一种激光脉冲时空相关定位扫描方法、装置及系统与流程

1.本发明涉及激光加工领域，具体涉及一种激光脉冲时空相关定位扫描方法、装置及系统。

背景技术：

2.激光扫描加工，有振镜扫描，xy平台移动，或者“振镜+xy平台”等多种方式，其工作方式无一例外是这样的：激光光源出光，上面所提光束扫描方式对光束与待加工工件进行相对运动控制，激光出光是独立的，只管一直发激光脉冲，软件里面设置“开光延时”，“关光延时”等等参数，不涉及到具体每一个激光脉冲的空间定位，只涉及到一连串激光脉冲的开光时间节点和关光时间节点，这种控制方式的缺点是，一个方面，相同的激光出光时间，例如0.5秒，激光脉冲数不一致，一般会多1~2个激光脉冲或者少1~2个激光脉冲，影响激光加工精度；另一方面，由于振镜扫描存在机械惯性，因此激光脉冲在空间的叠加或排布，间距是不均匀的，起始阶段和终止阶段，由于速度处于加速或减速阶段，脉冲之间的间距相对密集，导致加工不均匀。

技术实现要素：

3.本发明所要解决的技术问题是提供一种激光脉冲时空相关定位扫描方法、装置及系统。
4.第一方面，为解决上述技术问题本发明提供了一种激光脉冲时空相关定位扫描方法，利用激光脉冲空间定位模块和激光脉冲时域发射模块实现激光脉冲时空相关定位扫描方法；其中，所述激光脉冲空间定位模块不包含宏观机械运动部件，且定位响应时间小于20微秒；所述激光脉冲时域发射模块输出激光脉冲的响应时间小于20微秒；所述激光脉冲时空相关定位扫描方法为，激光脉冲空间定位模块基于时序信号对激光脉冲时域发射模块输出的每个激光脉冲进行定位传输，使所述激光脉冲在激光靶上完成空间定位。
5.第二方面，为解决上述技术问题本发明还提供了一种激光脉冲时空相关定位扫描装置，该装置包括存储器和处理器；所述存储器内存储有计算机程序，所述处理器用于执行所述计算机程序时实现上述所述的激光脉冲时空相关定位扫描方法。
6.第三方面，为解决上述技术问题本发明还提供了一种激光脉冲时空相关定位扫描系统，该系统包括机台、拍摄装置、激光加工头装置以及如上述所述的激光脉冲时空相关定位扫描装置；所述机台用于以负压吸附方式固定待加工材料；所述拍摄装置用于获取位于所述机台上的所述待加工材料的定位图像；所述激光加工头装置，用于基于所述定位图像且在所述激光脉冲时空相关定位扫描装置的作用下对所述待加工材料进行激光加工。
7.本发明的有益效果是：在本发明一种激光脉冲时空相关定位扫描方法、装置及系
统中，由于激光脉冲空间定位模块响应速度足够快，可以实现对每一个激光脉冲进行空间定位，避免了传统激光加工方式每次出光扫描时候多1~2个激光脉冲或者少1~2个激光脉冲的情况发生；另外，由于激光脉冲空间定位模块对激光脉冲进行定位时并没有转动和移动之类的机械运动，因此没有机械惯性的影响，避免了扫描起始阶段与结尾阶段激光脉冲叠加过于密集的情况发生。
附图说明
8.图1为本发明一种激光脉冲时空相关定位扫描方法在实施例一中的流程图；图2为本发明一种激光脉冲时空相关定位扫描方法在实施例二中的流程图；图3为本发明一种激光脉冲时空相关定位扫描方法在实施例三中的流程图；图4为本发明一种激光脉冲时空相关定位扫描方法在实施例四中的流程图；图5为本发明一种激光脉冲时空相关定位扫描方法在实施例五中的流程图。
具体实施方式
9.以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
10.一种激光脉冲时空相关定位扫描方法，利用激光脉冲空间定位模块和激光脉冲时域发射模块实现激光脉冲时空相关定位扫描方法；其中，所述激光脉冲空间定位模块不包含宏观机械运动部件，且定位响应时间小于20微秒；所述激光脉冲时域发射模块输出激光脉冲的响应时间小于20微秒；所述激光脉冲时空相关定位扫描方法为，激光脉冲空间定位模块基于时序信号对激光脉冲时域发射模块输出的每个激光脉冲进行定位传输，使所述激光脉冲在激光靶上完成空间定位。
11.由于激光脉冲空间定位模块响应速度足够快，可以实现对每一个激光脉冲进行空间定位，避免了传统激光加工方式每次出光扫描时候多1~2个激光脉冲或者少1~2个激光脉冲的情况发生；另外，由于激光脉冲空间定位模块对激光脉冲进行定位时并没有转动和移动之类的机械运动，因此没有机械惯性的影响，避免了扫描起始阶段与结尾阶段激光脉冲叠加过于密集的情况发生。
12.实施例一：如图1所示，激光脉冲空间定位模块基于时序信号对激光脉冲时域发射模块输出的每个激光脉冲进行定位传输的具体过程为，所述激光脉冲时域发射模块输出激光脉冲，且提前或者同步输出第一时序信号给所述激光脉冲空间定位模块；所述激光脉冲空间定位模块根据所述第一时序信号，相对所述激光脉冲输出提前或者同步响应；所述激光脉冲时域发射模块输出的每个激光脉冲在所述激光脉冲空间定位模块的响应下定位传输。
13.在本实例中，所述激光脉冲时域发射模块可以为调q紫外固体激光器，且工作在内触发状态，该激光器内部每给调q开关一个触发信号的同时，也会对外输出一个电脉冲信号，这个电信号可以连接声光偏转器件，即本实施例的所述激光脉冲空间定位模块，这时候激光器内部声光调q开关动作的时候，外置所述声光偏转器件也同步动作；激光器内部声光
调q开关动作完毕时候，激光器外部声光偏转器件的声光晶体内部驻波也建立起来了，声光晶体建立驻波的事件是纳秒量级；这时候激光器谐振腔震荡输出一个激光脉冲，传输到外部声光偏转器件的时候，所述声光偏转器件就可以对该脉冲实现设定的偏转角度进行偏转，从而实现所述激光脉冲空间定位模块对所述激光脉冲时域发射模块的同步响应。
14.在本实施例中，所述激光脉冲空间定位模块为声光偏转器件及其驱动系统，所述激光脉冲时域发射模块为调q固体激光器，波长1064nm，采用外触发模式工作，所述外触发模式，指所述激光器接收到外触发电信号，对应就发射一个激光脉冲。激光器可以发出一系列的脉冲信号，例如50khz脉冲重复频率，脉冲宽度30纳秒，脉冲重复周期20微秒，就是每一个脉冲周期中，出光时间是很短的，多数时间不出光。另一个方面，如果声光偏转器在改变超声波驱动频率的时候，声光偏转晶体里面总有时间是没有驻波的（晶体内超声波消失，机械驻波也消失），这时候激光通过声光偏转晶体的时候是直通的，没有任何偏转，或者声光偏转晶体内机械驻波场建立的过程中，激光脉冲刚好经过晶体，那么这时候激光可能偏转可能不偏转或者部分偏转。采用声光偏转的时候，声光晶体内机械驻波场已经建立，可以实现对透射激光进行衍射偏转；当需要使用声光偏转器件对透射的激光进行偏转扫描的时候，激光脉冲与声光晶体内的机械驻波场的建立必须有时序关系；例如，当激光脉冲入射外置声光偏转晶体的时候，如果声光偏转晶体里面驻波没有建立或者正在建立，那么该激光脉冲就不能被偏转或者不能稳定偏转；因此，声光晶体内的机械驻波场必须提前或者同步建立，使得激光脉冲通过的时候，所述声光偏转晶体内的机械驻波场是存在的，否则会出现部分激光脉冲刚好错过了机械驻波或者正好碰到机械驻波建立的不稳定阶段，都不能实现激光脉冲的扫描。
15.因此，在本实施例中，声光偏转器件及其驱动系统基于时序信号对调q固体激光器输出的每个激光脉冲进行定位传输的具体过程为，所述调q固体激光器输出激光脉冲，且提前或者同步输出第一时序信号给所述声光偏转器件及其驱动系统；所述声光偏转器件及其驱动系统根据所述第一时序信号，相对所述激光脉冲输出提前或者同步响应；所述激光脉冲时域发射模块输出的每个激光脉冲在所述声光偏转器件及其驱动系统的响应下定位传输。
16.实施例二：如图2所示，激光脉冲空间定位模块基于时序信号对激光脉冲时域发射模块输出的每个激光脉冲进行定位传输的具体过程为，所述激光脉冲空间定位模块进行光束空间定位动作，且提前或者同步或者滞后输出第二时序信号给所述激光脉冲时域发射模块；所述激光脉冲时域发射模块根据所述第二时序信号输出激光脉冲，且每个所述激光脉冲在所述激光脉冲空间定位模块的定位动作下定位传输。
17.例如，基于声光偏转的激光脉冲空间定位模块先建立第一衍射角的机械驻波，再输出信号给所述激光脉冲时域发射模块，例如超快脉冲激光器，可以是红外、绿光、紫外皮秒激光器，所述激光脉冲时域发射模块发出激光，所发射激光经过所述激光脉冲空间定位给模块后被定位传输。
18.在实施例一或实施例二中：由于所述激光脉冲空间定位模块响应速度足够快，可以实现对每一个激光脉冲进行空间定位。一个空间方位可以对应于一个激光脉冲，也可以对应多个激光脉冲，特别适合
于需要对激光脉冲空间位置进行精确定位的场合，也避免了传统激光加工方式每次出光扫描时候多1~2个激光脉冲或者少1~2个激光脉冲的情况发生，也避免了扫描起始阶段与结尾阶段激光脉冲叠加过于密集的情况。
19.一般扫描振镜由于机械惯性的原因，达到稳定速度需要百微秒量级时间，停下来也需要百微秒量级时间，且由于电学惯性（电容电感）、机械惯性、动静摩擦力差异等原因，振镜对于更高速和更微观的激光扫描基本也无能为力或者效率低下。采用声光器件或者mems微机电系统（例如dmd扫描镜），可以有更高的响应速度，前者是百纳秒到微秒量级响应时间，后者大概10微秒响应时间，基本上这个时间与激光器出光时间比较接近，与激光器出光进行时空相关配合，可以实现对每一个激光脉冲进行精确定位，而且不影响激光脉冲出光效率，从而实现了高效高速高精确度的激光扫描加工。如本发明技术方案，所述时空相关的激光脉冲发射与定位开始，直到激光脉冲到达所述激光靶为止的时长，可以控制在小于20微秒，属于超高速高精度扫描系统。
20.实施例三：激光脉冲空间定位模块对激光脉冲时域发射模块输出的每个激光脉冲进行定位传输的过程中还涉及时空控制模块的参与；如图3所示，在时空控制模块的参与下，激光脉冲空间定位模块对激光脉冲时域发射模块输出的每个激光脉冲进行定位传输的具体过程为，所述激光脉冲时域发射模块输出激光脉冲，且提前或者同步输出第一时序信号给时空控制模块；所述时空控制模块根据所述第一时序信号输出第一控制信号给所述激光脉冲空间定位模块；所述激光脉冲空间定位模块根据所述第一控制信号，相对所述激光脉冲输出提前或者同步响应；所述激光脉冲时域发射模块输出的每个激光脉冲在所述激光脉冲空间定位模块的响应下定位传输。
21.实施例四：激光脉冲空间定位模块对激光脉冲时域发射模块输出的每个激光脉冲进行定位传输的过程中还涉及时空控制模块的参与；如图4所示，在时空控制模块的参与下，激光脉冲空间定位模块对激光脉冲时域发射模块输出的每个激光脉冲进行定位传输的具体过程为，所述激光脉冲空间定位模块进行光束空间定位动作，且提前或者同步或者滞后输出第二时序信号给时空控制模块；所述时空控制模块根据所述第二时序信号输出第二控制信号给所述激光脉冲时域发射模块；所述激光脉冲时域发射模块根据所述第二控制信号输出激光脉冲，且每个所述激光脉冲在所述激光脉冲空间定位模块的定位动作下定位传输。
22.实施例五：激光脉冲空间定位模块对激光脉冲时域发射模块输出的每个激光脉冲进行定位传输的过程中还涉及时空控制模块的参与；如图5所示，在时空控制模块的参与下，激光脉冲空间定位模块对激光脉冲时域发射模块输出的每个激光脉冲进行定位传输的具体过程为，所述时空控制模块输出时序信号并分别发送给所述激光脉冲时域发射模块和所述激光脉冲空间定位模块；所述激光脉冲时域发射模块根据所述时序信号输出激光脉冲；所述激光脉冲空间定位模块根据所述时序信号，相对所述激光脉冲输出提前或者同步响应；所述激光脉冲时域发射模块输出的每个激光脉冲在所述激光脉冲空间定位模块的响应下定位传输。
23.在实施例三或实施例四或实施例五中：所述时空控制模块，可以是整套装备的控
制中心，可以是控制电脑，也可以是控制板卡，特别是基于硬件计算的运动控制板卡，可以集中对所述激光脉冲时域发射模块和所述激光脉冲空间定位模块进行时序上的高效管理，减少二者之间的相互等待时间提高光束定位控制效率。采用时空控制模块可以很方便对时间和空间进行集中管理与调度，特别是时空控制模块可以主动控制扫描加工全局，同时给所述激光脉冲时域发射模块和所述激光脉冲空间定位模块发送指令，后者同步执行指令，达到高度协调高效加工高精度定位的效果，正如人体一样，时空控制模块相当于人脑，所述激光脉冲空间定位模块相当于人眼，人眼看到水里的鱼，人手上的鱼叉就叉过去，整个动作可以一气呵成，高效而精准。
24.在上述实施例一至实施例五中的任一实施例中，还具有如下优选方案：优选的，所述激光脉冲空间定位模块的定位响应时间小于10微秒；所述激光脉冲时域发射模块输出激光脉冲的响应时间小于10微秒。
25.该优选的限定进一步提升了本方案的高效高精度扫描的协同性，激光脉冲出光与定位完美配合。目前能够做到这个响应速度的激光脉冲空间定位模块只有声光器件和微机电器件（mems器件）。
26.优选的，所述激光脉冲时域发射模块包含声光调q激光器或电光调q激光器或超快激光器或主控振荡器的功率放大mopa激光器。
27.能够输出高峰值功率或者脉冲形状可调的，只有这些激光器了。声光或电光调q激光器，从接到激光脉冲触发信号到激光脉冲发出来，一般为1微秒左右时间；超快激光器的种子激光后面，激光放大级前面，会设置激光脉冲选择器，一般也是声光调制器，其选择脉冲的响应时间也是1微秒左右；mopa激光器的激光脉冲触发，也是控制种子激光的脉冲，激光脉冲触发的响应时间也在1微秒左右。
28.优选的，所述激光脉冲时域发射模块包含外置光开关激光脉冲选择输出激光器。
29.这种情况就是激光器是连续输出激光，采用声光开关或者电光开关进行外部斩波，间断出光，与脉冲激光一个表现形式，只是激光峰值功率偏低，有些应用，例如激光焊接和微焊接，需要低峰值激光功率。
30.优选的，所述激光脉冲空间定位模块为mems高速扫描模块，mems高速扫描模块包括驱动控制单元以及与所述驱动控制单元连接的mems光束定位执行单元或声光光束偏转执行单元；所述激光脉冲空间定位模块对所述激光脉冲进行定位的具体过程为，表面镀有反射膜的mems光束定位执行单元对入射的激光脉冲进行反射；所述驱动控制单元控制所述mems光束定位执行单元产生对应的偏摆角度，从而对所述mems光束定位执行单元反射的激光脉冲产生空间偏摆定位。
31.mems光束定位执行单元表面镜面镀膜，对激光高反射率，激光脉冲入射mems光束定位执行单元表面，所述mems光束定位执行单元在驱动控制单元驱动作用下产生不同的偏摆角度，从而对入射的激光产生空间偏摆定位作用。本发明的发明点就在于，这种高度偏摆空间控制，在时间上与激光光源脉冲产生相关性，整个系统形成一个高效时空相关控制系统。
32.优选的，所述激光脉冲空间定位模块为声光高速扫描模块，声光高速扫描模块包括驱动控制单元以及与所述驱动控制单元连接的声光光束偏转执行单元时，所述激光脉冲空间定位模块对所述激光脉冲进行定位的具体过程为，
内部设置有超声驻波的声光光束偏转执行单元对以预设角度射入的激光脉冲进行布拉格反射；所述驱动控制单元控制所述声光光束偏转执行单元的超声驻波频率以调整光栅反射角度，从而对所述声光光束偏转执行单元布拉格反射的激光脉冲产生空间偏摆定位。
33.在具有声光效应的晶体里面设置超声波驻波，激光以一定角度入射，就会形成布拉格反射；相同的入射角度，不同的驻波间隔，布格拉反射方位不同，而超声波在晶体内部的驻波周期，与超声波频率有关，给定不同的超声波频率，可以调整光栅反射角度，从而实现反射光束的空间定位。如果安装两个声光偏转器（即声光光束偏转执行单元），那么就可以实现二维扫描。二维声光偏转系统置于脉冲激光器的出射光路上，由x轴光光束偏转执行单元、x轴驱动控制单元、y轴光光束偏转执行单元以及y轴驱动控制单元组成，x 轴光光束偏转执行单元与y 轴光光束偏转执行单元互成90
°
方向放置，并分别经x 轴驱动控制单元和y 轴驱动控制单元与时空控制模块电连接。当然，其中若干次级大光束忽略不计或者后续光路可以挡住无用的光束。
34.在本发明实施例中，激光脉冲时域发射模块为波长1064nm的mopa激光器，激光脉冲空间定位模块为两串联的基于二氧化碲晶体的声光偏转器，本实施例时空控制模块给所述激光脉冲空间定位模块信号，在二氧化碲晶体内部形成超声波驻波，完成光束定位动作；同时或者延后输出信号给所述激光脉冲时域发射模块，这里是100瓦@100khz mopa激光器，由于激光器内部也采用了声光器件，因此在所述激光脉冲空间定位模块已经定位完毕的同时，激光脉冲也完成发射，形成了激光脉冲发射与激光脉冲定位完美时空配合。
35.优选的，所述声光光束偏转执行单元内创建有声学啁啾信号以生成叠加的超声驻波；所述激光脉冲时域发射模块输出的激光脉冲被叠加的超声驻波布拉格反射后分成多束光束并被偏转到多个方向上。
36.通过在声光偏转器中创建若干声学啁啾信号以实质上同时地形成生成的叠加的声波，穿过声光偏转器的光束可以被分束成若干束，并被偏转到各个方向上，从而可以减少扫描时间。
37.在上述实施例三至实施例五中的任一实施例中，还具有如下优选方案：所述激光靶为激光脉冲照射或者加工对象，一系列激光脉冲经激光脉冲时域发射模块输出，经激光脉冲空间定位模块定位输出，在激光靶上形成特定空间分布。
38.优选的，在激光脉冲空间定位模块基于时序信号对激光脉冲时域发射模块输出的激光脉冲进行定位传输的过程中，所述激光靶在激光靶运动控制系统的控制下运动，且所述激光靶运动控制系统将所述激光靶的实时位置反馈给所述时空控制模块；所述时空控制模块根据所述激光靶的实时位置计算出所述激光靶的实时位置变化量，并将所述激光靶的实时位置变化量附加到传输至所述激光脉冲空间定位模块的信号里面进行空间位置合成。
39.在一些特殊领域，例如为了扩大激光扫描范围或者提高激光扫描效率，减少运动时间，在激光扫描出光和/或不出光期间，激光靶也是运动的，此时必须把激光靶位置实时反馈给时空控制模块，并把位置变化量附加到给予所述激光脉冲空间定位模块的信号里面
进行空间位置合成。
40.实施例六：基于上述一种激光脉冲时空相关定位扫描方法，本发明还提供一种激光脉冲时空相关定位扫描装置。
41.一种激光脉冲时空相关定位扫描装置，包括存储器和处理器；所述存储器内存储有计算机程序，所述处理器用于执行所述计算机程序时实现上述所述的激光脉冲时空相关定位扫描方法。
42.实施例七：基于上述一种激光脉冲时空相关定位扫描装置，本发明还提供一种激光脉冲时空相关定位扫描系统。
43.一种激光脉冲时空相关定位扫描系统，包括机台、拍摄装置、激光加工头装置以及如上述所述的激光脉冲时空相关定位扫描装置；所述机台用于以负压吸附方式固定待加工材料；所述拍摄装置用于获取位于所述机台上的所述待加工材料的定位图像；所述激光加工头装置，用于基于所述定位图像且在所述激光脉冲时空相关定位扫描装置的作用下对所述待加工材料进行激光加工。
44.本发明巧妙的采用了无机械惯性快速响应激光扫描定位系统，配合激光脉冲输出的时域特征，巧妙地把激光脉冲时域发射与激光脉冲空间定位扫描相关联起来，实现了对每一个激光脉冲的空间定位，和前后系列激光脉冲的相对位置的绝对把控，提升了激光微加工的效率与品质。
45.本发明技术方案，可以解决每一个激光脉冲的定位问题，由于所述激光脉冲空间定位模块对激光脉冲进行定位时并没有转动和移动之类的机械运动，因此没有机械惯性的影响，因此顺便解决了相邻脉冲空间相对位置问题（例如间距或重叠度均匀性问题），如此一来，在加工起始阶段就不再需要等待运动扫描器件的机械加速，因此实际上也提高了激光微加工效率，也提升了激光微加工的品质（激光扫描轨迹稳定性均匀性）。总之，其实质性效果是：1、实现了每一个激光脉冲的空间高速定位；2、实质性提升了激光微加工效率；3、实质性提升了激光微加工的品质。
46.读者应理解，在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
47.以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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保护范围之内。

技术特征：

1.一种激光脉冲时空相关定位扫描方法，其特征在于：利用激光脉冲空间定位模块和激光脉冲时域发射模块实现激光脉冲时空相关定位扫描方法；其中，所述激光脉冲空间定位模块不包含宏观机械运动部件，且定位响应时间小于20微秒；所述激光脉冲时域发射模块输出激光脉冲的响应时间小于20微秒；所述激光脉冲时空相关定位扫描方法为，激光脉冲空间定位模块基于时序信号对激光脉冲时域发射模块输出的每个激光脉冲进行定位传输，使所述激光脉冲在激光靶上完成空间定位。2.根据权利要求1所述的激光脉冲时空相关定位扫描方法，其特征在于：激光脉冲空间定位模块基于时序信号对激光脉冲时域发射模块输出的每个激光脉冲进行定位传输的具体过程为，所述激光脉冲时域发射模块输出激光脉冲，且提前或者同步输出第一时序信号给所述激光脉冲空间定位模块；所述激光脉冲空间定位模块根据所述第一时序信号，相对所述激光脉冲输出提前或者同步响应；所述激光脉冲时域发射模块输出的每个激光脉冲在所述激光脉冲空间定位模块的响应下定位传输；或，所述激光脉冲空间定位模块进行光束空间定位动作，且提前或者同步或者滞后输出第二时序信号给所述激光脉冲时域发射模块；所述激光脉冲时域发射模块根据所述第二时序信号输出激光脉冲，且每个所述激光脉冲在所述激光脉冲空间定位模块的定位动作下定位传输。3.根据权利要求1所述的激光脉冲时空相关定位扫描方法，其特征在于：激光脉冲空间定位模块对激光脉冲时域发射模块输出的每个激光脉冲进行定位传输的过程中还涉及时空控制模块的参与；在时空控制模块的参与下，激光脉冲空间定位模块对激光脉冲时域发射模块输出的每个激光脉冲进行定位传输的具体过程为，所述激光脉冲时域发射模块输出激光脉冲，且提前或者同步输出第一时序信号给时空控制模块；所述时空控制模块根据所述第一时序信号输出第一控制信号给所述激光脉冲空间定位模块；所述激光脉冲空间定位模块根据所述第一控制信号，相对所述激光脉冲输出提前或者同步响应；所述激光脉冲时域发射模块输出的每个激光脉冲在所述激光脉冲空间定位模块的响应下定位传输；或，所述激光脉冲空间定位模块进行光束空间定位动作，且提前或者同步或者滞后输出第二时序信号给时空控制模块；所述时空控制模块根据所述第二时序信号输出第二控制信号给所述激光脉冲时域发射模块；所述激光脉冲时域发射模块根据所述第二控制信号输出激光脉冲，且每个所述激光脉冲在所述激光脉冲空间定位模块的定位动作下定位传输；或，所述时空控制模块输出时序信号并分别发送给所述激光脉冲时域发射模块和所述激光脉冲空间定位模块；所述激光脉冲时域发射模块根据所述时序信号输出激光脉冲；所述激光脉冲空间定位模块根据所述时序信号，相对所述激光脉冲输出提前或者同步响应；所述激光脉冲时域发射模块输出的每个激光脉冲在所述激光脉冲空间定位模块的响应下定
位传输。4.根据权利要求1至3任一项所述的激光脉冲时空相关定位扫描方法，其特征在于：所述激光脉冲空间定位模块的定位响应时间小于10微秒；所述激光脉冲时域发射模块输出激光脉冲的响应时间小于10微秒。5.根据权利要求1至3任一项所述的激光脉冲时空相关定位扫描方法，其特征在于：所述激光脉冲时域发射模块包含声光调q激光器或电光调q激光器或超快激光器或主控振荡器的功率放大mopa激光器；或，所述激光脉冲时域发射模块包含外置光开关激光脉冲选择输出激光器。6.根据权利要求1至3任一项所述的激光脉冲时空相关定位扫描方法，其特征在于：所述激光脉冲空间定位模块包括驱动控制单元以及与所述驱动控制单元连接的mems光束定位执行单元或声光光束偏转执行单元；当所述激光脉冲空间定位模块包括驱动控制单元以及与所述驱动控制单元连接的mems光束定位执行单元时，所述激光脉冲空间定位模块对所述激光脉冲进行定位的具体过程为，表面镀有反射膜的mems光束定位执行单元对入射的激光脉冲进行反射；所述驱动控制单元控制所述mems光束定位执行单元产生对应的偏摆角度，从而对所述mems光束定位执行单元反射的激光脉冲产生空间偏摆定位；当所述激光脉冲空间定位模块包括驱动控制单元以及与所述驱动控制单元连接的声光光束偏转执行单元时，所述激光脉冲空间定位模块对所述激光脉冲进行定位的具体过程为，内部设置有超声驻波的声光光束偏转执行单元对以预设角度射入的激光脉冲进行布拉格反射；所述驱动控制单元控制所述声光光束偏转执行单元的超声驻波频率以调整光栅反射角度，从而对所述声光光束偏转执行单元布拉格反射的激光脉冲产生空间偏摆定位。7.根据权利要求6所述的激光脉冲时空相关定位扫描方法，其特征在于：所述声光光束偏转执行单元内创建有声学啁啾信号以生成叠加的超声驻波；所述激光脉冲时域发射模块输出的激光脉冲被叠加的超声驻波布拉格反射后分成多束光束并被偏转到多个方向上。8.根据权利要求3所述的激光脉冲时空相关定位扫描方法，其特征在于：在激光脉冲空间定位模块基于时序信号对激光脉冲时域发射模块输出的激光脉冲进行定位传输的过程中，所述激光靶在激光靶运动控制系统的控制下运动，且所述激光靶运动控制系统将所述激光靶的实时位置反馈给所述时空控制模块；所述时空控制模块根据所述激光靶的实时位置计算出所述激光靶的实时位置变化量，并将所述激光靶的实时位置变化量附加到传输至所述激光脉冲空间定位模块的信号里面进行空间位置合成。9.一种激光脉冲时空相关定位扫描装置，其特征在于：包括存储器和处理器；所述存储器内存储有计算机程序，所述处理器用于执行所述计算机程序时实现如权利要求1至8任一项所述的激光脉冲时空相关定位扫描方法。
10.一种激光脉冲时空相关定位扫描系统，其特征在于：包括机台、拍摄装置、激光加工头装置以及如权利要求9所述的激光脉冲时空相关定位扫描装置；所述机台用于以负压吸附方式固定待加工材料；所述拍摄装置用于获取位于所述机台上的所述待加工材料的定位图像；所述激光加工头装置，用于基于所述定位图像且在所述激光脉冲时空相关定位扫描装置的作用下对所述待加工材料进行激光加工。

技术总结

本发明涉及激光加工领域，具体涉及一种激光脉冲时空相关定位扫描方法、装置及系统。其方法为，激光脉冲空间定位模块基于时序信号对激光脉冲时域发射模块输出的每个激光脉冲进行定位传输，使激光脉冲在激光靶上完成空间定位；其中，激光脉冲空间定位模块不包含宏观机械运动部件，且定位响应时间小于20微秒；激光脉冲时域发射模块输出激光脉冲的响应时间小于20微秒。本发明可以实现对每一个激光脉冲进行空间定位，避免了传统激光加工方式每次多出或少出激光脉冲的情况发生；另外，由于没有机械惯性的影响，避免了扫描起始阶段与结尾阶段激光脉冲叠加过于密集的情况发生。激光脉冲叠加过于密集的情况发生。激光脉冲叠加过于密集的情况发生。