一种微孔激光加工方法及激光加工设备与流程

1.本发明实施例涉及医疗器械制造技术领域，尤其涉及一种微孔激光加工方法及激光加工设备。


背景技术：

2.以往需要在导管尤其是医疗导管上进行孔加工时，通常是采用传统的机械钻孔工艺来对导管进行孔加工。但采用传统的机械钻孔工艺对导管进行孔加工会出现如下弊端：
3.由于机械钻头易损坏，故机械钻头需要定期保养、更换；钻孔效率较低，无法得到较大的深径比，且无法加工出小于0.2mm的孔；在钻孔时易使导管烧融和变形；无法在同一根导管上一次性加工不同大小的孔。
4.故，现亟需一能够解决上述问题的方法及产品。


技术实现要素：

5.本发明实施例的目的在于解决导管钻孔效率低、易损伤且孔径过大的技术问题。
6.为了解决上述技术问题，本发明实施例提供一种微孔激光加工方法，包括如下步骤：
7.该微孔激光加工方法包括如下步骤：
8.通过视觉模组获取待加工医疗导管的空间位置信息；
9.通过图像处理器使所述图像处理器内的预设图档中预存的各坐标信息与所述待加工医疗导管的所述空间位置信息关联；
10.根据设置的激光加工参数控制激光器发射激光束，并使所述激光束能根据所述预设图档中预存的各种信息对所述待加工医疗导管对应进行微孔激光加工，以获得目标微孔。
11.可选地，所述预设图档包括：
12.至少一种模拟医疗导管以及针对对应的所述模拟医疗导管所需加工的模拟微孔的个数、各所述模拟微孔在对应的所述模拟医疗导管上的布设方式和各所述模拟微孔的尺寸大小中的至少一项；
13.其中，所述模拟医疗导管用于模拟所述待加工医疗导管；所述模拟微孔用于模拟所需获得的所述目标微孔。
14.可选地，所述目标微孔的孔径大小范围为大于或等于50um
±
5um。
15.可选地，所述模拟微孔在所述模拟医疗导管上的位置与对应的所述目标微孔在所述待加工医疗导管上的位置的误差范围为
±
30um。
16.可选地，所述激光器为紫外皮秒激光器，波长为355nm，脉宽范围为0-100ps，功率范围为0-8w；或者，所述激光器为飞秒激光器，波长为1064nm，脉宽范围为0-800fs，功率范围为0-8w。
17.可选地，所述激光加工参数包括打标速度、空跳速度、巨脉冲发生器调节频率和填
充间距中的至少一项。
18.可选地，所述打标速度的范围为400-1000mm/s；所述空跳速度的范围为1000-3000mm/s；所述巨脉冲发生器调节频率的范围为600-800khz；所述填充间距的范围为6-10圈。
19.可选地，所述使所述激光束根据所述预设图档对所述待加工医疗导管进行微孔激光加工的步骤具体还包括：
20.确保所述激光束在所述待加工医疗导管的焦点位置为正焦。
21.可选地，在所述对待加工医疗导管对应进行微孔激光加工的步骤之后，所述加工方法还包括如下步骤：
22.清理在微孔激光加工时所产生的废屑。
23.本发明实施例还提供一种激光加工设备，用于执行上述的微孔激光加工方法，所述激光加工设备包括：
24.激光器，用于发射激光束；
25.加工平台，用于装载待加工医疗导管；
26.视觉模组，用于获取所述加工平台上的所述待加工医疗导管的空间位置信息；
27.图像处理器，用于处理预设图档，并能使所述预设图档的各坐标信息与所述待加工医疗导管的所述空间位置信息关联；
28.控制系统，与所述激光器、加工平台、视觉模组和图像处理器电连接。
29.与现有技术相比，本发明实施例提供的一种微孔激光加工方法及激光加工设备主要有以下有益效果：
30.该微孔激光加工方法主要是通过控制激光器发射激光束，并使激光束根据预设图档、空间位置信息和激光加工参数对加工平台上的待加工医疗导管进行微孔激光加工，获得目标微孔。
31.通过上述对待加工医疗导管进行微孔激光加工，其加工过程中不易对医疗导管造成烧融与变形，热影响区小、且加工效率快；加工出来的孔可达到微米级别。
附图说明
32.为了更清楚地说明本发明中的方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一个简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。其中：
33.图1是本发明一个实施例中微孔激光加工方法的流程图；
34.图2是图1中步骤s300之前一个步骤的具体实施流程图；
35.图3是图2中步骤s200之前一个步骤的具体实施流程图；
36.图4是图1中步骤s500之后一个步骤的具体实施流程图；
37.图5是本发明一个具体实施例中微孔激光加工方法的流程图；
38.图6是根据本发明一个实施例中微孔激光加工方法所得到的效果示意图。
39.附图中的标号如下：
40.1、激光束；2、医疗导管；21、目标微孔。
具体实施方式
41.除非另有定义，本文所使用的所有技术和科学术语与属于本发明技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文在说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明，例如，术语“长度”、“孔径”、“大”、“小”、“内”、“外”等指示的方位或位置为基于附图所示的方位或位置，仅是便于描述，不能理解为对本技术方案的限制。
42.本发明的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含；本发明的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
43.本发明的说明书和权利要求书及上述附图说明中，当元件被称为“固定于”或“安装于”或“设置于”或“连接于”另一个元件上，它可以是直接或间接位于该另一个元件上。例如，当一个元件被称为“连接于”另一个元件上，它可以是直接或间接连接到该另一个元件上。
44.此外，在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
45.需要说明的是，本发明实施例所述的微孔是指孔径大小达到微米级别的孔。
46.本发明实施例提供一种微孔激光加工方法，如图1和图2所示，该微孔激光加工方法包括如下步骤：
47.步骤s300、通过视觉模组获取待加工医疗导管2的空间位置信息，具体可以是获取装载于加工平台上的待加工医疗导管2的空间位置信息，以供激光束1根据预设图档精准地对待加工医疗导管2进行微孔激光加工；
48.步骤s400、通过图像处理器能对图像处理器内的预设图档中的各种信息进行处理，还能使预设图档中预存的各坐标信息与待加工医疗导管2的空间位置信息关联，以供激光束1能根据其预设图档的各坐标信息对应待加工医疗导管2进行微孔激光加工；
49.步骤s500、根据设置的激光加工参数控制激光器发射激光束1，并使激光束1能根据预设图档对待加工医疗导管2对应进行微孔激光加工，以获得目标微孔21。
50.综上，相比现有技术，该微孔激光加工方法至少具有以下有益效果：该微孔激光加工方法其加工过程中不易对导管2造成烧融与变形，热影响区小、且加工效率快；加工出来的孔可达到微米级别。
51.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合附图1至图6，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
52.在一些实施例中，如图2所示，在根据设置的激光加工参数控制激光器发射激光束的步骤之前，即在步骤s300之前还包括：
53.步骤s200、通过人工或上下料机械手等方式对待加工医疗导管2进行上料，并通过夹具装置将待加工医疗导管2装载于加工平台上，以提高待加工医疗导管2的微孔激光加工精度。
54.在一些实施例中，如图3所示，在通过夹具装置将待加工医疗导管2装载于加工平
台上的步骤之前，即在步骤s200之前还包括：
55.步骤s100、准备待加工医疗导管2。待加工医疗导管2可以是从医疗导管胚料上截取所需的长度，也可以直接选用现成的长度合适的待加工医疗导管2。
56.在一些实施例中，预设图档包括：
57.至少一种模拟医疗导管以及针对对应的模拟医疗导管所需加工的模拟微孔的个数、各模拟微孔在对应的模拟医疗导管上的布设方式和各模拟微孔的尺寸大小等中的至少一项；其中，模拟医疗导管可用于模拟待加工医疗导管2；模拟微孔可用于模拟所需获得的目标微孔21。
58.可以理解地，预设图档中可以预存有多种模拟医疗导管，每种模拟医疗导管可以匹配对应的各种参数，可根据不同的待加工医疗导管对应到相应的模拟医疗导管中进行微孔激光加工，以在待加工医疗导管上得到所需的目标微孔。
59.在具体应用中，预设图档的内容可以包括一个模拟微孔，还可以包括两个或两个以上的模拟微孔。
60.当预设图档仅包括一个模拟微孔时，还可以包括对应该模拟微孔的形状、尺寸大小或所需加工在模拟医疗导管上的位置中的至少一项的数据信息；
61.当预设图档包括两个或两个以上的模拟微孔时，还可以包括对应各模拟微孔的形状、尺寸大小或所需加工在模拟医疗导管上的位置中的至少一项的数据信息。例如，第一种实现方式，预设图档的内容包括沿模拟医疗导管的轴向方向可设置有一列模拟微孔，还包括该列模拟微孔中首个模拟微孔与模拟医疗导管管口之间的距离数据、相邻两个模拟微孔之间的距离数据以及各模拟微孔的形状、尺寸大小等的数据。再例如，第二种实现方式，预设图档的内容包括沿模拟医疗导管的圆周方向布设有至少两列模拟微孔，还包括相邻的两列模拟微孔之间的距离数据和设置方式，例如相邻的两列模拟微孔可对齐设置，也可以错开设置；当然，预设图档的内容还包括各列模拟微孔中首个模拟微孔与模拟医疗导管管口之间的距离数据、各列相邻两个模拟微孔之间的距离数据以及各模拟微孔的形状、尺寸大小等的数据。
62.在一些实施例中，目标微孔的孔径大小范围可以为大于或等于50um
±
5um，即实现了对医疗导管2的精密加工。
63.在一些实施例中，模拟微孔在模拟医疗导管上的位置与对应的目标微孔21在待加工医疗导管2上的位置的误差范围可以为
±
30um。
64.在一些实施例中，作为激光器的一种实现方式，激光器可以选用紫外皮秒激光器，其波长可以为355nm，脉宽范围可以为0-100ps，功率范围可以为0-8w。
65.可以理解地，波长为355nm的紫外皮秒激光器属于冷光源，可以被材料较好地吸收，且对材料的破坏性小，可广泛地应用于塑料、金属、陶瓷、玻璃等材料表面进行精细加工，即在微孔激光加工过程中不易对待加工医疗导管2造成烧融与变形，热影响区小。
66.另外，紫外皮秒激光器的功率在0-8w都可发出激光束，具体是根据实际要加工的待加工导管2的材料、尺寸以及预设图档的各数据信息进行适应性选择。
67.在一些实施例中，作为激光器的另一种实现方式，激光器还可以为飞秒激光器，其波长为可以1064nm，脉宽范围可以为0-800fs，功率范围可以为0-8w。
68.可以理解地，飞秒激光器发射的飞秒激光束对待加工导管2进行微孔加工时，该飞
秒激光束对微孔周围的材料影响极小，几乎没有热效应和冲击波；并且，飞秒激光具有精确的靶向聚焦定位特点，能够聚焦到超细微空间区域。
69.另外，飞秒激光器的功率在0-8w都可发出激光束，具体是根据实际要加工的待加工导管2的材料、尺寸以及预设图档的各数据信息进行适应性选择。
70.在一些实施例中，激光加工参数包括打标速度、空跳速度、巨脉冲发生器调节频率(简称q频)和填充间距等中的至少一项。
71.进一步地，打标速度的范围可以是400-1000mm/s；空跳速度的范围可以是1000-3000mm/s；巨脉冲发生器调节频率的范围可以是600-800khz；填充间距(绕线圆)的范围可以是6-10圈。
72.在一些实施例中，使激光束1根据预设图档中预存的各种信息对待加工医疗导管2对应进行微孔激光加工的步骤，即步骤s500具体包括：
73.确保激光束1聚焦至待加工医疗导管2上，具体可以是通过振镜组件确保激光束1聚焦至待加工医疗导管2上，且焦点位置为正焦。
74.进一步地，激光标记范围可以是100mm*100mm。优选地，激光标记距离振镜中心50mm，此时激光束1对待加工医疗导管2进行微孔激光加工的效果最佳。
75.在一些实施例中，如图4所示，在对待加工医疗导管2对应进行微孔激光加工的步骤之后，即在步骤s500之后包括：
76.步骤s600、清理在微孔激光加工时所产生的废屑，具体可以是通过清洁装置或人工的方式清理废屑，以防止微孔激光加工过程中产生的废屑堵塞待加工医疗导管2，以及减少环境污染和减弱对工作人员的健康威胁。
77.进一步地，当选择清洁装置来清洁废屑时，该清洁装置包括吹气装置和/或抽尘装置，吹气装置可将待加工医疗导管2内的废屑吹走，即疏通待加工医疗导管2；抽尘装置可清理待加工医疗导管2表面废屑，减少环境污染以及减弱对工作人员的健康威胁。
78.具体在本实施例中，如图5和图6所示，一个相对完整的微孔激光加工方法的具体步骤包括如下：
79.步骤s100a、从导管胚料上截取所需长度的待加工医疗导管2；
80.步骤s200a、通过上下料机械手对待加工医疗导管2进行上料，并通过夹具装置将该待加工医疗导管2固定在加工平台上；
81.步骤s300a、通过视觉模组获取待加工医疗导管2的空间位置信息；
82.步骤s400a、通过图像处理器对图像处理器内的预设图档进行处理，并使预设图档中预存的各坐标信息与待加工医疗导管2的空间位置信息关联；
83.步骤s500a、根据设置的激光加工参数控制激光器发射激光束1，并通过振镜组件使激光束1聚焦至待加工医疗导管2上，且焦点位置为正焦；激光束1根据预设图档中预设的各种信息对待加工医疗导管2对应进行微孔激光加工，以获得具有微米级别的目标微孔21；
84.步骤s600a、通过清洁装置清理在微孔激光加工时所产生的废屑。
85.若待加工医疗导管2是金属材质，则对该待加工医疗导管2进行微孔激光加工对应的各加工参数及所获得的目标微孔的孔径尺寸具体如下：
86.实施例一
87.在一次微孔激光加工中，打标速度设置为400mm/s；空跳速度设置为1000mm/s；q频
设置为600khz；填充间距(绕线圆)设置为6圈。
88.此时可在待加工医疗导管2上加工出孔径范围为85-100um
±
5um的微孔21。
89.实施例二
90.在一次微孔激光加工中，打标速度设置为500mm/s；空跳速度设置为1500mm/s；q频设置为650khz；填充间距(绕线圆)设置为6圈。
91.此时可在待加工医疗导管2上加工出孔径范围为75-85um
±
5um的微孔21。
92.实施例三
93.在一次微孔激光加工中，打标速度设置为600mm/s；空跳速度设置为2000mm/s；q频设置为700khz；填充间距(绕线圆)设置为6圈。
94.此时可在待加工医疗导管2上加工出孔径范围为70-75um
±
5um的微孔21。
95.实施例四
96.在一次微孔激光加工中，打标速度设置为700mm/s；空跳速度设置为2500mm/s；q频设置为750khz；填充间距(绕线圆)设置为6圈。
97.此时可在待加工医疗导管2上加工出孔径范围为65-70um
±
5um的微孔21。
98.实施例五
99.在一次微孔激光加工中，打标速度设置为800mm/s；空跳速度设置为2500mm/s；q频设置为750khz；填充间距(绕线圆)设置为7圈。
100.此时可在待加工医疗导管2上加工出孔径范围为60-65um
±
5um的微孔21。
101.实施例六
102.在一次微孔激光加工中，打标速度设置为900mm/s；空跳速度设置为3000mm/s；q频设置为800khz；填充间距(绕线圆)设置为7圈。
103.此时可在待加工医疗导管2上加工出孔径范围为55-60um
±
5um的微孔21。
104.实施例七
105.在一次微孔激光加工中，打标速度设置为1000mm/s；空跳速度设置为3000mm/s；q频设置为800khz；填充间距(绕线圆)设置为8圈。
106.此时可在待加工医疗导管2上加工出孔径范围为50-55um
±
5um的微孔21。
107.本发明实施例还提供一种激光加工设备，用于执行上述的微孔激光加工方法，该激光加工设备包括：
108.激光器，用于发射激光束1，以能对待加工医疗导管2进行微孔激光加工。在实际应用中，激光器可以是紫外皮秒激光器，其采用波长可以为355nm、脉宽范围为0-100ps、功率范围可以为0-8w；或者，激光器还可以是飞秒激光器，其波长为1064nm，脉宽范围为0-800fs，功率范围为0-8w；
109.加工平台，用于装载待加工医疗导管2；
110.视觉模组，用于获取加工平台上的待加工医疗导管2的空间位置信息，以供激光器发射的激光束1能根据预设图档中预设的各种信息精准地对待加工医疗导管2对应进行微孔激光加工；
111.图像处理器，用于处理预设图档，并能使激光器根据预设图档的各坐标信息与待加工医疗导管2的空间位置信息关；
112.控制系统，可与激光器、加工平台、视觉模组和图像处理器等电连接。
113.可以理解地，加工平台可用于采用激光器在控制系统的控制下，发射激光束并使激光束根据预设图档、空间位置信息和激光加工参数对加工平台上的待加工医疗导管2进行微孔激光加工，以获得目标微孔。
114.在一些实施例中，激光加工设备还包括：
115.振镜组件，用于使激光束1聚焦至待加工医疗导管2上，且焦点位置为正焦，以能使激光束1针对待加工医疗导管2进行微孔激光加工；
116.清洁装置，用于清理在微孔激光加工时所产生的废屑，以防止微孔激光加工过程中产生的废屑堵塞导管2，以及减少环境污染和减弱对工作人员的健康威胁。
117.综上，相比现有技术，该微孔激光加工方法及激光加工设备至少具有以下有益效果：其一，采用该微孔激光加工方法的加工过程中不易对导管2造成烧融与变形，热影响区小；其二，加工出来的目标微孔21孔径范围大小可以大于或等于50um
±
5um；其三，能够在同一根待加工医疗导管2上一次性加工出不同形状和尺寸大小的目标微孔21，以及，各目标微孔21所处的待加工医疗导管2上的具体位置和各目标微孔21之间的距离。并且，上述各种信息是通过预设图档来设置，图档的内容可灵活更改，操作方便、适用性广；其四，微孔激光加工后产生的废屑通过清洁装置清理，不仅有效防止废屑堵塞待加工医疗导管2，以提高成品合格率，还能减少环境污染以及减弱对工作人员的健康威胁，安全环保。
118.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明。对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。