具安裝的激光系統(tǒng)和方法
[0001]相關(guān)申請(qǐng)案的交互參考
[0002]本申請(qǐng)案基于35 U.S.C.§ 119(e)條款主張2013年3月15日所提申的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)案號(hào)61/791，656和2013年3月15日所提申的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)案號(hào)61/791，160的權(quán)益，在此將其兩者全體一并整合參考。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本揭示大體上關(guān)于激光處理設(shè)備及使用該些設(shè)備處理工件的方法。
【背景技術(shù)】
[0004]—種用于微機(jī)械制造一工件的激光處理系統(tǒng)可包含用以產(chǎn)生脈沖來(lái)處理一工件中特征的激光源，及用以給予一激光射束斑點(diǎn)位置沿著與該工件表面有關(guān)的處理軌道產(chǎn)生一第一相對(duì)移動(dòng)的電流驅(qū)動(dòng)式(galvo)子系統(tǒng)。該激光處理系統(tǒng)也可包含一聲光偏轉(zhuǎn)器(AOD)子系統(tǒng)以提供例如電流驅(qū)動(dòng)式錯(cuò)誤位置校正、光柵掃描、功率調(diào)變及/或抖動(dòng)。該聲光偏轉(zhuǎn)器子系統(tǒng)可包含一聲光偏轉(zhuǎn)器和電光偏轉(zhuǎn)器結(jié)合。
[0005]透過(guò)第三濾波產(chǎn)生聲光偏轉(zhuǎn)器命令可產(chǎn)生聲光偏轉(zhuǎn)器偏差超越一要求或可用聲光偏轉(zhuǎn)器操作范圍的結(jié)果。這個(gè)可發(fā)生在例如程序特征間的移動(dòng)是非常快速(在一高特征間速度下)之時(shí)。大體上，可期待維持高特征間射束速度以改善生產(chǎn)能力，而聲光偏轉(zhuǎn)器偏差限制仍可正常地限制這些速度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]如同在此所述范例的本揭示實(shí)施例強(qiáng)調(diào)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(guān)的其它限制。如下所述地，某些實(shí)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(guò)該激光系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)限制。
[0007]在某些實(shí)施例中，激光系統(tǒng)和方法在每一個(gè)壓型動(dòng)作前和后插入一安裝時(shí)間。一高峰聲光偏轉(zhuǎn)器偏差[在一第三濾波器構(gòu)造內(nèi)]大體上發(fā)生在特征間移動(dòng)和壓型移動(dòng)之間的速度轉(zhuǎn)換處。本轉(zhuǎn)換發(fā)生于壓型前(在趨近該壓型位置的時(shí)候)和壓型后(在自該已完成壓型位置離開(kāi)至下一位置的時(shí)候)兩者。通過(guò)在每一個(gè)壓型期結(jié)尾添加一安裝延遲，該聲光偏轉(zhuǎn)器偏差被允許設(shè)定成一較低值。這個(gè)接著允許較高壓型間速度(提供高生產(chǎn)能力)而仍將該聲光偏轉(zhuǎn)器行進(jìn)偏差保持在該系統(tǒng)的聲光偏轉(zhuǎn)器架構(gòu)界限內(nèi)。
[0008]額外觀點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)會(huì)顯而易見(jiàn)于參考該些附圖所進(jìn)行的下列較佳實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明中。
【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1根據(jù)本揭不一實(shí)施例略不一激光處理設(shè)備。
[0010]圖2略示與圖1所示設(shè)備的各種組件或系統(tǒng)有關(guān)的掃描場(chǎng)。
[0011]圖3和圖4根據(jù)本揭示某些實(shí)施例圖標(biāo)通過(guò)掃描與一工件有關(guān)的射束位置所產(chǎn)生的斑點(diǎn)圖案。
[0012]圖5略示形成圖4所示斑點(diǎn)圖案的程序?qū)嵤├?br>[0013]圖6根據(jù)一實(shí)施例略不一第三輪廓顯現(xiàn)子系統(tǒng)。
[0014]圖7根據(jù)一實(shí)施例圖標(biāo)針對(duì)速度變化的第三濾波器響應(yīng)。
[0015]圖8根據(jù)一實(shí)施例圖標(biāo)一范例性瞬變聲光偏轉(zhuǎn)器命令以響應(yīng)射束速度的步階變化。
[0016]圖9根據(jù)一實(shí)施例圖標(biāo)在特征處理期間的激光發(fā)射背景中的安裝程序。
[0017]圖10根據(jù)一實(shí)施例略示一環(huán)形工具圖案射束路徑。
【具體實(shí)施方式】
[0018]范例性實(shí)施例是參考該些附圖來(lái)描述于下。許多不同的形式和實(shí)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(yīng)被建構(gòu)成為在此所提出范例性實(shí)施例的限制。更確切地說(shuō)，這些范例性實(shí)施例被提供以使得本揭示會(huì)是完善又完整，且會(huì)將本發(fā)明范圍傳達(dá)給那些熟知此項(xiàng)技術(shù)的人士。在該些圖式中，組件尺寸及相對(duì)尺寸也許基于清晰起見(jiàn)而被夸大。在此所使用的術(shù)語(yǔ)只是基于描述特定范例性實(shí)施例目的，并無(wú)意成為限制用。如在此所使用地，除非該內(nèi)文清楚地另有所指，否則該單數(shù)形式「一」(“a”)、「一個(gè)」(“an”)和「該」(“the”)是意欲將該些多個(gè)形式也納入。會(huì)進(jìn)一步了解到該些術(shù)語(yǔ)「包含」(“comprises”)及/或「包括」(“comprising”)在使用于本說(shuō)明書時(shí)，表示所述特征、整數(shù)、步驟、操作、構(gòu)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(gòu)件、組件及/或其族群的存在或增加。除非另有所示，陳述時(shí)，一值范圍包含該范圍的上下限及其間的任何子范圍。
[0019]如上所述地，透過(guò)第三濾波產(chǎn)生聲光偏轉(zhuǎn)器命令可產(chǎn)生聲光偏轉(zhuǎn)器偏差超越一要求或可用聲光偏轉(zhuǎn)器操作范圍的結(jié)果。這個(gè)可發(fā)生在例如程序特征間的移動(dòng)是非?？焖?在一高特征間速度下)之時(shí)。大體上，可期待維持高特征間射束速度以改善生產(chǎn)能力，而聲光偏轉(zhuǎn)器偏差限制仍可正常地限制這些速度。
[0020]為了避免或減少第三濾波所強(qiáng)加的程序速度限制，在此所揭示的某些實(shí)施例在每一個(gè)壓型動(dòng)作前和后插入一安裝時(shí)間。如上所述地，該高峰聲光偏轉(zhuǎn)器偏差發(fā)生在特征間移動(dòng)(典型地為高速度)和壓型移動(dòng)(典型地為較低速度)之間的速度轉(zhuǎn)換處。本轉(zhuǎn)換發(fā)生于壓型前(在趨近該壓型位置的時(shí)候)和壓型后(在自該完成壓型位置離開(kāi)至下一位置的時(shí)候)兩者。通過(guò)在每一個(gè)壓型期結(jié)尾添加一安裝延遲，該聲光偏轉(zhuǎn)器偏差被允許設(shè)定成一較低值。接著允許較高壓型間速度(提供高生產(chǎn)能力)而仍將該聲光偏轉(zhuǎn)器行進(jìn)偏差保持在該系統(tǒng)的聲光偏轉(zhuǎn)器架構(gòu)界限內(nèi)。
[0021 ] 在下述某些實(shí)施例中，一種以一壓型速度和軌道進(jìn)行安裝的方法是非常適用于該聲光偏轉(zhuǎn)器行進(jìn)減少安裝。這個(gè)可用于例如處理具有大直徑或速度的壓型軌道之時(shí)，其可產(chǎn)生它自己大的聲光偏轉(zhuǎn)器瞬變，即使以零速度留在該特征位置處亦然。
[0022]在討論范例性聲光偏轉(zhuǎn)器工具安裝實(shí)施例及用于以壓型速度和軌道進(jìn)行安裝的范例性實(shí)施例之前，一范例性激光處理設(shè)備及范例性第三輪廓顯現(xiàn)實(shí)施例被提供。
[0023]1.范例件系統(tǒng)概要
[0024]參考至圖1，一激光處理設(shè)備100被架構(gòu)以通過(guò)導(dǎo)引一激光脈沖射束105沿著一路徑P來(lái)撞擊在工件102上以在工件102的一或更多材料內(nèi)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(guò)控制該激光處理設(shè)備100來(lái)執(zhí)行一繞線動(dòng)作及/或其它壓型動(dòng)作(例如，一沖擊鉆孔動(dòng)作、一圓鋸鉆孔動(dòng)作、一削割動(dòng)作和一切割動(dòng)作)而被形成，其中，每一個(gè)壓型動(dòng)作可包含一或更多步驟。如所示地，該激光處理設(shè)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(diào)變系統(tǒng)112。雖未圖標(biāo)，但是該激光處理設(shè)備100可進(jìn)一步包含一或更多補(bǔ)充系統(tǒng)(例如，光學(xué)儀器、反射鏡、分束器、擴(kuò)束器及/或射束瞄準(zhǔn)器)以架構(gòu)來(lái)塑形、擴(kuò)大、聚焦、反射及/或瞄準(zhǔn)沿著該路徑P的任何點(diǎn)的激光脈沖射束105。在一實(shí)施例中，一組的一或更多補(bǔ)充系統(tǒng)可被稱之為一 “光學(xué)系統(tǒng)系列”。
[0025]在一實(shí)施例中，該工件定位系統(tǒng)108、射束定位系統(tǒng)110和射束調(diào)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?cè)摷す饷}沖射束105撞擊在該工件102 (也就是，相對(duì)于該工件102的射束位置)上的所在位置。此外，或在其它實(shí)施例中，該工件定位系統(tǒng)108、射束定位系統(tǒng)110和射束調(diào)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(guān)射束位置變化來(lái)改變?cè)撍俣燃?或加速度。
[0026]該激光系統(tǒng)104可被架構(gòu)以產(chǎn)生激光脈沖射束105。在該射束105內(nèi)的激光脈沖可例如具有在該紅外線、可見(jiàn)光或紫外線光譜中的一波長(zhǎng)。例如，在該射束105內(nèi)的激光脈沖可具有例如1064納米、532納米、355納米、266納米和雷同者的波長(zhǎng)。在該射束105內(nèi)的激光脈沖大體上可以自約20千赫至約2000千赫范圍內(nèi)的脈沖重復(fù)頻率(PRF)來(lái)產(chǎn)生的。然而，會(huì)理解到該脈沖重復(fù)頻率可小于20千赫或大于2000千赫。例如，鎖模激光的操作可尚達(dá)200兆赫。
[0027]該厚塊106可被提供做為能夠適當(dāng)?shù)鼗蛴欣刂卧摴ぜ?02的任何厚塊。在一實(shí)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(jī)械厚塊，或雷同者或其全士么云口口 ο
[0028]該工件定位系統(tǒng)108被架構(gòu)以沿著平行于一 X軸、Y軸及/或Z軸(其中，該Z軸系至少實(shí)質(zhì)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(lái)轉(zhuǎn)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(jié)合中的一者或更多者周圍旋轉(zhuǎn)該厚塊106ο在一實(shí)施例中，該工件定位系統(tǒng)108可包含一或