激光制作技巧是聯(lián)合光學、機械、電子電機、盤算機等科學與技巧整合成的一項新技巧，其已在現(xiàn)今社會中被廣泛的利用。 根據(jù)國際激光產(chǎn)業(yè)權威《LASERFOCUSWORLD》與《IndustrialLaserSolution》于2013年初統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，全球激光產(chǎn)品銷售已經(jīng)回到2008年的程度并浮現(xiàn)增長的趨勢。 在全球激光材料加工領域中，近幾年以金屬加工的產(chǎn)值占多數(shù)，利用端又以激光打標與畫線等屬于表面處理的，占的最多為42%，激光切割與焊接分占為第二與第三，合占整體材料加工利用的34%，其利用在汽車、航天航空、電子、機械、鋼鐵等金屬鈑金產(chǎn)業(yè)。 而在GI(GlobalInformation)于2012年底所發(fā)表的「GlobalandChinaLaserEquipmentandProcessingIndustryReport，2012-2014」報告書中指出，全球激光設備市場一般預計2011年將由2010年約74億美金以14%的速度成長，2012則成長約2%。 圖1全球激光材料加工利用散布，2009(數(shù)據(jù)源:Indus.LaserSolution，Y09)圖2中國激光設備市場散布，2011(數(shù)據(jù)源:GlobalInformation，Y11)以中國市場而言，激光設備的市場在2011年略微超過全球市場的成長率。 從宏觀經(jīng)濟的影響來看，雖然中國針對機械產(chǎn)業(yè)、重工業(yè)的激光加工市場縮小了，但小型、中型激光加工市場則在成長。 由于中國在全球制作業(yè)上扮演中心的角色，其對激光機械的需求也相當宏大，尤其是汽車、半導體、電子產(chǎn)業(yè)具有很大的潛在性需求。 中國的加工產(chǎn)業(yè)，精密金屬零件加工及激光開孔加工占了加工服務整體的60%。 就利用層面而言，激光精密加工及切割已被利用在如太陽能晶硅切割、手機面板切割、半導體晶圓切割，LaserCNC等精密加工上面。 對于運動把持產(chǎn)品來說，如何克服傳統(tǒng)切割上的精度與微米處理;如何可以很容易切割任何圖形，并達到其精度的平滑效果;如何對于極渺小的圖形也能不受空間而完成;如何可以調劑能量強度來-滿足不同材質上切割，而浮現(xiàn)出有層次感的效果，這些都是高端運動把持產(chǎn)品所面臨的新尋釁。 在本文中將討論如何克服精密激光加工時所遭遇的新尋釁，以及經(jīng)實例證明的解決方案。 尋釁一：激光切割精準度不佳激光功率的調劑大多都以頻率+占空比喻法把持，所以在位移上把持需要實時與精準的變換，不同的速度要有不同的功率，但在圖形切割時都會產(chǎn)生不同的速度。 在速度急劇降落，激光功率來不及變換時候，會導致有過融現(xiàn)象產(chǎn)生，如圖一所示。 ▲圖一功率切換不佳，導致過融現(xiàn)象又因為激光把持大多以PWM的方法把持，PWM把持是以轉變占空比的方法進行，所以對于固定速度會有較好的表現(xiàn)，但是如果速度進步，激光的頻率會有來不及出光問題，則反響于切割時會產(chǎn)生燒融均勻度不佳的情況產(chǎn)生，如圖二所示。 ▲圖二切割均勻度不佳尋釁二：運動軌跡在高精度下不易達到切割系統(tǒng)在移動中都需要講究路徑的正確性，所以馬達的把持需要很好，這樣切割的圖形才不會變形，如圖三、圖四所示;因此把持如用開環(huán)(脈沖，步進)方法，會導致追隨度無法實時補正;如要達到高精度的請求唯有應用閉環(huán)(速度，扭矩)把持才可以達到請求。 但是閉環(huán)把持需要經(jīng)過PID調劑，才會有較佳的追隨效果。 然PID的調教往往需要消費很長時間，相當費時 ▲圖三轉彎圖形因無追隨補償導致圖形扭曲▲圖四左圖為把持過沖現(xiàn)象，右圖為精準把持尋釁三：激光功率不易調劑目前切割的對象大多為多層材質(太陽能板、手機屏幕觸碰膜)，需要應用不同的功率進行切割;但因市場上的激光專用把持器的激光調劑(VAOTable)都只有一組，在切割的功率上不易切換與調劑，導致目前只能將切割路徑依材質層重復切割，以達到所需的請求。 然而如此將造成產(chǎn)能速度無法提升 尋釁四：速度方案曠日費時由于激光加工圖形復雜，簡略的速度方案已無法滿足加工切割成果，如手機觸控模切割，在大多狀態(tài)下是應用Spline曲線，或者是較長的幾何線與弧線，如果無法精準做速度把持會導致機構加減速震動或圖形嚴重變形(如過切與抖動)，如圖五所示。 因機臺設計人員大多僅供給圖形點表(position)，并無速度方案的數(shù)據(jù)，所以需要以人工操作方法方案速度，一方面設計流程曠日費時，且如遇方案毛病時則需重新修正，也將造成產(chǎn)能無法提升。 |
