本發明涉及一種對CO₂激光切割所產生的裂紋進行判定方法以及用于執行該方法的系統。

背景技術：

如圖1所示，用于對于玻璃進行切割的CO₂激光切割機主要由機械切割裝置、CO₂激光頭、冷卻裝置組成。CO₂激光切割玻璃的過程為：首先CO₂激光頭在玻璃表面形成CO₂激光光斑，CO₂激光光斑位于要產生的裂紋的初始位置；然后，沿要產生的切割線的方向，CO₂激光頭移動以使所產生的CO₂激光光斑所沿切割線運動，對玻璃進行加熱，同時冷卻裝置在CO₂激光頭之后移動以在CO₂激光光斑的后方在玻璃上形成冷卻區域，玻璃熱脹冷縮產生應力，該應力產生初始裂紋，使初始裂紋沿切割線方向從切割線起點延伸到切割線終點，如圖1所示；最后CO₂激光切割完成后，裂片機構使用機械壓力或者其他方式，使裂紋在玻璃的豎直方向進一步延伸，最終將玻璃分離開來。

在使用CO₂激光來切割玻璃時，初始裂紋的延伸是其中一個極其關鍵的環節，裂紋延伸斷裂將會直接影響玻璃裂片，產生碎片不良。

技術實現要素：

為了克服上述缺陷，本發明提出了一種針對CO₂激光切割的判定方法和系統，更具體地而言，提出了一種針對CO₂激光切割所產生的初始裂紋進行判定的方法和系統，該方法和系統能夠對CO₂激光切割所產生的初始裂紋是否完全延伸作出正確的判斷，從而提高玻璃切割的優良率。

根據本發明的一個方面，一種針對CO₂激光切割的判定方法包括如下 步驟：

步驟一：確定對于特定玻璃的光滑表面的光源的光滑反射閾值A；

步驟二：使光源從CO₂激光切割所產生的玻璃上的初始裂紋的側面入射，入射光所產生的光斑落到初始裂紋上；同時在與入射的光相對的初始裂紋的另一側接收由具有初始裂紋的玻璃所反射的光，此時光源的反射值為B；

步驟三：沿初始裂紋延伸方向移動光源并且同時接收反射光；

步驟四：當反射光由反射值B變化至大于光滑反射閾值A時，則認為初始裂紋發生斷裂，記錄裂紋斷裂的發生位置。

根據本發明的判定方法可以具有以下有利特征：

在步驟三中，光源從初始裂紋的起點一直移動到初始裂紋的終點；從而在步驟四中，記錄裂紋斷裂的發生位置的范圍；

光滑反射閾值A與反射值B相差至少一個數量級，反射值B到光滑反射值A的變化為跳變；

所述光源所形成光斑的寬度與初始裂紋的寬度相等或匹配；

所述光源的入射角和反射角根據能根據裂紋的位置進行調整；

光源所形成光斑的中心與初始裂紋的中心重合；

根據再一個方面，本發明還涉及一種玻璃切割方法，其包括如下步驟：

步驟一：使用CO₂激光切割在待切割玻璃上制造初始裂紋；

步驟二：使用上述的激光切割方法對初始裂紋是否斷裂進行判定；當初始裂紋斷裂時，執行步驟三；當初始裂紋未發生斷裂時，執行步驟四；

步驟三：當初始裂紋斷裂時，將斷裂的初始位置作為CO2激光切割的初始位置并從步驟一開始重新執行：

步驟四：當初始裂紋未發生斷裂時，執行裂片操作，將玻璃切割開來。

根據再一個方面，本發明還涉及一種針對CO₂激光切割的判定系統，所述系統包括主機架，在支架上安裝有沿裂紋延伸方向延伸的水平X向導軌，光源和接收反射光的光學傳感器安裝在可以沿所述水平X向導軌滑動的探頭支架上，驅動裝置驅動光源和光學傳感器在主機架上運動。

根據本發明的判定系統可以具有如下有利特征：

根據本發明的判定系統還具有與裂紋延伸方向正交的水平Y向導軌和豎直Z向導軌，水平Y向導軌和豎直Z向導軌，驅動裝置驅動光源和光學傳感器還能夠沿所述Y向和Z向滑動而進行調整。

所述驅動裝置為馬達，該馬達設置有編碼器，編碼器的數據用于對初始裂紋的斷裂點進行計算：P＝(c-a)*L/(b-a)，其中：P為切割線斷裂點位置，c為切割線斷裂點處的馬達地址，a為切割線起始點處的馬達地址，b為切割線終點處的馬達地址，L為切割線長度。

附圖說明

在接合附圖的下面描述中，本發明的其它特征和優點將更加明顯地顯現。圖中：

圖1是CO₂激光切割玻璃的過程的原理圖；

圖2是初始裂紋發生斷裂時的示意圖；

圖3是初始裂紋斷裂時的光源入射、反射的示意圖；

圖4是初始裂紋未斷裂時的光源入射、反射的示意圖；

圖5是根據本發明的一個實施例的針對CO₂激光切割線的判定系統的結構圖；

圖6是根據本發明的一個實施例的應用針對CO₂激光切割線的判定方法的玻璃切割方法的流程圖；

具體實施方式

如圖1所示為利用CO₂激光切割機對玻璃進行切割的原理圖，在對要切割開的玻璃100進行裂片之前需要在玻璃100上使用激光切割機來沿切割線制造初始裂紋110，初始裂紋110在切割線的位置延伸，CO₂激光頭發出激光光束在玻璃100上形成激光光斑102，CO₂激光頭沿著切割線的方向移動使得激光光斑102在要形成初始裂紋101的方向移動，同時冷卻裝置在玻璃100上在激光光斑102的后方形成冷卻區域103，冷卻區域103 隨著激光光斑102的移動而從切割線起點104移動直到切割線終點105，激光光斑102首先對玻璃100進行加熱，然后冷卻區域103對已進行加熱后的玻璃100再進行冷卻，玻璃100由于熱漲冷卻作用而產生應力，裂紋沿切割線方向從切割線起點104延伸到切割線終點105。

在理想狀態中，初始裂紋101應該沿著切割線的方向完全延伸，但是事實上，由于各種因素會存在有初始裂紋斷裂的情況，如圖2所示，其中106為初始裂紋的斷裂點。在本發明的實施例中，對于是否存在初始裂紋以及初始裂紋的位置進行判定。

初始裂紋的斷裂的原理如圖3和圖4所示。在玻璃100的上方設置有光學傳感器1和發出入射光的光源2，在玻璃100的表面沒有初始裂紋的情況下，玻璃100的表面為光滑的(即裂紋中斷/斷裂時)，光源2的入射光201幾乎全部被光滑的玻璃100鏡面反射形成反射光202，如在圖3中看到的，圖3為圖2的B-B截面的剖視圖。而在玻璃100的表面形成有初始裂紋101的情況下，當入射光201照射到裂紋上時，由于初始裂紋所形成的粗糙表面，入射光201發生漫反射，此時反射光與鏡面反射所形成的反射光202相比就十分微弱，如圖4所示，圖4為圖2的A-A截面剖視圖。例如，在鏡面反射所形成的反射光202的光通量為450lm時，而在發生漫反射的情況下所接收到的反射光的可能就為幾十lm，例如30lm。因此,當根據這一點，當所測得的光通量發生階躍時就可以認為發生了斷裂。進一步地，當所測得的光通量達到或超過光滑反射閾值A時，就可以認為發生了斷裂。優選地,光滑反射閾值A不必等于鏡面反射形成反射光202的光通量,而可以與反射光202的光通量相同數量級相同的較小值。例如，對于某種玻璃，鏡面反射形成反射光202的光通量為450lm，有裂紋時的光通量值B＝30lm，則可設置光滑反射閾值A＝240lm，可以想到的是光滑反射閾值A可以為小于鏡面反射形成的反射光202的光通量的相同數量級的其它值。

采用如圖5所示的判定系統200對于初始裂紋進行判定，所述系統包括用于發出入射光的光源2和用于接收反射光的光傳感器1，傳感器1和 光源2固定在探頭支架3上，探頭支架3沿切割方向的Y方向在固定在主機架5上的第一導軌4上移動。探頭支架3能夠在圖示的Z向和X向進行調整以調整光源2和光傳感器1相對于玻璃的位置，以實現對于不同位置的初始裂紋的判定。探頭支架3在第一導軌4上的移動由驅動裝置例如驅動馬達6來實現，優選地，驅動馬達6設置有編碼器或光標尺，以對裂紋斷裂位置進行判定。

如圖5所示，探頭支架3安裝在第二導軌7上，第二導軌7沿垂直于玻璃表面的豎向Z向延伸，因此探頭支架能夠在Z方向進行調整；第二導軌7又固定于第一底座8，而第一底座8又定位于第三導軌9，第三導軌9沿著與切割方向正交的水平X向延伸，第一底座8能夠沿著第三導軌9進行X方向的調整，隨之，探頭支架2也能夠進行X向的調整。探頭支架2能夠在X向和Z向進行調整使得本系統的應用更為靈活，可以使用于各種不同的情況。所述探頭支架2、第二導軌7、第一底座8、第三導軌9都集成于第二底座10上，第二底座10定位于第一導軌4上，從而使得探頭支架2能夠沿著切割方向Y向移動。

更進一步優選地，光傳感器1和光源2都可以在探頭支架2上轉動，從而使得光源2的入射角α是可以調整的；根據光的傳播定律，入射角與反射角相等，優選地，光傳感器1的角度調整與光源2的角度調整同步，即同時轉過相同的角度，以使得更便捷迅速地接收反射光。

下面討論如何利用如圖5所示的系統來輔助進行玻璃的切割。

在一個實施例中，所切割的玻璃100的厚度為0.7mm，玻璃100的顏色為無色透明，玻璃100的表面設置有鍍膜層，該待切割的玻璃100的反射率為>8％。對于該玻璃100進行標定以得到光滑反射閾值以及相應的入射角α。入射角度α的選擇使得在所述玻璃上形成的光斑的中心與裂紋的中心大致重合。在該實施例中，入射角α為45°，鏡面反射形成反射光202的光通量為450lm，有裂紋時的光通量值B＝30lm，設置光滑反射閾值A＝240lm。可以想到的是光滑反射閾值也可以設置比有裂紋時的光通量值高一個數量級的其它值。光通量跳變的這種現象，使得對于裂紋斷裂的判 定更為準確。

如圖6的流程圖所示，首先利用CO2激光切割機來在一塊玻璃100上制作初始切割線。該初始切割線的制作過程與常規切割線制作方法相同。在本實施例中所用的CO2激光切割頭的功率為250w,CO2激光切割頭的出射波長為10.64um，CO2激光切割頭的移動速度為300mm/s，冷卻裝置在激光切割頭后進行冷卻，冷卻裝置的移動速度與CO2激光切割頭的移動速度相同。CO2激光切割頭與冷卻裝置在待切割玻璃100上制造出初始切割線。

如圖5所示，接著利用所述的判定系統來進行裂紋是否斷裂的判定，裂紋判定過程如圖5所示，在該步驟中使用的入射光的光源2與標定時使用的光源相同。首先調整探頭支架3的各項參數：X向、Y向、Z向位置與標定時的位置對應，使得入射角α與標定時角度相同，并且使得入射光201的形成光斑的中心與裂紋的中心重合；光斑的中心與裂紋的中心重合使得反射光對于裂紋的斷裂更為敏感。

然后沿著切割方向Y向從初始裂紋的起點開始對切割裂紋進行掃描探測；當傳感器1的所接收到的光通量超過光滑反射閾值A時，即判定裂紋斷裂；

如圖4所示，優選地，當裂紋斷裂時，優選將該斷裂信息反饋給相關操作人員，相關人員進行位置判定將裂紋的斷裂點作為切割線的起點使用CO2激光切割機進行補充切割，制作二次裂紋，當二次裂完成后繼續上述的裂紋是否存在斷裂的判定。當直到掃描到裂紋終點，而不存在超過光滑反射閾值A的光通量時，可以斷定裂紋完全延伸；

當裂紋完全延伸時，應用機械壓力或其它方式，使得裂紋在玻璃的豎直方向進一步地延伸，最終使得玻璃分隔開來。

優選地，在驅動馬達6上所設置的編碼器可以幫助對裂紋位置的判定。當原始裂紋的長度為L,在裂紋起點處的編碼器地址為a,切割線斷裂點處的馬達地址為c，，切割線終點處的馬達地址b，L為切割線長度。則切割線斷裂點位置P＝(c-a)*L/(b-a)。

對于同一種類的玻璃切割，可以僅僅進行一次標定，得到對于某一種玻璃的入射角值α以及光滑反射閾值A，而對于多塊玻璃的裂紋斷裂進行判定，而提高工作效率。

以上所述僅為本發明的優選實施例，并不用于限制本發明，對本領域的技術人員而言，可以在不偏離本發明的范圍的情況下對本發明的裝置做出多種改良和變型。本領域的技術人員通過考慮本說明書中公開的內容也可得到其它實施例。本說明書和示例僅應被視為示例性的，本發明的真實范圍由所附權利要求以及等同方案限定。