激光切割方法、装置及存储介质与流程

1.本发明属于激光加工领域，更具体地说，涉及一种激光切割方法、装置及存储介质。


背景技术：

2.蓝宝石因具有莫氏硬度高、电绝缘性能优良、光学透过性高、机械性能强等优点，被广泛地应用于微流体、窗口材料、led半导体等国防与民用工业及现代电子制造领域。目前对蓝宝石的加工需求趋向大厚度、高精度及高效率等多方面发展。
3.激光切割蓝宝石是近几年发展迅速的应用于蓝宝石精密加工的一种加工方法，采用超快激光器对蓝宝石进行激光切割后，再配合后期机械裂片或者化学腐蚀的方式得到所需形状的蓝宝石。
4.激光切割蓝宝石采用的方法是：激光器射出的激光脉冲通过一系列光学器件后每隔一段距离(5-10μm)冲击并贯穿蓝宝石，每个激光脉冲在蓝宝石上冲击出的圆点中间有裂纹形成，并且裂纹将圆点相连以方便后续裂片。这种切割方法使得激光脉冲在蓝宝石上冲击的冲击点为圆点，但是圆点没有方向性，导致两圆点之间的实际裂纹可能不能沿着切割轨迹方向连线，会造成后期裂片困难，甚至会造成裂片后的蓝宝石存在边角等裂片效果差的问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种激光切割方法、装置及存储介质，以解决现有技术中存在的激光切割蓝宝石时，实际裂纹无法沿着切割轨迹方向连线所导致的后期裂片效果不能得到保证的问题。
6.为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种激光切割方法，包括：
7.接收包含激光切割参数和预设切割轨迹的切割指令，根据所述激光切割参数控制激光光源向待切割工件发出激光脉冲群；一个所述激光脉冲群中包含两个或两个以上子脉冲，一个所述激光脉冲群中包含的两个或两个以上所述子脉冲在所述待切割工件上冲击形成具有预设重叠率的多个圆形冲击点；具有所述预设重叠率的多个所述圆形冲击点形成椭圆形冲击点；
8.控制所述待切割工件与所述激光光源之间按照所述预设切割轨迹相对移动，并通过所述激光脉冲群在所述待切割工件上沿所述预设切割轨迹间隔冲击形成多个椭圆形冲击点。
9.可选的，所述接收包含激光切割参数和预设切割轨迹的切割指令，根据所述激光切割参数控制激光光源向待切割工件发出激光脉冲群之前，包括：
10.将所述待切割工件的非切割面通过工件模具固定在激光切割平台上，且所述待切割工件的切割面与所述激光光源相对设置；所述待切割工件设置有所述非切割面和所述切割面，且所述非切割面背离所述切割面设置。
11.可选的，所述接收包含激光切割参数和预设切割轨迹的切割指令，根据所述激光切割参数控制激光光源向待切割工件发出激光脉冲群之前，包括：
12.接收包含切割测试参数和预设切割轨迹的切割测试指令，根据所述切割测试参数控制所述激光光源向所述待切割工件发出测试脉冲群；一个所述测试脉冲群中包含两个或两个以上子脉冲，一个所述测试脉冲群在所述待切割工件上冲击形成包含多个圆形冲击点的测试冲击点；
13.控制所述待切割工件与所述激光光源之间按照所述预设切割轨迹相对移动，并通过所述激光脉冲群在所述预设切割轨迹的预设位置冲击形成测试冲击点；
14.获取所述测试冲击点中包含的多个所述圆形冲击点的测试重叠率，根据所述切割测试参数和所述测试重叠率确定激光切割参数。
15.可选的，所述获取所述测试冲击点中包含的多个所述圆形冲击点的测试重叠率，根据所述切割测试参数和所述测试重叠率确定激光切割参数，包括：
16.通过第一拍摄装置获取包含所述测试冲击点的第一图像，识别所述第一图像获取所述测试冲击点中包含的各所述圆形冲击点的点位置，并根据各所述圆形冲击点的点位置获取所述测试重叠率；
17.检测所述测试重叠率是否处于预设重叠范围；
18.在所述测试重叠率处于预设重叠范围时，将所述切割测试参数设置为激光切割参数；
19.在所述测试重叠率不处于预设重叠范围时，调整所述切割测试参数之后，返回至接收包含切割测试参数和预设切割轨迹的切割测试指令，根据所述切割测试参数控制所述激光光源向所述待切割工件发出测试脉冲群。
20.可选的，当所述测试脉冲群中包含两个所述子脉冲，所述测试冲击点中包含两个所述圆形冲击点时，所述预设重叠范围为30％-95％。
21.可选的，所述接收包含激光切割参数和预设切割轨迹的切割指令，根据所述激光切割参数控制激光光源发出激光脉冲群，包括：
22.接收切割指令，解析出所述切割指令中包含的预设脉冲群频率、预设子脉冲数量和预设子脉冲频率；
23.根据所述预设脉冲群频率、所述预设子脉冲数量和所述预设子脉冲频率控制激光光源向待切割工件发出激光脉冲群。
24.可选的，所述控制所述待切割工件与所述激光光源之间按照所述预设切割轨迹相对移动，并通过所述激光脉冲群在所述待切割工件上沿所述预设切割轨迹间隔冲击形成多个椭圆形冲击点之后，包括：
25.通过第二拍摄装置获取包含多个所述椭圆形冲击点的第二图像，识别所述第二图像获取各所述椭圆形冲击点的点位置，并根据各所述椭圆形冲击点的点位置获取裂纹轨迹；
26.获取所述裂纹轨迹与所述预设切割轨迹的重合度，根据所述重合度判断所述待切割工件的实际切割轨迹是否偏离。
27.可选的，所述待切割工件包括蓝宝石；所述预设切割轨迹包括至少一条弧形切割线。
28.本发明还提供了一种激光切割装置，包括激光切割平台、激光光源、存储器、控制器以及存储在所述存储器上并由所述控制器驱动的激光切割程序，所述激光切割程序被所述控制器执行时实现如上述的激光切割方法的步骤。
29.本发明还提供了一种存储介质，所述计存储介质上存储有激光切割程序，所述激光切割程序被处理器执行时实现如上述的激光切割的步骤。
30.本发明提供的激光切割方法的有益效果在于：与现有技术相比，本发明通过激光光源发出的激光脉冲群在待切割工件上沿预设切割轨迹形成椭圆形冲击点，进而通过椭圆形冲击点的方向性来改善裂纹的方向，使得裂纹沿着椭圆形冲击点的长轴方向产生，并使得椭圆形冲击点圆滑连接，提高了裂纹的整齐性，进而提高了后期裂片的良率。
附图说明
31.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
32.图1为本发明实施例提供的激光切割方法的流程示意图；
33.图2为本发明另一实施例提供的激光切割方法的流程示意图；
34.图3为本发明另一实施例提供的激光切割方法的步骤s103的流程示意图。
具体实施方式
35.为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，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。
36.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
37.需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
38.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
39.如图1所示，现对本发明实施例提供的激光切割方法进行说明。所述激光切割方法，包括以下步骤：
40.s10，接收包含激光切割参数和预设切割轨迹的切割指令，根据所述激光切割参数控制激光光源向待切割工件发出激光脉冲群；一个所述激光脉冲群中包含两个或两个以上子脉冲，一个所述激光脉冲群中包含的两个或两个以上所述子脉冲在所述待切割工件上冲
击形成具有预设重叠率的多个圆形冲击点；具有所述预设重叠率的多个所述圆形冲击点形成椭圆形冲击点。
41.在本实施例中，所述激光切割参数包括但不限于预设脉冲群频率、预设子脉冲数量和预设子脉冲频率等。其中，所述预设脉冲群频率可以反映连续两个激光脉冲群的间隔时间，且所述预设脉冲群频率可以根据需求设置。所述预设子脉冲数量可以反映激光脉冲群在待切割工件上冲击形成的椭圆形冲击点的长轴与短轴之比，且长轴与短轴之比越大，后续裂片效果越好。所述预设子脉冲频率可以反映激光脉冲群在待切割工件上冲击形成的椭圆形冲击点中包含的多个圆形冲击点的重叠率。
42.所述待切割工件可以是蓝宝石，也可以是其他可用于激光切割的切割物，例如，玻璃、硅晶圆等。
43.所述预设切割轨迹包含至少一条弧形切割线。
44.也即，接收包含激光切割参数和预设切割轨迹的激光切割指令，根据激光切割参数控制激光光源发出激光脉冲群，该激光脉冲群中包含预设子脉冲频率和第一脉冲数量的子脉冲，该激光脉冲群在待切割工件上冲击形成具有预设重叠率的多个圆形冲击点，且具有预设重叠率的多个圆形冲击点形成一个椭圆形冲击点。可理解的，一个子脉冲在待切割工件冲击形成一个圆形冲击点，而多个重叠的圆形冲击点可以形成一个椭圆形冲击点。作为优选，预设子脉冲频率、预设子脉冲数量和预设重叠率已预先关联存储。
45.s20，控制所述待切割工件与所述激光光源之间按照所述预设切割轨迹相对移动，并通过所述激光脉冲群在所述待切割工件上沿所述预设切割轨迹间隔冲击形成多个椭圆形冲击点。
46.作为优选，控制待切割工件进行运动，以通过激光光源沿预设切割轨迹对待切割工件进行激光切割，以通过激光光源发出的激光脉冲群在待切割工件上沿预设切割轨迹间隔冲击形成多个椭圆冲击点。也即，在保证激光光源发出稳定的激光脉冲群之后，激光脉冲群冲击待切割工件后再隔预设距离或者预设时间(与预设预设脉冲群频率对应)发出第二个激光脉冲群，如此往复，激光脉冲群在待切割工件上沿预设切割轨迹形成多个椭圆形冲击点。可理解的，椭圆形冲击点的数量可以根据需求设置。
47.本实施例解决现有技术中存在的激光切割蓝宝石时，实际裂纹无法沿着切割轨迹方向连线所导致的后期裂片效果不能得到保证的问题。在本实施例中，通过激光光源发出的激光脉冲群在待切割工件上沿预设切割轨迹形成椭圆形冲击点，进而通过椭圆形冲击点的方向性来改善裂纹的方向，使得裂纹沿着椭圆形冲击点的长轴方向产生，并使得椭圆形冲击点圆滑连接，提高了裂纹的整齐性，进而提高了后期裂片的良率。
48.进一步的，所述步骤s10之前，也即所述接收包含激光切割参数和预设切割轨迹的切割指令，根据所述激光切割参数控制激光光源向待切割工件发出激光脉冲群之前，包括以下步骤：
49.将所述待切割工件的非切割面通过工件模具固定在激光切割平台上，且所述待切割工件的切割面与所述激光光源相对设置；所述待切割工件设置有所述非切割面和所述切割面，且所述非切割面背离所述切割面设置。
50.在本实施例中，所述待切割工件的切割面可以为待切割工件设置有预设切割轨迹的一端面，且所述切割面可以设置有用于分辨端面的识别标识。所述工件模具可以是与待
切割工件相适配的、且不易变形的结构，所述工件模具中设置有粘性膜，待切割工件贴合粘性膜固定在工件模具中。
51.具体的，为了保证切割效率，将待切割工件固定安装在待切割平台上，并将待切割工件切割面与激光光源相对设置。
52.需要说明的是，所述步骤s20之后，在待切割工件的椭圆形切割点处按照预设切割轨迹对所述待切割工件进行裂片处理，有利于提高裂片效果，避免裂片后的成品产生边角等问题。
53.进一步的，如图2所示，所述步骤s10之前，包括以下步骤：
54.s101，接收包含切割测试参数和预设切割轨迹的切割测试指令，根据所述切割测试参数控制所述激光光源向所述待切割工件发出测试脉冲群；一个所述测试脉冲群中包含两个或两个以上子脉冲，一个所述测试脉冲群在所述待切割工件上冲击形成包含多个圆形冲击点的测试冲击点。
55.在本实施例中，所述切割测试参数包括但不限于测试子脉冲数量和测试子脉冲频率等。所述测试子脉冲数量和所述测试子脉冲频率均可根据需求设置。可理解的，所述测试子脉冲数量包括两个或两个以上。
56.也即，接收包含切割测试参数和预设切割轨迹的切割测试指令，根据切割测试参数控制激光光源向待切割工件发出测试脉冲群，该测试脉冲群中包含测试子脉冲频率的子脉冲，该测试脉冲群在待切割工件上冲击形成包含多个圆形冲击点的测试冲击点。
57.s102，控制所述待切割工件与所述激光光源之间按照所述预设切割轨迹相对移动，并通过所述激光脉冲群在所述预设切割轨迹的预设位置冲击形成测试冲击点。
58.在本实施例中，所述预设位置可以为预设切割轨迹的任意位置，例如，起始位置。
59.作为优选，控制待切割工件进行运动，以通过激光光源沿预设切割预设切割轨迹对待切割工件进行激光切割前的切割测试，以通过激光光源发出的测试脉冲群在预设切割轨迹的预设位置冲击形成一个测试冲击点。
60.s103，获取所述测试冲击点中包含的多个所述圆形冲击点的测试重叠率，根据所述切割测试参数和所述测试重叠率确定激光切割参数。
61.可理解的，可以通过第一拍摄装置获取包含测试冲击点的第一图像，识别第一图像获取各个圆形冲击点的点位置，进而根据各个圆形冲击点的点位置获取该测试冲击点中包含的多个所述圆形冲击点的重叠率，此时，判断当前的测试重叠率是否处于预设重叠范围，也即判断当前的切割测试参数是否需要调整，若当前的测试重叠率处于预设重叠范围，则确定当前的切割测试参数无需调整，可以将当前的切割测试参数设置为激光切割参数。反之，通过调整切割测试参数来调整测试重叠率，并根据调整之后的切割测试参数再次进行切割测试，直至判断到测试重叠率无需调整。
62.且可理解的，在获取到测试冲击点中包含的各个圆形冲击点的点位置之后，可以根据各个圆形冲击点的点位置获取测试冲击点的长轴与短轴之比，进而根据长轴与短轴之比估测测试重叠率。示例性的，若测试冲击点中包含两个圆形冲击点，且第一个圆形冲击点的点位置与第二个圆形冲击点的点位置之间的距离为h，且圆形冲击点的半径为r，则测试冲击点的长轴与短轴之比为2r h:2r,也即为1 h/2r:1,此时，若h＝2r，则测试冲击点的长轴与短轴之比为2:1，可以得到测试冲击点中的两个圆形冲击点的测试重叠率为0；而若h＝
0，则测试冲击点的长轴与短轴之比为1:1，可以得到测试冲击点中的两个圆形冲击点的测试重叠率为100％，也即，当测试冲击点的长轴与短轴之比小于2:1，且大于1:1，两个圆形冲击点的测试重叠率可以位于预设重叠范围内。
63.在本实施例中，利用切割测试参数对待切割工件进行激光切割前的切割测试，以通过激光光源在预设切割轨迹的预设位置形成测试冲击点，进而获取测试冲击点中包含的多个圆形冲击点的测试重叠率，并根据测试重叠率和切割测试参数确定激光切割参数。本实施例为激光切割提拱了保障，有利于提高激光切割效率，此外可以避免激光切割时由于重复调试激光切割参数造成的成本浪费。
64.进一步的，如图3所示，所述步骤s103包括以下步骤：
65.s1031，通过第一拍摄装置获取包含所述测试冲击点的第一图像，识别所述第一图像获取所述测试冲击点中包含的各所述圆形冲击点的点位置，并根据各所述圆形冲击点的点位置获取所述测试重叠率。
66.作为优选，所述第一拍摄装置包含ccd相机。也即，通过第一拍摄装置拍摄预设位置处的测试冲击点的图像，识别并记录该图像中该测试冲击点中包含的各个圆形冲击点以及对应的圆心，此时，将各个圆形冲击点的圆心坐标设置为各个圆形冲击点的点位置，并根据各个圆形冲击点的点位置计算测试重叠率。
67.s1032，检测所述测试重叠率是否处于预设重叠范围。
68.作为优选，当所述测试脉冲群中包含两个所述子脉冲，所述测试冲击点中包含两个所述圆形冲击点时，所述预设重叠范围为30％-95％。
69.s1033，在所述测试重叠率处于预设重叠范围时，将所述切割测试参数设置为激光切割参数。
70.也即，在所述切割测试参数中包含测试脉冲群频率、测试子脉冲数量和测试子脉冲频率，所述激光切割参数中包含预设子脉冲数量和预设子脉冲频率时，若测试重叠率处于预设重叠范围，则将测试脉冲群频率设置为预设脉冲群频率，测试子脉冲频率设置为预设子脉冲频率，以及测试子脉冲数量设置为预设子脉冲数量。
71.在另一实施例中，在测试重叠率处于预设重叠范围时，可以将测试重叠率与切割测试参数进行关联存储，此时，将预设重叠率、切割测试参数中包含的测试子脉冲数量和测试子脉冲频率关联存储，此时，在步骤s10中接收包含预设重叠率和预设切割轨迹的激光切割指令，进而根据测试重叠率获取匹配的切割测试参数，并根据切割测试参数控制激光光源向待切割工件发出激光脉冲群。
72.s1034，在所述测试重叠率不处于预设重叠范围时，调整所述切割测试参数之后，返回至接收包含切割测试参数和预设切割轨迹的切割测试指令，根据所述切割测试参数控制所述激光光源向所述待切割工件发出测试脉冲群。
73.也即，若测试重叠率不处于预设重叠范围，则可以通过调整切割测试参数调整测试重叠率，直至测试重叠率处于预设重叠范围时，将调整后的切割测试参数设置为激光切割参数。
74.作为优选，在所述预设重叠范围包括第一阈值和第二阈值，所述第一阈值小于第二阈值时，所述调整所述切割测试参数包括以下步骤：
75.在所述测试重叠率小于所述第一阈值时，增大所述切割测试参数中包含的测试子
脉冲频率；而在所述测试重叠率大于所述预设重叠范围的第二阈值时，减小所述切割测试参数中包含的测试子脉冲频率或者增多所述切割测试参数中包含的测试子脉冲数量。
76.在本实施例中，通过第一拍摄装置获取包含测试冲击点的第一图像，识别出第一图像中各个圆形冲击点的点位置，进而根据各个圆形冲击点的点位置获取测试重叠率，并将测试重叠率与预设重叠范围进行比较，根据比较结果确定切割测试参数是否需要调整。本实施例可以精准计算测试重叠率，并根据测试重叠率设置激光切割时激光光源发出的激光脉冲群，进而避免无法形成椭圆形冲击点的激光脉冲群。
77.进一步的，所述步骤s10包括以下步骤：
78.首先，接收切割指令，解析出所述切割指令中包含的预设脉冲群频率、预设子脉冲数量和预设子脉冲频率。
79.然后，根据所述预设脉冲群频率、所述预设子脉冲数量和所述预设子脉冲频率控制激光光源向待切割工件发出激光脉冲群。
80.本实施例中，根据所述预设脉冲群频率、所述预设子脉冲数量和所述预设子脉冲频率发出的激光脉冲群在待切割工件上沿预设切割轨迹将形成间距相同的多个椭圆形冲击点。可理解的，激光脉冲群中包含的预设子脉冲数量和预设子脉冲频率的子脉冲在待切割工件上冲击形成具有预设重叠率的多个圆形冲击点，进而由具有预设重叠率的多个圆形冲击点形成椭圆形冲击点。其中，预设子脉冲数量和预设子脉冲频率对应唯一的预设重叠率。
81.且可理解的，若预设切割轨迹为至少一条弧形切割线，为了保证通过激光脉冲群沿预设切割轨迹形成间距相同的多个椭圆形冲击点，可以将所述预设脉冲群频率设置为可变化的频率。
82.进一步的，所述步骤s20之后，也即所述控制所述待切割工件与所述激光光源之间按照所述预设切割轨迹相对移动，并通过所述激光脉冲群在所述待切割工件上沿所述预设切割轨迹间隔冲击形成多个椭圆形冲击点之后，包括以下步骤：
83.首先，通过第二拍摄装置获取包含多个所述椭圆形冲击点的第二图像，识别所述第二图像获取各所述椭圆形冲击点的点位置，并根据各所述椭圆形冲击点的点位置获取裂纹轨迹。
84.作为优选，所述第二拍摄装置包含ccd相机。也即，通过第二拍摄装置拍摄激光切割完成后的沿预设切割轨迹间隔分布的椭圆形冲击点的图像，识别并记录该图像中各个椭圆形冲击点及对应的椭圆中心，并将椭圆形冲击点的椭圆中心坐标设置为椭圆形冲击点的点位置，进而根据椭圆形冲击点的点位置拟合裂纹轨迹。
85.需要说明的是，所述第二拍摄装置可以为上述实施例中的第一拍摄装置。
86.然后，获取所述裂纹轨迹与所述预设切割轨迹的重合度，根据所述重合度判断所述待切割工件的实际切割轨迹是否偏离。
87.也即，将所述裂纹轨迹与所述预设切割轨迹进行比较，在裂纹轨迹与预设切割轨迹的重合度小于或等于预设重合阈值时，确定待切割工件的实际切割轨迹偏离，此时可以发出报警提示；而在裂纹轨迹与预设切割轨迹的重合度大于预设重合度阈值时，确定待切割工件的实际切割轨迹无偏离，正常进行后续裂片即可。
88.在本实施例中，通过第二拍摄装置获取包含多个椭圆形冲击点的第二图像，识别
出第二图像中各个椭圆形冲击点的点位置，根据各椭圆形冲击点的点位置拟合裂纹轨迹，进而根据裂纹轨迹和预设切割轨迹判断待切割工件的实际切割轨迹是否发生偏离，有利于进一步提高后期裂片效率。
89.本发明实施例还提供了一种激光切割装置，包括激光切割平台、激光光源、存储器、控制器以及存储在所述存储器上并由所述控制器驱动的激光切割程序，所述激光切割程序被所述控制器执行时实现如上述的激光切割方法的步骤。
90.本发明激光切割装置的具体实施例与上述激光切割方法的各实施例基本相同，在此不作赘述。
91.本发明实施例还提供了一种存储介质，所述计存储介质上存储有激光切割程序，所述激光切割程序被处理器执行时实现如上述的激光切割方法的步骤。
92.其中，所述存储介质为计算机可读存储介质。本发明存储介质的具体实施例与上述激光切割的各实施例基本相同，在此不作赘述。
93.通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在如上所述的一个存储介质(如rom/ram)中，包括若干指令用以使得一终端(可以是智能手机，服务器，激光切割装置或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
94.以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。