一種玻璃激光雕刻方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種玻璃激光雕刻方法及裝置，具體涉及一種采用三維平臺(tái)進(jìn)行動(dòng)態(tài)聚焦實(shí)現(xiàn)玻璃正刻、內(nèi)刻和背刻的玻璃激光雕刻裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有技術(shù)已廣泛利用激光在大平面平板玻璃體內(nèi)的任意位置進(jìn)行高精度的雕刻的技術(shù)。如申請(qǐng)?zhí)枮?01210291057.2的發(fā)明專利《大幅面激光內(nèi)雕機(jī)》公開了一種大幅面激光內(nèi)雕機(jī)，包括床身及設(shè)于床身兩側(cè)的Y軸軌道和通過(guò)支架能沿Y軸軌道滑動(dòng)的X軸軌道，X軸軌道上設(shè)有激光加工頭，激光加工頭上設(shè)有測(cè)量頭朝下的百分表，床身上鋪設(shè)有多根互相平行且設(shè)有滑槽的基條，基條和X軸軌道平行，由基條鋪設(shè)而成的床面上設(shè)有多塊支承板，多塊支承板分布成矩陣狀，每塊支承板靠近其四個(gè)角處各設(shè)有一個(gè)Z向調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，四個(gè)Z向調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)兩兩對(duì)稱設(shè)置，Z向調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的底部插在基條的滑槽內(nèi)。上述內(nèi)雕機(jī)通過(guò)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)改變支承板調(diào)節(jié)玻璃面板在Z軸方向的高度，使激光加工頭實(shí)現(xiàn)在玻璃體中的聚焦點(diǎn)位置的改變。上述現(xiàn)有技術(shù)普遍存在以下問(wèn)題:1)在雕刻大面積的三維圖案時(shí)，采用分區(qū)雕刻的方法，會(huì)產(chǎn)生明顯的拼縫痕跡，影響雕刻質(zhì)量；2)由于大面積玻璃面板并不是厚度均勻的，無(wú)法在雕刻過(guò)程中根據(jù)玻璃厚度變化在三維坐標(biāo)體系內(nèi)實(shí)時(shí)精確定位；3)同時(shí)由于支承板的存在，阻擋了支撐板位置上背刻的實(shí)現(xiàn)，明顯影響了雕刻質(zhì)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種玻璃激光雕刻方法及裝置，以便于解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問(wèn)題。
[0004]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的具體解決方案提供了一種玻璃激光雕刻方法，通過(guò)改變激光振鏡在三維坐標(biāo)軸之內(nèi)的位置，在平板玻璃正面、反面和內(nèi)部形成損傷點(diǎn)，完成待雕刻圖案像素點(diǎn)的雕刻，包括以下步驟:
[0005]在待雕刻區(qū)域內(nèi)設(shè)定一個(gè)二維坐標(biāo)軸，并在二維坐標(biāo)軸的基礎(chǔ)上設(shè)定多個(gè)定位點(diǎn)，再將每個(gè)定位點(diǎn)在平面坐標(biāo)軸的坐標(biāo)編譯成一個(gè)二維矩陣；
[0006]設(shè)定待雕刻分區(qū)，所述待雕刻分區(qū)以二維矩陣中任一個(gè)定位點(diǎn)A[x][y]為中心點(diǎn)，以相鄰的坐標(biāo)點(diǎn) A[x-1] [y-l]、A[x-l] [y+l]、A[x+l] [y+1]和 A[x+1] [y_l]為頂點(diǎn)，組成一個(gè)四邊形的待雕刻分區(qū)；
[0007]控制激光振鏡依次遍歷二維矩陣的所有定位點(diǎn)A[x] [y]，當(dāng)激光振鏡到達(dá)每一個(gè)定位點(diǎn)A[x] [y]后，在以該定位點(diǎn)A[x] [y]為中心點(diǎn)的待雕刻分區(qū)內(nèi)完成該區(qū)域內(nèi)四分之一像素點(diǎn)的雕刻，隨后進(jìn)入下一個(gè)定位點(diǎn)進(jìn)行雕刻；
[0008]激光振鏡完成二維矩陣所有定位點(diǎn)A[x] [y]的待雕刻分區(qū)的雕刻，待雕刻圖案的所有像素點(diǎn)雕刻完成。
[0009]進(jìn)一步的，所述激光振鏡雕刻的四分之一像素點(diǎn)的排列方式為以定位點(diǎn)A[x] [y]為中心向待雕刻分區(qū)四個(gè)頂點(diǎn) A[x-1] [y-l]、A[x-l] [y+l]、A[x+l] [y+1]和 A[x+1] [y_l]方向遞減排列或離散式排列。
[0010]進(jìn)一步的，本發(fā)明的玻璃激光雕刻方法包括以下步驟:
[0011]在二維坐標(biāo)軸內(nèi)取任意多個(gè)點(diǎn)為測(cè)量點(diǎn)，再將每個(gè)測(cè)量點(diǎn)在平面坐標(biāo)軸的坐標(biāo)編譯成一個(gè)二維矩陣P [X] [y]；
[0012]在雕刻作業(yè)開始前或作業(yè)中，分別測(cè)得每一個(gè)測(cè)量點(diǎn)的玻璃高度和厚度；根據(jù)任一測(cè)量點(diǎn) P[x] [y]，以及周圍的四個(gè)頂點(diǎn) P[x-1] [y-1]、P[x_l] [y+1]、P[x+1] [y+1]和P[x+1] [y-1]的玻璃高度以及厚度；計(jì)算出待雕刻區(qū)域內(nèi)每一個(gè)位置的玻璃高度以及厚度；
[0013]在雕刻過(guò)程中，根據(jù)所述待雕刻區(qū)域的玻璃高度以及厚度在Z軸方向上改變激光振鏡的聚焦點(diǎn)在玻璃厚度中的位置，完成待雕刻分區(qū)像素點(diǎn)的雕刻。
[0014]進(jìn)一步的，所述平板玻璃放置在支架之上，所述支架上設(shè)置有數(shù)個(gè)支撐機(jī)構(gòu)，所述支撐機(jī)構(gòu)支撐固定平板玻璃。
[0015]進(jìn)一步的，在雕刻過(guò)程中，當(dāng)激光振鏡的移動(dòng)軌跡與支撐機(jī)構(gòu)的位置重合時(shí)，切換與激光聚焦點(diǎn)移動(dòng)軌跡位置重合的支撐機(jī)構(gòu)，使激光聚焦點(diǎn)能實(shí)現(xiàn)玻璃的背刻。
[0016]本發(fā)明還提供一種玻璃激光雕刻裝置，包括放置玻璃的支架4及設(shè)于支架4上X軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)、Y軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)和移動(dòng)工作臺(tái)，所述Y軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)置于X軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)之上，所述移動(dòng)工作臺(tái)設(shè)置于Y軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)之上，所述移動(dòng)工作臺(tái)上設(shè)置有激光發(fā)生器、透鏡組件和測(cè)量組件，所述透鏡組件包括正對(duì)激光發(fā)射器發(fā)射方向依次設(shè)置的擴(kuò)束鏡、激光振鏡和透鏡，所述激光振鏡安裝于第一移動(dòng)部件之上，所述第一移動(dòng)部件由第一電機(jī)驅(qū)動(dòng)，所述激光發(fā)射器的發(fā)射光在經(jīng)過(guò)擴(kuò)束鏡、激光振鏡和透鏡之后位于Z軸方向正對(duì)支架上的平板玻璃，所述測(cè)量組件包括測(cè)量部件，第二移動(dòng)部件和第二電機(jī)，所述測(cè)量部件位于Z軸方向正對(duì)支架上的平板玻璃，所述測(cè)量部件安裝于第二移動(dòng)部件之上，所述第二移動(dòng)部件由第二電機(jī)驅(qū)動(dòng)。
[0017]進(jìn)一步的，所述X軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)、Y軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)、第一電機(jī)和第二電機(jī)由計(jì)算機(jī)控制驅(qū)動(dòng)。
[0018]進(jìn)一步的，所述支架與水平面之間具有一夾角，所述夾角在O度到90度之間。
[0019]進(jìn)一步的，所述測(cè)量部件為接觸式開關(guān)或芯片開關(guān)中的一種。
[0020]進(jìn)一步的，所述支架4上設(shè)置有數(shù)個(gè)支撐機(jī)構(gòu)，所述支撐機(jī)構(gòu)支撐固定平板玻璃，所述支撐機(jī)構(gòu)包括兩個(gè)支撐部件，所述兩個(gè)支撐部件分別連接有氣動(dòng)部件，所述氣動(dòng)部件與控制單元連接。
[0021]本發(fā)明同現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)和有益效果:
[0022]1、本發(fā)明可實(shí)時(shí)調(diào)整激光聚焦點(diǎn)在三維坐標(biāo)軸內(nèi)的位置，實(shí)現(xiàn)大面積玻璃幕板的內(nèi)刻、背刻，自動(dòng)化程度高，具有較高精確度，保證玻璃內(nèi)刻、背刻圖案的準(zhǔn)確性和質(zhì)量。
[0023]2、采用二維矩陣設(shè)定激光聚焦點(diǎn)在X、Y軸上的定位點(diǎn)，以定位點(diǎn)為中心劃定待雕刻分區(qū)，激光聚焦點(diǎn)在到達(dá)每個(gè)定位點(diǎn)之后在該定位點(diǎn)的待雕刻分區(qū)雕刻四分之一部分的圖案，激光聚焦點(diǎn)遍歷完二維矩陣即可完成所有像素點(diǎn)的雕刻，解決大面積圖案雕刻的拼接問(wèn)題，提高了雕刻圖案的一致性和完整性。
[0024]3、激光聚焦點(diǎn)在雕刻每個(gè)待雕刻分區(qū)時(shí)，像素點(diǎn)以該待雕刻分區(qū)的定位點(diǎn)為中心，往四個(gè)頂點(diǎn)方向從密到疏有規(guī)則地排列，進(jìn)一步解決解決大面積圖案雕刻的拼接問(wèn)題，使像素點(diǎn)排列更規(guī)則，圖案拼接邊緣更融合。
[0025]4、本發(fā)明針對(duì)大面積玻璃幕板厚度不均勻?qū)е录す饩劢裹c(diǎn)無(wú)法在玻璃體內(nèi)精確定位的問(wèn)題，采用動(dòng)態(tài)補(bǔ)償算法，通過(guò)測(cè)量待雕刻區(qū)域四個(gè)頂點(diǎn)的厚度，計(jì)算出待雕刻區(qū)域的玻璃厚度，激光發(fā)生器根據(jù)玻璃厚度調(diào)整激光聚焦點(diǎn)在Z軸方向上的位置，實(shí)現(xiàn)精確定位。本發(fā)明可以適應(yīng)不同厚度的大面積玻璃面板，實(shí)時(shí)調(diào)整雕刻位置，達(dá)到玻璃體內(nèi)部精確內(nèi)刻、背刻的技術(shù)效果。
[0026]5、本發(fā)明支架上的玻璃支撐機(jī)構(gòu)括雙支撐部件，均分別由氣動(dòng)部件驅(qū)動(dòng)，通過(guò)控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)切換，保證玻璃在背刻過(guò)程中激光聚焦點(diǎn)不會(huì)被支撐支撐部件阻擋，提高了系統(tǒng)的可用性。
【附圖說(shuō)明】
[0027]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0028]圖1是本發(fā)明玻璃激光雕刻裝置的主視圖；
[0029]圖2是本發(fā)明玻璃激光雕刻裝置的正視圖；
[0030]圖3是本發(fā)明玻璃激光雕刻裝置的側(cè)視圖；
[0031]圖4是本發(fā)明激光發(fā)生器和透鏡組件的結(jié)構(gòu)圖；
[0032]圖5是本發(fā)明測(cè)量組件的結(jié)構(gòu)圖；
[0033]圖6是本發(fā)明支撐機(jī)構(gòu)的主視圖；
[0034]圖7是本發(fā)明二維矩陣的示意圖。
[0035]主要元件符號(hào)說(shuō)明:
[0036]移動(dòng)工作臺(tái):IX軸移動(dòng)機(jī)構(gòu):2
[0037]Y軸移動(dòng)機(jī)構(gòu):3支架:4
[0038]支撐機(jī)構(gòu):5支撐部件:51
[0039]氣動(dòng)部件:52透鏡組件:6
[0040]激光發(fā)生器:61擴(kuò)束鏡:62
[0041]激光振鏡:63透鏡:64
[0042]第一電機(jī):65測(cè)量組件7
[0043]第二電機(jī):71移動(dòng)滑塊72
[0044]測(cè)量部件73絲杠:74
【具體實(shí)施方式】
[0045]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0046]如圖1到圖6所示，本發(fā)明提出了一種玻璃激光雕刻裝置，包括放置待雕刻大面積玻璃面板的支架4、X軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)2、Y軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)3和移動(dòng)工作臺(tái)I。所述支架4用于放置待雕刻的大面積玻璃面板，支架4與水平面之間具有一夾角，所述夾角在O度到90度之間。
[0047]所述X軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)2安裝于支架4之上，所述Y軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)3安裝于X軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)2之上，所述移動(dòng)工作臺(tái)I安裝于Y軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)3之上，X軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)2和Y軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)3均連接計(jì)算機(jī)，由計(jì)算機(jī)控制實(shí)現(xiàn)移動(dòng)工作臺(tái)I在X軸和Y軸上的移動(dòng)和定位。移動(dòng)工作臺(tái)I包括激光發(fā)生器61、透鏡組件6和測(cè)量組件7，激光發(fā)生器61發(fā)生激光光束對(duì)玻璃面板進(jìn)行雕刻，測(cè)量組件7測(cè)量玻璃面板的厚度和高度，所述透鏡組件6根據(jù)測(cè)量組件7的結(jié)果進(jìn)行調(diào)整改變激光光束在Z軸方向上的聚焦點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)在三維坐標(biāo)軸內(nèi)的精確定位和切割。
[0048]優(yōu)選的，移動(dòng)工作臺(tái)I上設(shè)置有激光發(fā)生器61、透鏡組件6和測(cè)量組件7，所述透鏡組件6包括正對(duì)激光發(fā)射器61發(fā)射方向依次設(shè)置的擴(kuò)束鏡62、激光振鏡63和透鏡64，所述激光振鏡63安裝于第一移動(dòng)部件65之上，所述第一移動(dòng)部件65由第一電機(jī)(圖上未標(biāo)不)驅(qū)動(dòng)。所述第一電機(jī)驅(qū)動(dòng)激光振鏡63在Z軸方向移動(dòng)，以改變激光發(fā)射器61發(fā)射光在Y軸上的聚焦點(diǎn)位置，所述激光發(fā)射器61的發(fā)射光在經(jīng)過(guò)擴(kuò)束鏡62、激光振鏡63和透鏡64之后位于Z軸方向正對(duì)支架4上的平板玻璃。
[0049]進(jìn)一步的，為了減少激光發(fā)射器61發(fā)射光的光路距離，本發(fā)明還可以通過(guò)在擴(kuò)束鏡62、激光振鏡63和透鏡64之間設(shè)置一個(gè)或多個(gè)反射鏡，使發(fā)射光經(jīng)過(guò)一次或多次反射之后從Z軸方向射出。根據(jù)反射鏡的擺放，可以靈活的調(diào)整擴(kuò)束鏡62、激光振鏡63和透鏡64的擺放位置，減少了移動(dòng)工作臺(tái)I的占用空間。
[0050]優(yōu)選的，測(cè)量組件7包括測(cè)量部件73，移動(dòng)滑塊74、絲杠72和第二電機(jī)71，所述測(cè)量部件位于Z軸方向正對(duì)支架4上的平板玻璃，所述測(cè)量部件7安安裝于移動(dòng)滑塊74之上，所述第二移動(dòng)部件由第二電機(jī)驅(qū)動(dòng)71。
[0051]進(jìn)一步的，測(cè)量部件可以采用接觸式開關(guān)或