本公開(kāi)內(nèi)容總體上涉及激光加工，并且更具體地，涉及用于能夠優(yōu)化(one-up)組裝工件的結(jié)合的(integrated，整體的，一體的)激光加工和計(jì)量(metrology)的方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

當(dāng)前，存在兩種常規(guī)技術(shù)用于在多材料層疊物或者由兩層或更多層不同材料制成的組件中鉆孔。在一種技術(shù)中，當(dāng)層疊物的各層彼此分離時(shí)，在這些層中鉆孔。例如，在第一層中鉆一個(gè)孔，并且在第二層中鉆對(duì)應(yīng)的孔。然后這些層組裝在一起，其中孔一起排齊(line up)。然而，由于孔在層中是各自鉆出的，而不是共同穿過(guò)這些層，因此當(dāng)將層組裝在一起時(shí)，可能在孔的排列、尺寸和方位上產(chǎn)生誤差。

在稱為匹配式鉆孔的第二技術(shù)中，可在各層保持在一起時(shí)，穿過(guò)層疊物鉆取一個(gè)孔。更具體地，首先這些層可組裝并結(jié)合在一起，然后可穿過(guò)整個(gè)層疊物進(jìn)行鉆孔。盡管消除了孔排列、尺寸和方位的問(wèn)題，但是匹配式鉆孔仍可能產(chǎn)生非理想的孔。例如，匹配式鉆孔可在金屬轉(zhuǎn)角上產(chǎn)生毛刺并且可在碳纖維增強(qiáng)的聚合材料中形成撕裂。

為了在匹配式鉆孔之后清潔這些孔，該層疊物被拆卸，并且每個(gè)層中的孔都要經(jīng)受修整過(guò)程。修整過(guò)程之后，這些層被重新組裝以形成層疊物。為了實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的孔，對(duì)組裝、拆卸并且重新組裝該層疊物的需要在生產(chǎn)期間導(dǎo)致成本和流程時(shí)間的明顯增加。因此，存在對(duì)提供用于加工多材料層疊物的成本有效的、高效的方法以及系統(tǒng)的需要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，公開(kāi)了混合式激光加工和計(jì)量方法，能夠優(yōu)化組裝工件?；旌鲜郊庸ず陀?jì)量方法可包括使從工件中去除材料的第一激光輸出與測(cè)量從工件中去除的材料的第二激光輸出交錯(cuò)。

在改進(jìn)的實(shí)施方式中，激光加工和計(jì)量方法可進(jìn)一步包括發(fā)射第二激光輸出的計(jì)量激光脈沖以測(cè)量到工件上的位置的距離。

在另一改進(jìn)的實(shí)施方式中，激光加工和計(jì)量方法可進(jìn)一步包括將測(cè)量的到工件的距離與到工件上的位置的理想距離進(jìn)行比較，以確定該位置的表面偏差值。

在另一改進(jìn)的實(shí)施方式中，激光加工和計(jì)量方法可進(jìn)一步包括基于所確定的該位置的表面偏差值將第一激光輸出的加工激光脈沖發(fā)射至工件上的該位置。

在另一改進(jìn)的實(shí)施方式中，激光加工和計(jì)量方法可進(jìn)一步包括確定工件上的多個(gè)位置中的每個(gè)位置的表面偏差值。

在另一改進(jìn)的實(shí)施方式中，激光加工和計(jì)量方法可進(jìn)一步包括使用工件上的多個(gè)位置中的每個(gè)位置的表面偏差值生成輪廓映射。

在另一改進(jìn)的實(shí)施方式中，激光加工和計(jì)量方法可進(jìn)一步包括基于所生成的輪廓映射產(chǎn)生加工激光脈沖的激光脈沖樣式。

在另一改進(jìn)的實(shí)施方式中，激光加工和計(jì)量方法可進(jìn)一步包括根據(jù)最小下降的方法使計(jì)量激光脈沖交錯(cuò)作為激光脈沖樣式的一部分。

在另一改進(jìn)的實(shí)施方式中，激光加工和計(jì)量方法可進(jìn)一步包括使用第一激光源產(chǎn)生第一激光輸出，并且使用第二激光源產(chǎn)生第二激光輸出，第二激光源是與第一激光源分離的激光源。

在另一改進(jìn)的實(shí)施方式中，激光加工和計(jì)量方法可進(jìn)一步包括調(diào)節(jié)單個(gè)激光源的脈沖能量以產(chǎn)生第一激光輸出和第二激光輸出中的每一個(gè)。

根據(jù)另一實(shí)施方式，公開(kāi)了用于進(jìn)行結(jié)合的激光加工和計(jì)量的機(jī)器人系統(tǒng)，能夠優(yōu)化組裝工件。機(jī)器人系統(tǒng)可包括：激光源，構(gòu)造成產(chǎn)生第一激光輸出以從工件去除材料；以及控制器，與激光源通信?？刂破骺蓸?gòu)造成調(diào)節(jié)激光源的能級(jí)以產(chǎn)生第二激光輸出，以測(cè)量從工件去除的材料。

在改進(jìn)的實(shí)施方式中，控制器可進(jìn)一步構(gòu)造成根據(jù)最小下降的方法使第二激光輸出交錯(cuò)在第一激光輸出的脈沖中間。

在另一改進(jìn)的實(shí)施方式中，激光源可以是飛秒激光器。

在另一改進(jìn)的實(shí)施方式中，機(jī)器人系統(tǒng)可進(jìn)一步包括與控制器通信的檢測(cè)器，該檢測(cè)器構(gòu)造成在第二激光輸出從激光源發(fā)射到工件上之后檢測(cè)從工件散射回來(lái)的光的量。

在另一改進(jìn)的實(shí)施方式中，控制器可進(jìn)一步構(gòu)造成基于使用第二激光輸出進(jìn)行的測(cè)量來(lái)確定第一激光輸出的脈沖樣式。

根據(jù)另一實(shí)施方式，公開(kāi)了用于進(jìn)行結(jié)合的激光加工和計(jì)量的機(jī)器人系統(tǒng)，能夠優(yōu)化組裝工件。機(jī)器人系統(tǒng)可包括：第一激光源，構(gòu)造成生成第一激光輸出以從工件去除材料；第二激光源，構(gòu)造成生成第二激光輸出以測(cè)量從工件去除的材料；以及控制器，與第一激光源和第二激光源通信。控制器可構(gòu)造成協(xié)調(diào)第二激光輸出與第一激光輸出。

在改進(jìn)的實(shí)施方式中，第一激光源可以是飛秒激光器，并且第二激光源可以是激光二極管。

在另一改進(jìn)的實(shí)施方式中，機(jī)器人系統(tǒng)可進(jìn)一步包括末端執(zhí)行器，該末端執(zhí)行器構(gòu)造成引導(dǎo)第一激光輸出和第二激光輸出在工件上的位置，末端執(zhí)行器包括用于第一激光源的第一組光學(xué)器件和用于第二激光源的第二組光學(xué)器件。

在另一改進(jìn)的實(shí)施方式中，機(jī)器人系統(tǒng)可進(jìn)一步包括與控制器通信的檢測(cè)器，該檢測(cè)器可構(gòu)造成檢測(cè)從工件散射回來(lái)的光的量，控制器構(gòu)造成基于從檢測(cè)器接收的數(shù)據(jù)生成工件的表面的輪廓映射。

在另一改進(jìn)的實(shí)施方式中，控制器可進(jìn)一步構(gòu)造成基于所生成的輪廓映射控制末端執(zhí)行器的位置。

根據(jù)結(jié)合附圖時(shí)的以下詳細(xì)說(shuō)明，這些和其他方面以及特征將變得更加易于清晰可見(jiàn)。此外，盡管關(guān)于具體示例性實(shí)施方式公開(kāi)了各種特征，應(yīng)理解的是，各種特征可以彼此結(jié)合、或者單獨(dú)使用，在沒(méi)有偏離本公開(kāi)內(nèi)容的范圍的情況下，具有任何各種示例性實(shí)施方式。

附圖說(shuō)明

圖1是根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的一個(gè)實(shí)施方式的機(jī)器人系統(tǒng)的示意圖；

圖2是根據(jù)另一實(shí)施方式的機(jī)器人系統(tǒng)的示意圖；

圖3是圖2的機(jī)器人系統(tǒng)的末端執(zhí)行器的前視圖；

圖4是圖3的末端執(zhí)行器的側(cè)視圖；

圖5是示出了根據(jù)另一實(shí)施方式的交錯(cuò)的加工激光脈沖和計(jì)量激光脈沖的激光脈沖樣式的時(shí)序圖；

圖6是示出了根據(jù)另一實(shí)施方式的交錯(cuò)的加工激光脈沖和計(jì)量激光脈沖的另一激光脈沖樣式的時(shí)序圖；

圖7是示出了根據(jù)另一實(shí)施方式的使用測(cè)量?jī)?yōu)化策略的交錯(cuò)的加工激光脈沖和計(jì)量激光脈沖的激光脈沖樣式的時(shí)序圖；

圖8是根據(jù)另一實(shí)施方式的工件中的孔的內(nèi)表面的表面輪廓映射(profile map)的圖解視圖；

圖9是根據(jù)另一實(shí)施方式的工件的位于兩個(gè)層之間的具有斜切交叉部的孔的內(nèi)表面的剖視圖；

圖10是根據(jù)另一實(shí)施方式的機(jī)器人系統(tǒng)的示意圖；

圖11是圖10的機(jī)器人系統(tǒng)的末端執(zhí)行器的前視圖；

圖12是圖11的末端執(zhí)行器的側(cè)視圖；

圖13是根據(jù)另一實(shí)施方式的機(jī)器人系統(tǒng)的示意圖；

圖14是圖13的機(jī)器人系統(tǒng)的末端執(zhí)行器的前視圖；

圖15是圖14的末端執(zhí)行器的側(cè)視圖；以及

圖16是示出了根據(jù)另一實(shí)施方式的能夠優(yōu)化組裝工件的混合式激光機(jī)械加工和計(jì)量過(guò)程的流程圖。

盡管本公開(kāi)內(nèi)容易進(jìn)行各種修改和可替換的構(gòu)造，但是本公開(kāi)內(nèi)容的某些示例性實(shí)施方式將在以下示出并進(jìn)行詳細(xì)地描述。本公開(kāi)內(nèi)容不限于所公開(kāi)的特定實(shí)施方式，而是包括所有修改、可替換的構(gòu)造及其等效物。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)將詳細(xì)地參考特定實(shí)施方式或者特征，它們的實(shí)例示出在附圖中?？傮w上，貫穿附圖，相應(yīng)的參考標(biāo)號(hào)將用于指代相同或相應(yīng)的部件。

圖1示意性地示出了根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的實(shí)施方式的能夠優(yōu)化組裝工件22的結(jié)合的激光加工和計(jì)量的機(jī)器人系統(tǒng)20。工件22可包括層疊物，諸如，用在航天器、飛機(jī)的本體以及許多其他應(yīng)用中的層疊物。該層疊物可包括組裝在一起的多個(gè)層。應(yīng)理解的是，機(jī)器人系統(tǒng)20除了層疊物之外還可用在各種類型的工件上。

在實(shí)例中，工件22可以是包括第一層24和第二層26的多材料層疊物，每個(gè)層具有不同的材料。例如，第一層24可由金屬組成，并且第二層26可由碳纖維增強(qiáng)的聚合材料組成。然而，可以使用其他類型的材料和材料的組合。此外，工件22可包括多于或少于兩層的層。在另一實(shí)例中，該層疊物可以不是多材料的，并且可包括相同材料的層。

機(jī)器人系統(tǒng)20可在工件22上執(zhí)行混合式加工和計(jì)量過(guò)程。機(jī)器人系統(tǒng)20可在單個(gè)操作中加工并測(cè)量工件22上的特征28。更具體地，機(jī)器人系統(tǒng)20可與特征28的測(cè)量操作基本上同時(shí)地執(zhí)行特征28的加工操作。通過(guò)將加工過(guò)程和計(jì)量過(guò)程結(jié)合到單個(gè)過(guò)程中，在工件22的制造期間可實(shí)現(xiàn)明顯的時(shí)間和成本節(jié)約。此外，結(jié)合的加工和計(jì)量不僅消除了對(duì)拆卸層疊物以執(zhí)行修整過(guò)程的需要，而且增加了加工過(guò)程的精確性。這樣做， 機(jī)器人系統(tǒng)20允許層疊物的優(yōu)化組裝，或者在制造期間僅組裝層疊物一次。

機(jī)器人系統(tǒng)20可包括與激光源32和末端執(zhí)行器34操作通信的控制系統(tǒng)30?？刂葡到y(tǒng)30可被構(gòu)造成控制激光源32和末端執(zhí)行器34，以便加工并測(cè)量工件22中的特征28。例如，激光源32可以是經(jīng)由啁啾脈沖放大(chirped pulse amplification)而放大的超短脈沖激光器，諸如飛秒激光器。然而，可以使用其他類型的激光器以及其他類型的放大技術(shù)。

末端執(zhí)行器34可連接至機(jī)器人系統(tǒng)20的機(jī)器人臂的端部。末端執(zhí)行器34可被構(gòu)造成將來(lái)自激光源32的激光輸出36引導(dǎo)到工件22上的精確位置上?？刂葡到y(tǒng)30可與致動(dòng)器38通信，該致動(dòng)器被構(gòu)造成使末端執(zhí)行器34移動(dòng)并旋轉(zhuǎn)。例如，致動(dòng)器38可以是蝸輪電機(jī)(worm gear motor)，但是可以使用其他類型的致動(dòng)器。

控制系統(tǒng)30可包括控制器40，該控制器使用處理器、微處理器、微控制器、數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)、現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FGPA)和基于處理器的裝置中的一個(gè)或多個(gè)來(lái)執(zhí)行，該控制器可包括或可與非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)(在其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令)相關(guān)聯(lián)，或者可包括或可與用于電子控制激光源32和末端執(zhí)行器34的致動(dòng)器38的功能的任何其他合適的設(shè)備相關(guān)聯(lián)。

控制器40可被構(gòu)造成根據(jù)用于操作激光源32和定位末端執(zhí)行器34的預(yù)定算法或指令組來(lái)進(jìn)行操作。這種算法或指令組可被編程或結(jié)合到存儲(chǔ)器42中，該存儲(chǔ)器與控制器40相關(guān)聯(lián)或者至少對(duì)于控制器40是可訪問(wèn)的。存儲(chǔ)器42可設(shè)置在控制器40內(nèi)和/或控制器40外，并且可包括非易失性存儲(chǔ)器。應(yīng)理解的是，控制系統(tǒng)30和控制器40可包括其他硬件、軟件、固件及其組合。

此外，控制系統(tǒng)30可包括多于一個(gè)的控制器40。例如，控制器40可以是控制系統(tǒng)30的主控制器，而激光源32可具有相關(guān)的控制器44，并且末端執(zhí)行器34的致動(dòng)器38也可具有相關(guān)的控制器46。然而，當(dāng)然還可以使用其他構(gòu)造?？刂破?0可與激光源控制器44和致動(dòng)器控制器46通信，以便控制激光源32和致動(dòng)器38的操作。例如，控制系統(tǒng)30可控制激光源32的時(shí)序、激光脈沖樣式、脈沖能量、脈沖持續(xù)時(shí)間和其他屬性、以及致動(dòng)器38的移動(dòng)，并且因此，可控制末端執(zhí)行器34的位置。

在一個(gè)實(shí)例中，機(jī)器人系統(tǒng)20可用于對(duì)已經(jīng)加工到工件22中的特征28的修整過(guò)程。然而，機(jī)器人系統(tǒng)20還可用于將新特征或結(jié)構(gòu)加工到工件22中。特征28可以是孔48，盡管還可以由機(jī)器人系統(tǒng)20形成其他類型的特征或結(jié)構(gòu)?？?8可沿著中央軸線50從第一端表面52至第二端表 面54延伸穿過(guò)工件22。例如，孔48可以是上述鉆取或者加工到層疊物中的尺寸過(guò)小的導(dǎo)向孔。

如圖1所示，機(jī)器人系統(tǒng)20的末端執(zhí)行器34可插入在孔48內(nèi)。末端執(zhí)行器34的中央軸線56可以與孔48的中央軸線50平行、對(duì)準(zhǔn)和/或重合。末端執(zhí)行器34可集中并引導(dǎo)來(lái)自激光源32的激光輸出36，垂直于或橫向于孔48的內(nèi)表面58傳遞激光輸出36。

這樣做，機(jī)器人系統(tǒng)20可在孔48的內(nèi)表面58上執(zhí)行混合式加工和計(jì)量過(guò)程，以便符合該特征的規(guī)格。例如，機(jī)器人系統(tǒng)20可測(cè)量孔48的尺寸，諸如，針對(duì)內(nèi)表面58的整個(gè)區(qū)域的從末端執(zhí)行器34至內(nèi)表面58的距離。然后激光源32可激活，以加工內(nèi)表面58的某些位置以便符合孔48的規(guī)格容差。

更具體地，激光源32可布置為鄰近末端執(zhí)行器34的第一端60，并且可引導(dǎo)激光輸出36通過(guò)末端執(zhí)行器34的第一端60。盡管在圖1中未示出，但是激光源32還可布置為鄰近末端執(zhí)行器34的第二端62，并且還可引導(dǎo)激光輸出36通過(guò)末端執(zhí)行器34的第二端62。然而，可以使用用于激光源32、激光輸出36和末端執(zhí)行器34的其他構(gòu)造。

末端執(zhí)行器34可移動(dòng)激光源32，以在分別基本上橫向于或垂直于孔48的內(nèi)表面58和/或孔48和末端執(zhí)行器34的軸線50、56的方向上將激光輸出36聚焦并引導(dǎo)到孔48的內(nèi)表面58上。此外，控制系統(tǒng)30可被構(gòu)造成經(jīng)由致動(dòng)器38移動(dòng)末端執(zhí)行器34，使得可以測(cè)量和/或加工內(nèi)表面58的整個(gè)表面區(qū)域。例如，致動(dòng)器38可使末端執(zhí)行器34圍繞中央軸線56旋轉(zhuǎn)并且使末端執(zhí)行器34豎直沿著中央軸線56移動(dòng)。此外，致動(dòng)器38可包括或者與傳感器和指示器相關(guān)聯(lián)，以分別檢測(cè)并顯示末端執(zhí)行器34的位置，諸如，角位置、豎直位置等。

現(xiàn)在參考圖2至圖4，繼續(xù)參考圖1，末端執(zhí)行器34可包括具有總體上為柱形形狀的本體70，盡管可以使用其他形狀的本體70。一組光學(xué)器件72和檢測(cè)器74可安裝至末端執(zhí)行器34的本體70的內(nèi)部。該組光學(xué)器件72可包括透鏡76和鏡子78。透鏡76可將來(lái)自激光源32的激光輸出36聚焦在鏡子78上，并且鏡子78可引導(dǎo)激光輸出36通過(guò)本體70的側(cè)面84中的孔口80離開(kāi)末端執(zhí)行器34。然而，可以使用用于末端執(zhí)行器34的其他波束傳遞構(gòu)造。

更具體地，如圖4所示，支架82可將鏡子78定位為相對(duì)于末端執(zhí)行器34的中央軸線56呈角度α。例如，鏡子78可安裝為相對(duì)于末端執(zhí)行器34的中央軸線56大約四十五度(45°)，但是鏡子78的角度α還可使用其他數(shù)值。鏡子78可使激光輸出36偏轉(zhuǎn)離開(kāi)末端執(zhí)行器34的側(cè)面84上的孔口80。

在圖2中示出的實(shí)例中，激光輸出36可遵循末端執(zhí)行器34的中央軸線56從激光源32射出。激光輸出36可通過(guò)透鏡76聚焦在鏡子78上。鏡子78可引導(dǎo)激光輸出36在垂直于末端執(zhí)行器34的中央軸線56的方向上通過(guò)孔口80以偏轉(zhuǎn)角度β離開(kāi)末端執(zhí)行器34的側(cè)面84。例如，偏轉(zhuǎn)角度β可為相對(duì)于末端執(zhí)行器34的中央軸線56大約為九十度(90°)，但是β也可以大于或小于九十度(90°)。可以使用除了示出和描述的末端執(zhí)行器34的該組光學(xué)器件72和孔口80之外的其他構(gòu)造。

為了加工工件22，激光源32可提供第一激光輸出，該第一激光輸出具有的能量足以從工件22去除材料。為了測(cè)量從末端執(zhí)行器34的中央軸線56至內(nèi)表面58的距離，激光源32可提供第二激光輸出，該第二激光輸出具有的能量足以執(zhí)行干涉測(cè)量式的(interferometric)距離測(cè)量。干涉測(cè)量式的距離測(cè)量可以使用時(shí)域或頻域干涉法獲取。干涉測(cè)量式的距離測(cè)量可以校準(zhǔn)，以使用標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)量方法產(chǎn)生從末端執(zhí)行器34的中央軸線56至孔48的內(nèi)表面58的距離。然而，可以使用測(cè)量從末端執(zhí)行器34的中央軸線56至內(nèi)表面58的其他構(gòu)造和方法。

現(xiàn)在參考圖5至圖7，繼續(xù)參考圖1至圖4，在一個(gè)實(shí)施方式中，為了從孔48的內(nèi)表面58去除材料，第一激光輸出可實(shí)現(xiàn)為多個(gè)加工激光脈沖64。更具體地，激光源32可以通過(guò)限定激光脈沖64的預(yù)定脈沖能量實(shí)現(xiàn)預(yù)定激光脈沖樣式。例如，加工激光脈沖64可產(chǎn)生超過(guò)10¹²每平方厘米瓦特(W/cm²)的輻照度，但是還可以使用其他輻照度值。第一激光輸出的加工激光脈沖64的預(yù)定脈沖能量可大于第二激光輸出的計(jì)量激光脈沖66的預(yù)定脈沖能量。更具體地，計(jì)量激光脈沖66的預(yù)定脈沖能量可小于加工激光脈沖64的預(yù)定脈沖能量，這是因?yàn)榈诙す廨敵鰞H需要足夠的脈沖能量來(lái)測(cè)量到內(nèi)表面58的距離，而不需要從工件22去除材料。

為了實(shí)現(xiàn)混合式加工和計(jì)量過(guò)程，控制器40可被構(gòu)造成使計(jì)量激光脈沖66與加工激光脈沖64交錯(cuò)(interleave)。在一個(gè)實(shí)例中，控制器40可被構(gòu)造成調(diào)節(jié)激光源32的能量，以便產(chǎn)生加工激光脈沖64和計(jì)量激光脈沖66兩者。例如，計(jì)量激光脈沖66的預(yù)定脈沖能量可小于加工激光脈沖64的預(yù)定脈沖能量，使得在孔48的內(nèi)表面58處產(chǎn)生的輻照度減少約一千(1000)倍(factor)。然而，還可以使用除了一千(1000)之外的數(shù)值。

因此，如果激光源32預(yù)設(shè)為生成加工激光脈沖64以從工件22去除材料，則控制器40可減小激光源32的脈沖能量，以便為工件22的計(jì)量生成計(jì)量激光脈沖66。相反地，如果激光源32預(yù)設(shè)為計(jì)量以測(cè)量工件22的特征28，則控制器40可增加激光源32的脈沖能量，以便生成用于加工工件22的加工激光脈沖64。此外，如圖5至圖7的實(shí)例所示，控制器40 可改變激光源32的脈沖能量，以便使第二激光輸出的計(jì)量激光脈沖66與第一激光輸出的加工激光脈沖64相互穿插(intersperse)。

例如，在圖5的實(shí)例中，激光源32可實(shí)現(xiàn)這樣的激光脈沖樣式67，其中加工激光脈沖64和計(jì)量激光脈沖66交錯(cuò)，使得在另一個(gè)脈沖類型出現(xiàn)之前僅出現(xiàn)每個(gè)脈沖類型中的一個(gè)。在圖6中示出的另一實(shí)例中，激光源32可實(shí)現(xiàn)這樣的激光脈沖樣式68，其中在計(jì)量激光脈沖66之前出現(xiàn)兩個(gè)或更多個(gè)加工激光脈沖64，在這一點(diǎn)上，該樣式自身重復(fù)。在另一示例性激光脈沖樣式(未示出)中，在計(jì)量激光脈沖66之前出現(xiàn)的加工激光脈沖64的數(shù)量可以是隨機(jī)整數(shù)。然而，還可以使用使加工激光脈沖64和計(jì)量激光脈沖66交錯(cuò)的其他樣式。

再次參考圖2，檢測(cè)器74可被構(gòu)造成通過(guò)計(jì)量激光脈沖66記錄從工件22散射回來(lái)的光，并且將相應(yīng)的信號(hào)發(fā)送至控制器40。例如，檢測(cè)器74可包括高速光電二極管，但是還可以使用其他類型的檢測(cè)器。此外，控制器40可將來(lái)自檢測(cè)器74的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到控制器40的存儲(chǔ)器42中?？刂破?0可使用來(lái)自檢測(cè)器74和激光源控制器44的數(shù)據(jù)，以使用干涉測(cè)量式的距離測(cè)量技術(shù)確定從末端執(zhí)行器34的中央軸線56至內(nèi)表面58的距離。此外，校準(zhǔn)數(shù)據(jù)可存儲(chǔ)在控制器40的存儲(chǔ)器42中，以用于產(chǎn)生距離測(cè)量。

例如，使用來(lái)自檢測(cè)器74的數(shù)據(jù)，控制器40可生成孔48的內(nèi)表面58的表面輪廓映射88(圖8中示出)。輪廓映射88可包括從末端執(zhí)行器34的中央軸線56至孔48的內(nèi)表面58上的每個(gè)加工位置的徑向距離r。更具體地，孔48的內(nèi)表面58上的位置(z，θ)可根據(jù)柱面坐標(biāo)系統(tǒng)進(jìn)行繪制，其中，z表示中央軸線56的方向上的坐標(biāo)，并且θ表示圍繞中央軸線56的角位置?？梢詮闹醒胼S線56至內(nèi)表面58上的每個(gè)位置(z，θ)測(cè)量徑向距離r，并且該徑向距離可存儲(chǔ)在控制器40的存儲(chǔ)器42中。

此外，孔48的包括理想的或預(yù)定的預(yù)定規(guī)格容差、整個(gè)內(nèi)表面58的徑向距離和容差可被預(yù)編程到控制器40的存儲(chǔ)器42中。控制器40可被構(gòu)造成將所測(cè)量的徑向距離r_m與每個(gè)位置(z，θ)的理想徑向距離r_i進(jìn)行比較，并且產(chǎn)生每個(gè)位置(z，θ)處的表面偏差值Δr_(z，θ)。例如，控制器40可使用以下等式確定每個(gè)位置處(z，θ)的表面偏差值：

Δr_(z,θ)＝r_i–r_m

其中，Δr_{(z，θ)}表示表面偏差值，r_i表示理想徑向距離，并且r_m表示所測(cè)量的徑向距離。

基于表面偏差值Δr_(z，θ)，控制器40可確定每個(gè)位置(z，θ)的下一個(gè)加工操作。例如，如果表面偏差值Δr_(z，θ)小于或者等于位置(z，θ) 的預(yù)定規(guī)格容差，則控制器40可確定加工操作無(wú)須在位置(z，θ)處執(zhí)行。如果表面偏差值Δr_(z，θ)大于位置(z，θ)的預(yù)定規(guī)格容差，則控制器40可在位置(z，θ)處執(zhí)行進(jìn)一步加工。此外，控制器40可利用輪廓映射88的假色(false-color)輸出構(gòu)造以在內(nèi)表面58的每個(gè)位置(z，θ)處表示表面偏差值Δr_(z，θ)的范圍。然而，可通過(guò)控制器40生成輪廓映射88的其他構(gòu)造，可以利用其他數(shù)據(jù)顯示方案。

在一個(gè)實(shí)例中，控制器40可被構(gòu)造成從激光源32發(fā)射初始計(jì)量激光脈沖66，以便獲取從末端執(zhí)行器34的中央軸線56至孔48的內(nèi)表面58上的位置(z，θ)的初始測(cè)量距離。基于初始測(cè)量距離，控制器40可確定表面偏差值Δr_(z，θ)，并且可執(zhí)行用于位置(z，θ)的第一激光輸出的加工激光脈沖64的預(yù)定脈沖樣式。預(yù)定脈沖樣式可以是這樣的加工激光脈沖64的樣式，即，被構(gòu)造成從內(nèi)表面58去除材料，以便將表面偏差值Δr_(z，θ)減少到預(yù)定規(guī)格容差內(nèi)。例如，控制器40可執(zhí)行圖5至圖7中示出的任何示例性激光脈沖樣式67-69，但是還可以使用其他激光脈沖樣式。

此外，貫穿第一激光輸出的預(yù)定脈沖樣式，控制器40可使第二激光輸出的計(jì)量激光脈沖66交錯(cuò)，以便監(jiān)控進(jìn)程并且保證加工操作的精確性。例如，如圖7中的示例性激光脈沖樣式69所示，控制器40可被構(gòu)造成根據(jù)測(cè)量?jī)?yōu)化策略(諸如最小下降(least descent)的方法)使第二激光輸出的計(jì)量激光脈沖66交錯(cuò)在第一激光輸出的加工激光脈沖64中間。交錯(cuò)的加工激光脈沖64和計(jì)量激光脈沖66的激光脈沖樣式69可根據(jù)最小下降的方法進(jìn)行優(yōu)化，以便迅速地實(shí)現(xiàn)孔48的預(yù)定規(guī)格容差。然而，可以使用交錯(cuò)的加工激光脈沖64和計(jì)量激光脈沖66的其他優(yōu)化方法或者預(yù)定樣式。

在一個(gè)實(shí)施方式中，如圖7所示，控制器40可根據(jù)最小下降的方法將計(jì)量激光脈沖66結(jié)合到第一激光輸出的預(yù)定脈沖樣式中，以使得某些加工激光脈沖64由計(jì)量激光脈沖66代替。例如，如果預(yù)定脈沖樣式包括一百(100)個(gè)加工激光脈沖64以將表面偏差值Δr_(z，θ)減少到預(yù)定規(guī)格容差內(nèi)，則控制器40可生成第一脈沖，該第一脈沖可以是加工激光脈沖64或者計(jì)量激光脈沖66。繼續(xù)該實(shí)例，隨后的五十(50)個(gè)脈沖每個(gè)都可以是由另一個(gè)計(jì)量激光脈沖66跟隨的加工激光脈沖64。

繼續(xù)該實(shí)例，控制器40可生成隨后的二十五(25)個(gè)脈沖，每個(gè)都是由另一個(gè)計(jì)量激光脈沖66跟隨的加工激光脈沖64?？刂破?0然后可生成另外十(10)個(gè)加工激光脈沖64，其由另一個(gè)計(jì)量激光脈沖66跟隨，等等。然而，還可以使用加工激光脈沖64和計(jì)量激光脈沖66的其他預(yù)定脈沖樣式、序列和量。

因此，控制器40可使用單個(gè)激光源32并且保持相同的脈沖樣式、時(shí)間、脈沖持續(xù)時(shí)間等，只改變脈沖能量，以便分別生成加工激光脈沖64和計(jì)量激光脈沖66兩者?；谑褂媒诲e(cuò)的計(jì)量激光脈沖66獲取的測(cè)量，控制器40可以在預(yù)定脈沖樣式中修改加工激光脈沖64或者繼續(xù)該預(yù)定脈沖樣式。更具體地，基于從計(jì)量激光脈沖66接收的數(shù)據(jù)，控制器40可修改樣式中的加工激光脈沖64的數(shù)量或者加工激光脈沖64的能量，并且因此，修改孔48的內(nèi)表面58處的輻照度。這樣做，控制器40可實(shí)時(shí)開(kāi)發(fā)混合式加工和計(jì)量激光脈沖樣式。

因此，機(jī)器人系統(tǒng)20可監(jiān)控內(nèi)表面58上的加工操作并且如有必要?jiǎng)t改變至預(yù)定脈沖樣式。因此，控制系統(tǒng)30保證表面偏差值Δr_(z，θ)降低到位置的預(yù)定規(guī)格容差，同時(shí)仍然進(jìn)行加工操作。此外，機(jī)器人系統(tǒng)20在無(wú)需拆卸工件22的情況下產(chǎn)生完美的或近乎完美的特征。例如，機(jī)器人系統(tǒng)20可以適當(dāng)設(shè)置孔48的尺寸，保證孔48內(nèi)的高質(zhì)量表面光潔度，使孔48的任何邊緣去除毛邊，并且形成專門(mén)的細(xì)部，諸如，在兩個(gè)層24、26在孔48內(nèi)或者在孔48的其他邊緣上接觸的位置處的倒角89(圖9)。

在一個(gè)實(shí)例中，機(jī)器人系統(tǒng)20最初可通過(guò)在內(nèi)表面58的整個(gè)表面區(qū)域上發(fā)射計(jì)量激光脈沖66而生成輪廓映射88。然后控制系統(tǒng)30可在內(nèi)表面58上引導(dǎo)激光源32和末端執(zhí)行器34，從而發(fā)射混合式加工和計(jì)量激光脈沖樣式，以便實(shí)現(xiàn)預(yù)定規(guī)格容差。此外，機(jī)器人系統(tǒng)20可在一個(gè)位置(z，θ)上工作，在移動(dòng)至內(nèi)表面58上的下一位置之前，將其表面偏差值Δr_(z,θ)減小到預(yù)定規(guī)格容差。

然而，機(jī)器人系統(tǒng)20也可集中在內(nèi)表面58的多個(gè)位置上工作，逐漸減小內(nèi)表面58上的表面偏差值Δr_(z,θ)，直到整個(gè)表面區(qū)域處于預(yù)定規(guī)格容差內(nèi)。例如，末端執(zhí)行器34可在激光脈沖中間旋轉(zhuǎn)和/或豎直轉(zhuǎn)移。在一個(gè)實(shí)例中，機(jī)器人系統(tǒng)20最初可在整個(gè)內(nèi)表面58上發(fā)射計(jì)量激光脈沖66，遵循末端執(zhí)行器34的預(yù)定移動(dòng)樣式以生成映射88。

預(yù)定移動(dòng)樣式可實(shí)現(xiàn)末端執(zhí)行器34的角旋轉(zhuǎn)(改變?chǔ)鹊闹?和豎直轉(zhuǎn)移(改變z的值)，使得可通過(guò)機(jī)器人系統(tǒng)20在內(nèi)表面58的每個(gè)位置(z，θ)上工作。在實(shí)例中，在生成映射88之后，機(jī)器人系統(tǒng)20可繼續(xù)執(zhí)行預(yù)定移動(dòng)樣式并且在內(nèi)表面58上將加工激光脈沖64發(fā)射至需要進(jìn)一步加工的不同位置。機(jī)器人系統(tǒng)20可根據(jù)預(yù)定移動(dòng)樣式保持橫過(guò)(traverse，來(lái)回移動(dòng))內(nèi)表面58，同時(shí)為每個(gè)位置協(xié)調(diào)預(yù)定脈沖樣式。

此外，在最初將加工激光脈沖64從激光源32發(fā)射至內(nèi)表面58之前，無(wú)需為內(nèi)表面58的整個(gè)表面區(qū)域生成映射88。機(jī)器人系統(tǒng)20可在發(fā)射計(jì)量激光脈沖66以測(cè)量?jī)?nèi)表面58上的其他位置之前將加工激光脈沖64發(fā) 射至一個(gè)或多個(gè)位置。隨著末端執(zhí)行器34橫過(guò)內(nèi)表面58，可動(dòng)態(tài)生成映射88，并且機(jī)器人系統(tǒng)20在多個(gè)位置上工作。

例如，機(jī)器人系統(tǒng)20可在內(nèi)表面58上逐行工作，使得在機(jī)器人系統(tǒng)20移動(dòng)至內(nèi)表面58的下一行并且在該下一行上工作之前，內(nèi)表面58的整行(即，具有共同的z值的位置)在預(yù)定規(guī)格容差內(nèi)。機(jī)器人系統(tǒng)可以各種方式構(gòu)造、實(shí)現(xiàn)并協(xié)調(diào)移動(dòng)樣式和脈沖樣式。例如，機(jī)器人系統(tǒng)可在內(nèi)表面58上逐列(即，具有共同的θ值的位置)或者根據(jù)其他布置工作。因此，機(jī)器人系統(tǒng)20可使用多種不同的方法實(shí)現(xiàn)特征28的預(yù)定規(guī)格容差。

此外，除了交錯(cuò)的計(jì)量激光脈沖66之外，還可以使用其他測(cè)量技術(shù)，以便精確地測(cè)量從內(nèi)表面58去除的材料的量。在一個(gè)實(shí)例中，機(jī)器人系統(tǒng)20可監(jiān)控來(lái)自加工操作的噴出物。例如，機(jī)器人系統(tǒng)20可監(jiān)控?zé)晒鈬娚涞牟牧希员銓⒎答佁峁┲量刂葡到y(tǒng)30，諸如，在激光誘導(dǎo)擊穿光譜(LIBS)、激光誘導(dǎo)熒光(LIF)等中。然而，也可以使用其他測(cè)量技術(shù)。

現(xiàn)在參考圖10至圖12，繼續(xù)參考圖1至圖9，示出了根據(jù)另一實(shí)施方式的機(jī)器人系統(tǒng)120。機(jī)器人系統(tǒng)120可包括第一激光源132、第二激光源190、致動(dòng)器138和末端執(zhí)行器134。末端執(zhí)行器134可具有大體柱形本體170，該柱形本體具有安裝在其中的第一組光學(xué)器件172和第二組光學(xué)器件192。第一組光學(xué)器件172可包括第一透鏡176和第一鏡子178，而第二組光學(xué)器件192可包括光學(xué)纖維194、第二透鏡196和第二鏡子198。

第一激光源132可用于為加工激光脈沖64提供第一激光輸出200，而第二激光源190可用于為計(jì)量激光脈沖66提供第二激光輸出202。第一激光源132可以是經(jīng)由啁啾脈沖放大而放大的超短脈沖激光器，諸如，飛秒激光器。然而，可以使用其他類型的加工激光器以及其他類型的放大技術(shù)。

第二激光源190可以是用于至孔48的內(nèi)表面58的距離測(cè)量的納秒激光器，諸如，激光二極管。然而，可以使用其他類型的激光器或半相干光源以及測(cè)量技術(shù)。此外，第二激光源190可具有諸如在激光二極管中的嵌入式檢測(cè)器174。檢測(cè)器174可被構(gòu)造成記錄從工件22散射回來(lái)的光，并且將相應(yīng)信號(hào)發(fā)送至控制器140。然而，可以使用其他類型的檢測(cè)器以及檢測(cè)器174的構(gòu)造。

來(lái)自第一激光源132的第一激光輸出200可通過(guò)第一透鏡176聚焦至第一鏡子178。第一鏡子178可引導(dǎo)第一激光輸出200通過(guò)孔口180離開(kāi)末端執(zhí)行器134并且引導(dǎo)在孔48的內(nèi)表面58上。來(lái)自第二激光源190的第二激光輸出202可通過(guò)光學(xué)纖維194(或者經(jīng)由其他裝置)從末端執(zhí)行器134的第一端160傳輸至鄰近第二透鏡196的位置。第二激光輸出202然后可以通過(guò)第二透鏡196聚焦在第二鏡子198上。

第二鏡子198可將第二激光輸出202引導(dǎo)到孔48的內(nèi)表面58上引導(dǎo)第一激光輸出200的同一位置。例如，光學(xué)纖維194的端部204可以一角度裂開(kāi)(cleave)，并且光柵可沉積在光學(xué)纖維194的端部204上，以便通過(guò)第二透鏡196傳遞第二激光輸出202并且傳遞到第二鏡子198上。此外，第二鏡子198可被放置為相對(duì)于光學(xué)纖維194的端部204以及第二透鏡196的方位成一角度，其將第二激光輸出202反射到引導(dǎo)第一激光輸出200的同一位置上。然而，可以使用其他構(gòu)造、布置和光學(xué)元件。

此外，控制系統(tǒng)130可被構(gòu)造成使第二激光輸出202的計(jì)量激光脈沖66交錯(cuò)在第一激光輸出200的加工激光脈沖64中間。更具體地，控制器140可實(shí)現(xiàn)來(lái)自第一激光源132的加工激光脈沖64的預(yù)定脈沖樣式?？刂破?40可進(jìn)一步被構(gòu)造成協(xié)調(diào)來(lái)自第二激光源190的計(jì)量激光脈沖66與加工激光脈沖64，以使得加工激光脈沖64的預(yù)定脈沖樣式不間斷。此外，控制器140可根據(jù)諸如最小下降的方法的測(cè)量?jī)?yōu)化策略來(lái)實(shí)現(xiàn)計(jì)量激光脈沖66，但是還可以使用交錯(cuò)的加工激光脈沖64和計(jì)量激光脈沖66的其他優(yōu)化方法或者預(yù)定樣式。

控制器140可設(shè)置來(lái)自第二激光源190的計(jì)量激光脈沖66的時(shí)間，以使得它們?cè)陬A(yù)定脈沖樣式中不取代任何加工激光脈沖64，并且反而，在不干擾預(yù)定脈沖樣式的情況下，在來(lái)自第一激光源132的加工激光脈沖64中間進(jìn)行發(fā)射。這樣做，控制器140無(wú)需調(diào)節(jié)第一激光源132的脈沖能量。使分離的第二激光源190生成計(jì)量激光脈沖66允許第一激光源132繼續(xù)加工操作而不中斷，同時(shí)仍然提供結(jié)合的計(jì)量。

現(xiàn)在轉(zhuǎn)至圖13至圖15，繼續(xù)參考圖1至圖12，示出了根據(jù)另一實(shí)施方式的機(jī)器人系統(tǒng)320。機(jī)器人系統(tǒng)320可包括第一激光源332、第二激光源390、致動(dòng)器338和末端執(zhí)行器334。末端執(zhí)行器334可具有大體柱形本體370，該柱形本體具有安裝在其中的第一透鏡376、第二透鏡396和雙側(cè)鏡子378。與圖10至圖12示出并描述的實(shí)施方式相似，第一激光源332可用于為加工激光脈沖64提供第一激光輸出400，而第二激光源390可用于為計(jì)量激光脈沖66提供第二激光輸出402，并且第二激光源可包括檢測(cè)器374。

來(lái)自第一激光源332的第一激光輸出400可通過(guò)第一透鏡376聚焦到雙側(cè)鏡子378的第一側(cè)364。鏡子378的第一側(cè)364可引導(dǎo)第一激光輸出400通過(guò)本體370的側(cè)面384上的第一孔口380離開(kāi)末端執(zhí)行器334并且引導(dǎo)到孔48的內(nèi)表面58上。例如，第二激光源390可布置為鄰近末端執(zhí)行器334的第二端362，并且第二激光輸出402可通過(guò)第二透鏡396聚焦至雙側(cè)鏡子378的第二側(cè)366。第二激光源390可連接至控制器340，例如，經(jīng)由沿著末端執(zhí)行器334的長(zhǎng)度在內(nèi)部或外部延伸的引線，但是還可 以使用其他連接件。在另一實(shí)例中，第二激光源390可布置為鄰近第一端360，并且第二激光輸出402可通過(guò)光學(xué)纖維沿著末端執(zhí)行器334的長(zhǎng)度被引導(dǎo)，該光學(xué)纖維然后通過(guò)第二透鏡396將第二激光輸出402傳遞至鏡子378的第二側(cè)366。

鏡子378的第二側(cè)366可引導(dǎo)第二激光輸出402通過(guò)位于本體370的與第一孔口380相對(duì)的側(cè)面406上的第二孔口368而離開(kāi)末端執(zhí)行器334，并且引導(dǎo)到孔48的內(nèi)表面58上。更具體地，計(jì)量激光脈沖66可圍繞孔48的周緣以相對(duì)于加工激光脈沖64一百八十度(180°)的偏移而引導(dǎo)在內(nèi)表面58上。因此，第二激光輸出402的計(jì)量激光脈沖66可被引導(dǎo)至的內(nèi)表面58上的與第一激光輸出400的加工激光脈沖64引導(dǎo)在內(nèi)表面58上的位置不同的位置上。

控制系統(tǒng)330可將兩個(gè)位置之間的偏移或空間關(guān)系轉(zhuǎn)換(translate)到過(guò)去加工激光脈沖樣式或未來(lái)加工激光脈沖樣式的記錄中。更具體地，基于計(jì)量激光脈沖66與加工激光脈沖64的兩個(gè)位置之間的偏移，控制器340可在存儲(chǔ)器342中存儲(chǔ)測(cè)量的距離并且在內(nèi)表面58上追蹤加工激光脈沖64。這樣做，機(jī)器人系統(tǒng)320可同時(shí)測(cè)量并加工孔48的內(nèi)表面58。

可以使用計(jì)量激光脈沖66的位置與加工激光脈沖64的位置之間的除了一百八十度(180o)之外的其他偏移。此外，可以使用除了示出和描述之外的其他構(gòu)造和光學(xué)元件。例如，計(jì)量激光脈沖66的位置可在末端執(zhí)行器334的旋轉(zhuǎn)方向上圍繞孔48的周緣在加工激光脈沖64的位置前面被引導(dǎo)為在θ上偏移一度(1°)。在另一實(shí)例中，計(jì)量激光脈沖66可在z上偏移并且對(duì)準(zhǔn)，使得它們沿著末端執(zhí)行器334在孔48內(nèi)移動(dòng)的方向?yàn)榧庸ぜす饷}沖64前面的一行。計(jì)量激光脈沖66與加工激光脈沖64的位置之間的各種偏移可通過(guò)末端執(zhí)行器334進(jìn)行構(gòu)造。

工業(yè)實(shí)用性

總體上，上述公開(kāi)內(nèi)容在有關(guān)機(jī)器人系統(tǒng)的各種應(yīng)用中具有效用。具體地，所公開(kāi)的機(jī)器人系統(tǒng)可用于在工件上提供混合式加工和計(jì)量過(guò)程。更具體地，所公開(kāi)的機(jī)器人系統(tǒng)在單個(gè)操作中同時(shí)加工和測(cè)量工件上的特征。

通過(guò)將加工過(guò)程和計(jì)量過(guò)程結(jié)合到單個(gè)過(guò)程中，可生產(chǎn)出高質(zhì)量特征，其滿足可能的最嚴(yán)格的規(guī)格容差。此外，在工件的制造期間可以實(shí)現(xiàn)明顯的時(shí)間和成本節(jié)約。結(jié)合的加工和計(jì)量消除了對(duì)拆卸層疊物以執(zhí)行修整過(guò)程的需要，從而提供層疊物的優(yōu)化組裝或在制造期間僅需組裝層疊物一次。例如，所公開(kāi)的機(jī)器人系統(tǒng)可適當(dāng)?shù)卦O(shè)置孔的尺寸，保證高質(zhì)量的表面光潔度，使孔的邊緣去除毛邊，并且在無(wú)需拆卸工件的情況下在孔內(nèi)形成專門(mén)細(xì)部。結(jié)合的加工和計(jì)量還使在組件上的加工位置處加工和計(jì)量 設(shè)備之間的切換時(shí)間最小化，并且使加工和計(jì)量設(shè)備之間的共同調(diào)準(zhǔn)(co-alignment)最小化。

現(xiàn)在轉(zhuǎn)至圖16，繼續(xù)參考圖1至圖15，示出了根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的另一實(shí)施方式的能夠優(yōu)化組裝工件的混合式激光加工和計(jì)量過(guò)程510。在框512中，控制器發(fā)射第二激光輸出的計(jì)量激光脈沖以測(cè)量到工件中的孔的內(nèi)表面的初始距離。在框514中，控制器基于從計(jì)量激光脈沖獲得的測(cè)量距離確定第一激光輸出的加工激光脈沖樣式，以從工件中的孔的內(nèi)表面去除材料。在框516中，控制器使去除材料的第一激光輸出的加工激光脈沖與測(cè)量去除的材料的第二激光輸出的計(jì)量激光脈沖交錯(cuò)，以便滿足工件的孔的預(yù)定規(guī)格容差。

應(yīng)理解的是，圖16中的流程圖示出并描述為僅幫助公開(kāi)所公開(kāi)的系統(tǒng)的特征的實(shí)例，并且在不偏離本公開(kāi)內(nèi)容的范圍的情況下，除了示出的步驟之外的更多或更少的步驟可包括在與用于所公開(kāi)系統(tǒng)的上述各種特征對(duì)應(yīng)的過(guò)程中。

進(jìn)一步地，本公開(kāi)內(nèi)容包括根據(jù)下列項(xiàng)的實(shí)施方式：

項(xiàng)1.一種激光加工和計(jì)量方法，能夠優(yōu)化組裝工件，該方法包括：

使從工件去除材料的第一激光輸出與測(cè)量從工件去除的材料的第二激光輸出交錯(cuò)。

項(xiàng)2.根據(jù)項(xiàng)1所述的激光加工和計(jì)量方法，進(jìn)一步包括發(fā)射第二激光輸出的計(jì)量激光脈沖以測(cè)量到工件上的位置的距離。

項(xiàng)3.根據(jù)項(xiàng)2所述的激光加工和計(jì)量方法，進(jìn)一步包括將到工件的所測(cè)量的距離與到工件上的位置的理想距離進(jìn)行比較，以便確定位置的表面偏差值。

項(xiàng)4.根據(jù)項(xiàng)3所述的激光加工和計(jì)量方法，進(jìn)一步包括基于所確定的位置的表面偏差值將第一激光輸出的加工激光脈沖發(fā)射至工件上的位置。

項(xiàng)5.根據(jù)項(xiàng)3所述的激光加工和計(jì)量方法，進(jìn)一步包括確定工件上的多個(gè)位置中的每一個(gè)位置的表面偏差值。

項(xiàng)6.根據(jù)項(xiàng)5所述的激光加工和計(jì)量方法，進(jìn)一步包括使用用于工件上的多個(gè)位置中的每一個(gè)位置的表面偏差值生成輪廓映射。

項(xiàng)7.根據(jù)項(xiàng)6所述的激光加工和計(jì)量方法，進(jìn)一步包括基于所生成的輪廓映射產(chǎn)生加工激光脈沖的激光脈沖樣式。

項(xiàng)8.根據(jù)項(xiàng)7所述的混合式激光加工和計(jì)量方法，進(jìn)一步包括根據(jù)最小下降的方法使計(jì)量激光脈沖交錯(cuò)(interleave，交織，穿插)作為激光脈沖樣式的一部分。

項(xiàng)9.根據(jù)項(xiàng)1所述的混合式激光加工和計(jì)量方法，進(jìn)一步包括使用第一激光源產(chǎn)生第一激光輸出，并且使用第二激光源產(chǎn)生第二激光輸出，第二激光源是與第一激光源分離的激光源。

項(xiàng)10.根據(jù)項(xiàng)1所述的混合式激光加工和計(jì)量方法，進(jìn)一步包括調(diào)節(jié)單個(gè)激光源的脈沖能量以產(chǎn)生第一激光輸出和第二激光輸出中的每個(gè)。

項(xiàng)11.一種用于進(jìn)行結(jié)合的激光加工和計(jì)量的機(jī)器人系統(tǒng)，能夠優(yōu)化組裝工件，該機(jī)器人系統(tǒng)包括：

激光源，被構(gòu)造成產(chǎn)生第一激光輸出以從工件去除材料；以及

控制器，與激光源通信，所述控制器被構(gòu)造成：

調(diào)節(jié)激光源的能級(jí)以產(chǎn)生第二激光輸出以測(cè)量從工件去除的材料。

項(xiàng)12.根據(jù)項(xiàng)11所述的機(jī)器人系統(tǒng)，其中，控制器進(jìn)一步被構(gòu)造成根據(jù)最小下降的方法使第二激光輸出交錯(cuò)在第一激光輸出的脈沖中間。

項(xiàng)13.根據(jù)項(xiàng)11所述的機(jī)器人系統(tǒng)，其中，激光源是飛秒激光器(femtosecond laser)。

項(xiàng)14.根據(jù)項(xiàng)11所述的機(jī)器人系統(tǒng)，進(jìn)一步包括與控制器通信的檢測(cè)器，該檢測(cè)器被構(gòu)造成在第二激光輸出從激光源發(fā)射到工件上之后檢測(cè)從工件散射回來(lái)的光的量。

項(xiàng)15.根據(jù)項(xiàng)14所述的機(jī)器人系統(tǒng)，其中，控制器進(jìn)一步被構(gòu)造成基于使用第二激光輸出進(jìn)行的測(cè)量來(lái)確定第一激光輸出的脈沖樣式。

項(xiàng)16.一種用于進(jìn)行結(jié)合的激光加工和計(jì)量的機(jī)器人系統(tǒng)，能夠優(yōu)化組裝工件，該機(jī)器人系統(tǒng)包括：

第一激光源，被構(gòu)造成生成第一激光輸出以從工件去除材料；

第二激光源，被構(gòu)造成生成第二激光輸出以測(cè)量從工件去除的材料；以及

控制器，與第一激光源和第二激光源通信，該控制器被構(gòu)造成協(xié)調(diào)第二激光輸出與第一激光輸出。

項(xiàng)17.根據(jù)項(xiàng)16所述的機(jī)器人系統(tǒng)，其中，第一激光源是飛秒激光器，并且第二激光源是激光二極管。

項(xiàng)18.根據(jù)項(xiàng)17所述的機(jī)器人系統(tǒng)，進(jìn)一步包括末端執(zhí)行器，該末端執(zhí)行器被構(gòu)造成引導(dǎo)第一激光輸出和第二激光輸出在工件上的位置，末端執(zhí)行器包括用于第一激光源的第一組光學(xué)器件和用于第二激光源的第二組光學(xué)器件。

項(xiàng)19.根據(jù)項(xiàng)18所述的機(jī)器人系統(tǒng)，進(jìn)一步包括與控制器通信的檢測(cè)器，該檢測(cè)器被構(gòu)造成檢測(cè)從工件散射回來(lái)的光的量，控制器被構(gòu)造成基于從檢測(cè)器接收的數(shù)據(jù)生成工件的表面的輪廓映射。

項(xiàng)20.根據(jù)項(xiàng)19所述的機(jī)器人系統(tǒng)，其中，控制器進(jìn)一步被構(gòu)造成基于所生成的輪廓映射控制末端執(zhí)行器的位置。

盡管已經(jīng)關(guān)于某特定實(shí)施方式給出并提供了上述詳細(xì)說(shuō)明，但是應(yīng)理解的是，本公開(kāi)內(nèi)容的范圍不應(yīng)局限于這些實(shí)施方式，而是為了實(shí)現(xiàn)和最佳模式的目的簡(jiǎn)單地提供相同的實(shí)施方式。本公開(kāi)內(nèi)容的寬度和精神比具體公開(kāi)的實(shí)施方式更寬并且包含在所附權(quán)利要求內(nèi)。此外，盡管結(jié)合某些特定實(shí)施方式描述了一些特征，但是這些特征不局限于僅使用它們描述的實(shí)施方式，但是反而可與結(jié)合交替實(shí)施方式公開(kāi)的其他特征一起使用或者與這些特征分開(kāi)使用。