如何克服精密激光加工应用的运动控制新挑战.pdf

www.EET- 如何克服精密激光加工应用的运动控制新挑战 作者：林卫瑞 凌华科技自动化控制产品应用课课长 杨家玮 凌华科技自动化控制产品经理 摘要： 激光精密加工及切割已被应用在如太阳能晶硅切割、手机面板切割、半导体晶圆切 割，Laser CNC 等精密加工上面。如何通过调整能量强度来满足不同材质上切割，而呈现出 有层次感的效果，这些都是高端运动控制产品所面临的新挑战。在本文中将讨论如何克服精 密激光加工时所遭遇的新挑战，以及通过实例证明的解决方案。 关键词：激光加工, 运动控制, 速度规划, Softmotion 算法 Abstract:Precision laser processing and cutting are popularly used in silicon wafer slicing for solar cells, cell phone screen cutting, semiconductor wafer slicing, and CNC machines, among others. High-end motion control products for laser equipment must accommodate micro-scale precision in contour cutting and adjusting released energy to cope with different materials while yielding the best possible results. These issues and current solutions are discussed here with presentations of demonstration testing. Key words: Laser Processing, Motion Control, speed planning, Softmotion 激光制造技术是结合光学、机械、电子电机、计算机等科学与技术整合成的一项新技术，其 已在现今社会中被广泛的应用。根据国际激光产业权威《LASER FOCUS WORLD 》与 《Industrial Laser Solution》于2013 年初统计数据显示，全球激光产品销售已经回到 2008 年的水平并呈现增长的趋势。在全球激光材料加工领域中，近几年以金属加工的产值占多数， 应用端又以激光打标与画线等属于表面处理的，占的最多为42% ， 激光切割与焊接分占为 第二与第三，合占整体材料加工应用的 34%，其应用在汽车、航天航空、电子、机械、钢 铁等金属钣金产业。而在GI (Global Information)于2012 年底所发表的「Global and China Laser Equipment and Processing Industry Report, 2012-2014 」报告书中指出，全球激光设备市 场一般预计2011 年将由2010 年约74 亿美金以14%的速度成长，2012 则成长约2% 。 www.EET www.EET- 图1 全球激光材料加工应用分布, 2009 (数据源: Indus. Laser Solution, Y09) 图2 中国激光设备市场分布, 2011 (数据源: Global Information, Y11) 以中国市场而言，激光设备的市场在2011 年略微超过全球市场的成长率。从宏观经济的影 响来看，虽然中国针对机械产业、重工业的激光加工市场缩小了，但小型、中型激光加工市 场则在成长。由于中国在全球制造业上扮演中心的角色，其对激光机械的需求也相当巨大， 尤其是汽车、半导体、电子产业具有很大的潜在性需求。中国的加工产