[發(fā)明專利]一種用于掃描振鏡式激光加工系統(tǒng)的熱漂移測量方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910739730.6
• 申請日: 2019-08-12
• 公開（公告）號: CN110487180B
• 公開（公告）日: 2020-12-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳光勝;項(xiàng)漢楨
• 申請（專利權(quán)）人: 上海理工大學(xué)
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00;G01K13/00;B23K26/70
• 代理公司: 上海德昭知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31204
• 代理人: 郁旦蓉

1.一種用于掃描振鏡式激光加工系統(tǒng)的熱漂移測量方法，通過建立溫度差值與光點(diǎn)坐標(biāo)差值的預(yù)測模型來對掃描振鏡式激光加工系統(tǒng)的熱漂移進(jìn)行預(yù)測，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，將用于檢測光點(diǎn)坐標(biāo)的光傳感器放置在掃描振鏡式激光加工系統(tǒng)的加工平臺加工面上，并將x振鏡電機(jī)左側(cè)殼體處、y振鏡電機(jī)附近殼體處、x振鏡散熱片處、x振鏡電機(jī)右側(cè)殼體處以及y振鏡散熱片處作為測溫點(diǎn)并分別放置用于采集各個所述測溫點(diǎn)溫度的溫度傳感器；

步驟2，控制所述掃描振鏡式激光加工系統(tǒng)持續(xù)加工同一點(diǎn)，每間隔5分鐘采集每個所述測溫點(diǎn)的溫度傳感器的溫度一次，同時記錄光點(diǎn)坐標(biāo)值，當(dāng)所述光點(diǎn)坐標(biāo)值在3微米內(nèi)波動后，記錄每個時刻每個所述測溫點(diǎn)的溫度和所述光點(diǎn)坐標(biāo)值；

步驟3，對光點(diǎn)坐標(biāo)差值Δx，Δy和溫度差值ΔT之間的關(guān)系分別進(jìn)行分析，分別如公式(1)，(2)；

步驟4，不同所述測溫點(diǎn)的溫度差值對光點(diǎn)x坐標(biāo)差值的線性相關(guān)系數(shù)為IDC_x_n，n＝1，2，3，4，5，對光點(diǎn)y坐標(biāo)差值的線性相關(guān)系數(shù)為IDC_y_n，n＝1，2，3，4，5，n為所述溫度傳感器的數(shù)量，若IDC_x_n≥0.8且IDC_y_n≥0.8時，則進(jìn)一步建立預(yù)測模型，如公式(3)和公式(4)，

Δx＝a_x1·ΔT₁+a_x2·ΔT₂+a_x3·ΔT₃+a_x4·ΔT₄+a_x5·ΔT₅+e_x (3)

Δy＝a_y1·ΔT₁+a_y2·ΔT₂+a_y3·ΔT₃+a_y4·ΔT₄+a_y5·ΔT₅+e_y (4)

步驟5，將公式(3)轉(zhuǎn)化為矩陣得到下式：

并設(shè)定Y＝[Δx(1)，Δx(2)，…Δx(m)]′ (6)

β＝[a_x1，a_x2，a_x3，a_x4，a_x5]′ (7)

E＝[e_x(1)，e_x(2)，…e_x(m)]′ (8)

而后引入函數(shù)J，設(shè)J＝E^T·E＝e_x²(1)+e_x²(2)+…e_x²(m)，根據(jù)公式(5)-公式(9)得到將其代入J＝E^T·E＝e_x²(1)+e_x²(2)+…e_x²(m)得到下式：

求解公式(10)得到下式：

將公式(11)進(jìn)行轉(zhuǎn)化，得到：

將公式(12)等號兩側(cè)同時左乘得到下式：

根據(jù)公式(13)求解出相關(guān)系數(shù)矩陣β，從而得到溫度差值ΔT與光點(diǎn)x坐標(biāo)差值的線性相關(guān)系數(shù)a_xn，將公式(4)中的Δy做與公式(5)-公式(13)的相同運(yùn)算，即可得到溫度差值ΔT與光點(diǎn)y坐標(biāo)差值的線性相關(guān)系數(shù)a_yn；

步驟6，通過公式(14)與公式(15)求解平均值并將公式(3)和公式(4)中的e_x、e_y替換為所述平均值

其中，公式(1)與公式(2)中，x_i代表第i個時刻光點(diǎn)x坐標(biāo)值，y_i代表第i個時刻光點(diǎn)y坐標(biāo)值，T_i代表第i個時刻測溫點(diǎn)溫度，分別代表整個時間段內(nèi)光點(diǎn)x坐標(biāo)的平均值、y坐標(biāo)的平均值、測溫點(diǎn)溫度平均值，IDC_x代表測溫點(diǎn)溫度差值對光點(diǎn)x坐標(biāo)差值的線性相關(guān)系數(shù)，IDC_y代表測溫點(diǎn)溫度差值對光點(diǎn)y坐標(biāo)差值的線性相關(guān)系數(shù)，

公式(3)與公式(4)中，ΔT_n中，ΔT代表相鄰兩個時刻的溫度差值，n代表測溫點(diǎn)個數(shù)，n＝1，2，3，4，5，a_xn、a_yn分別代表溫度差值與光點(diǎn)x、y坐標(biāo)差值的線性相關(guān)系數(shù)，n＝1，2，3，4，5，e_x、e_y代表殘差值，Δx、Δy代表光點(diǎn)x、y坐標(biāo)差值，

公式(5)中，Δx(m)代表第m個時間段光點(diǎn)x坐標(biāo)差值，ΔT_n(m)中，n代表測溫點(diǎn)個數(shù)，m代表第m個時間段，ΔT代表相鄰時刻溫度差值，a_xn代表溫度差值與光點(diǎn)x坐標(biāo)差值的線性相關(guān)系數(shù)，n＝1，2，3，4，5；e_x(m)代表第m個時間段對應(yīng)的殘差值，

公式(14)與公式(15)中，代表殘差平均值，e_x(j)、e_y(j)代表第j個時間段分別對應(yīng)的關(guān)于光點(diǎn)x坐標(biāo)值、光點(diǎn)y坐標(biāo)值的回歸殘差值。