本發(fā)明涉及一種鈣鈦礦薄膜電池的振鏡異形劃線控制方法及裝置，屬于鈣鈦礦薄膜電池的激光刻劃。

背景技術(shù)：

1、鈣鈦礦薄膜電池的生產(chǎn)過(guò)程中，激光劃線是制程中的關(guān)鍵工藝，通過(guò)p1、p2、p3三道劃線將整面薄膜層分割為串聯(lián)的子電池模塊。

2、傳統(tǒng)的劃線工藝劃出的p1、p2、p3劃線是直線式的，但是最新的工藝要求中出現(xiàn)了異形劃線的需求，例如將部分的p1直線改為圓弧、三角形、梯形等各類局部的、凸起線，通過(guò)異形劃線提高有效光照面積并提升鈣鈦礦薄膜電池的轉(zhuǎn)換效率。

3、目前的鈣鈦礦薄膜電池劃線工藝有兩個(gè)基本要求，第一要求高速劃線，第二要求多線同步劃刻，其目的是通過(guò)提高劃線效率來(lái)降低鈣鈦礦薄膜電池的產(chǎn)品成本，而基于上述2個(gè)要求，對(duì)傳統(tǒng)的p1、p2、p3直線劃線工藝提出了更高的、難以解決的技術(shù)問(wèn)題。

4、現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)異形路徑刻劃的實(shí)現(xiàn)目前還處于空白狀態(tài)，幾種可能實(shí)現(xiàn)的方案也在理論論證階段，例如，通過(guò)直接在承載平臺(tái)上進(jìn)行y軸方向的橫移控制來(lái)實(shí)現(xiàn)異形劃線，但是這種方案在現(xiàn)有的超大面積鈣鈦礦薄膜電池的高速劃線要求中是難以實(shí)現(xiàn)的，因?yàn)殁}鈦礦薄膜電池的尺寸在2.4m×1.2m的范圍，而承載平臺(tái)的y軸方向的橫移尺寸則在500um范圍內(nèi)，控制承載平臺(tái)在高速運(yùn)行過(guò)程中進(jìn)行小尺度的橫移，基于控制的寬帶延遲響應(yīng)會(huì)導(dǎo)致劃線結(jié)果嚴(yán)重偏移。

5、在另一種可實(shí)現(xiàn)的方案中，通過(guò)振鏡鏡頭的微調(diào)來(lái)實(shí)現(xiàn)異形劃線，但是振鏡鏡頭的微調(diào)范圍有限，導(dǎo)致異形劃線的尺寸會(huì)超過(guò)微調(diào)范圍，目前也可通過(guò)將異形劃線進(jìn)行網(wǎng)格化分區(qū)，在每個(gè)分區(qū)內(nèi)進(jìn)行振鏡鏡頭微調(diào)后的激光刻劃，再將相鄰網(wǎng)格的激光刻劃進(jìn)行拼接，這種方式會(huì)導(dǎo)致整體控制方式非常復(fù)雜且繼續(xù)帶來(lái)拼接精度的高難度控制，使得這一實(shí)現(xiàn)方案的難度過(guò)大而難以落地實(shí)施。

6、因此，鈣鈦礦薄膜電池的高速、大尺寸的異形劃線目前是行業(yè)內(nèi)暫無(wú)解決方案的熱門問(wèn)題，通過(guò)xy平臺(tái)的移動(dòng)，精度難以控制，通過(guò)振鏡鏡頭的控制，則尺寸有限無(wú)法覆蓋異形線的行走范圍，而通過(guò)網(wǎng)格化拼接又受制于拼接精度不足而導(dǎo)致無(wú)法實(shí)現(xiàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種鈣鈦礦薄膜電池的振鏡異形劃線控制方法及裝置。

2、根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，提供第一個(gè)方案為：一種鈣鈦礦薄膜電池的振鏡異形劃線控制方法，包括如下步驟：

3、獲取鈣鈦礦薄膜電池薄膜層的刻劃線的異形路徑圖形，所述異形路徑圖形包括直線路徑和至少1個(gè)異形路徑，標(biāo)記直線路徑的方向?yàn)閤軸方向，薄膜層與x軸方向垂直的方向?yàn)閥軸方向，薄膜層的垂直方向?yàn)閦軸方向；

4、控制鈣鈦礦薄膜電池通過(guò)承載平臺(tái)以基礎(chǔ)速度v_0沿x軸方向平移以被激光聚焦刻劃頭的聚焦激光進(jìn)行直線路徑的激光刻劃；

5、根據(jù)異形路徑圖形獲取異形路徑的刻劃觸發(fā)條件，當(dāng)觸發(fā)刻劃觸發(fā)條件時(shí)，實(shí)時(shí)獲取激光聚焦刻劃頭在異形路徑上聚焦刻劃點(diǎn)的預(yù)期刻劃速度v_s，所述聚焦刻劃點(diǎn)為聚焦激光在薄膜層的聚焦焦點(diǎn)；

6、解析預(yù)期刻劃速度v_s的刻劃速度絕對(duì)值和刻劃速度方向獲取承載平臺(tái)的y軸橫移控制指令和激光聚焦刻劃頭的振鏡微調(diào)控制指令，同步執(zhí)行所述承載平臺(tái)的y軸橫移控制指令和振鏡微調(diào)控制指令以執(zhí)行異形路徑的激光刻劃；

7、當(dāng)結(jié)束異形路徑的刻劃觸發(fā)條件時(shí)，激光聚焦刻劃頭恢復(fù)直線路徑的激光刻劃或結(jié)束激光刻劃。

8、進(jìn)一步地，所述異形路徑包括起點(diǎn)和終點(diǎn)與直線路徑連接的三角形路徑、梯形路徑、圓弧路徑。

9、進(jìn)一步地，所述異形路徑的刻劃觸發(fā)條件包括：

10、根據(jù)異形路徑圖形計(jì)算聚焦激光刻劃頭的聚焦激光沿直線路徑的刻劃距離并預(yù)計(jì)算異形路徑的觸發(fā)時(shí)間和結(jié)束時(shí)間；

11、或，根據(jù)異形路徑圖形獲取激光聚焦刻劃頭的聚焦激光在鈣鈦礦薄膜電池的薄膜層上的刻劃軌跡，實(shí)時(shí)檢測(cè)聚焦刻劃點(diǎn)在刻劃軌跡上的位置并在聚焦刻劃點(diǎn)達(dá)到異形路徑起點(diǎn)時(shí)觸發(fā)刻劃觸發(fā)條件，在聚焦刻劃點(diǎn)到達(dá)異形路徑終點(diǎn)時(shí)結(jié)束刻劃觸發(fā)條件。

12、進(jìn)一步地，所述激光聚焦刻劃頭在異形路徑上的聚焦刻劃點(diǎn)的預(yù)期刻劃速度v_s包括異形刻劃速度絕對(duì)值和異形刻劃速度方向，所述異形刻劃速度絕對(duì)值為聚焦激光沿異形路徑刻劃的實(shí)時(shí)速度絕對(duì)值，所述異形刻劃速度方向?yàn)榫劢辜す庋刂本€異形路徑刻劃的路徑方向，或聚焦激光沿曲線異形路徑刻劃的切線方向。

13、進(jìn)一步地，所述異形刻劃速度絕對(duì)值與承載平臺(tái)的基礎(chǔ)速度v_0相等。

14、進(jìn)一步地，所述獲取承載平臺(tái)的y軸橫移控制指令和激光聚焦刻劃頭的振鏡微調(diào)控制指令的步驟包括：

15、所述預(yù)期刻劃速度v_s在y軸方向的速度分量為承載平臺(tái)沿y軸方向的橫移速度，根據(jù)承載平臺(tái)沿y軸方向的橫移速度生成承載平臺(tái)的y軸橫移控制指令；

16、所述預(yù)期刻劃速度v_s在x軸方向的速度分量為承載平臺(tái)的基礎(chǔ)速度v_0與激光聚焦刻劃頭的振鏡的微調(diào)位移速度的合成速度，根據(jù)預(yù)期刻劃速度v_s與承載平臺(tái)的基礎(chǔ)速度v_0計(jì)算振鏡的微調(diào)位移速度，根據(jù)振鏡的微調(diào)位移速度生成振鏡微調(diào)控制指令。

17、進(jìn)一步地，所述獲取承載平臺(tái)的y軸橫移控制指令和激光聚焦刻劃頭的振鏡微調(diào)控制指令的步驟包括：

18、所述預(yù)期刻劃速度v_s在y軸方向的速度分量為承載平臺(tái)沿y軸方向的橫移速度與振鏡微調(diào)位移速度在y軸方向的振鏡y軸分速度的合成速度，根據(jù)預(yù)期刻劃速度v_s在y軸方向的速度分量獲取承載平臺(tái)的y軸橫移控制指令和振鏡微調(diào)控制指令一；

19、所述預(yù)期刻劃速度v_s在x軸方向的速度分量為承載平臺(tái)沿x軸方向的基礎(chǔ)速度v_0與振鏡微調(diào)位移速度在x軸方向的振鏡x軸分速度的合成速度，根據(jù)預(yù)期刻劃速度v_s在x軸方向的速度分量及承載平臺(tái)的基礎(chǔ)速度v_0計(jì)算振鏡的微調(diào)位移速度的x軸分速度，根據(jù)位移微調(diào)速度的x軸分速度生成振鏡微調(diào)控制指令二；

20、根據(jù)振鏡微調(diào)控制指令一和振鏡微調(diào)控制指令二生成振鏡微調(diào)控制指令。

21、進(jìn)一步地，所述根據(jù)預(yù)期刻劃速度v_s在y軸方向的速度分量獲取承載平臺(tái)的y軸橫移控制指令和振鏡微調(diào)控制指令一的步驟包括：

22、將預(yù)期刻劃速度v_s在y軸方向的速度分量v_sy進(jìn)行頻率分離并獲取低頻分量v_sylow和高頻分量v_syhigh，其中，所述低頻分量的頻率范圍匹配承載平臺(tái)的響應(yīng)帶寬，所述高頻分量的頻率范圍匹配振鏡的響應(yīng)帶寬；

23、將所述低頻分量作為承載平臺(tái)的沿y軸方向的橫移速度，根據(jù)承載平臺(tái)沿y軸方向的橫移速度計(jì)算承載平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)控制器的輸出電流或電壓信號(hào)，將該輸出電流或電壓信號(hào)作為承載平臺(tái)承載平臺(tái)的y軸橫移控制指令；

24、將所述高頻分量作為振鏡的角速度控制指令，基于振鏡反射鏡的偏轉(zhuǎn)角度與聚焦激光的光斑計(jì)算振鏡的目標(biāo)角速度，通過(guò)振鏡驅(qū)動(dòng)器將目標(biāo)角速度轉(zhuǎn)化為電流信號(hào)并生成振鏡微調(diào)控制指令一。

25、進(jìn)一步地，所述同步執(zhí)行所述承載平臺(tái)的y軸橫移控制指令和振鏡微調(diào)控制指令以執(zhí)行異形路徑的激光刻劃的步驟包括：

26、系統(tǒng)控制芯片設(shè)置高精度同步時(shí)鐘模塊，所述高精度同步時(shí)鐘模塊與承載平臺(tái)控制器和振鏡控制器連接并統(tǒng)一時(shí)間基準(zhǔn)；

27、生成承載平臺(tái)的y軸橫移控制指令和振鏡微調(diào)控制指令時(shí)基于統(tǒng)一的高精度同步時(shí)鐘模塊為每條指令添加時(shí)間戳，所述時(shí)間戳包括指令的目標(biāo)執(zhí)行起始時(shí)間t_0；

28、承載平臺(tái)控制器與振鏡控制器分別接收綁定了時(shí)間戳的控制指令后基于高精度同步時(shí)鐘模塊實(shí)時(shí)檢測(cè)當(dāng)前時(shí)間，當(dāng)當(dāng)前時(shí)間達(dá)到t_0時(shí)，同步觸發(fā)y軸橫移控制指令和振鏡微調(diào)控制指令；

29、通過(guò)同步通信can總線以固定周期同步采集承載平臺(tái)的位置編碼器信號(hào)和振鏡的角速度傳感器信號(hào)采集時(shí)刻與高精度同步時(shí)鐘模塊嚴(yán)格對(duì)齊；

30、計(jì)算承載平臺(tái)執(zhí)行指令的實(shí)際延遲δt_1和振鏡執(zhí)行指令的實(shí)際延遲δt_2，若|δt_1?-?δt_2|＞預(yù)設(shè)閾值時(shí)，后續(xù)異形路徑的激光刻劃的控制指令生成時(shí)，調(diào)整時(shí)間戳為t_0’=t_0?-?max(δt_1,?δt_2)，使兩者的實(shí)際動(dòng)作起始時(shí)刻一致。

31、根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，利用本發(fā)明提供的第一個(gè)方案中的鈣鈦礦薄膜電池的振鏡異形劃線控制方法，提供第二個(gè)方案為：

32、一種鈣鈦礦薄膜電池的振鏡異形劃線控制裝置，包括：

33、路徑解析模塊，用于獲取鈣鈦礦薄膜電池薄膜層的刻劃線的異形路徑圖形，所述異形路徑圖形包括直線路徑和至少1個(gè)異形路徑，標(biāo)記直線路徑的方向?yàn)閤軸方向，薄膜層與x軸方向垂直的方向?yàn)閥軸方向，薄膜層的垂直方向?yàn)閦軸方向；

34、平臺(tái)x軸控制模塊，用于獲取鈣鈦礦薄膜電池通過(guò)承載平臺(tái)以基礎(chǔ)速度v_0沿x軸方向平移以被激光聚焦刻劃頭的聚焦激光進(jìn)行直線路徑的激光刻劃；

35、異形觸發(fā)模塊，用于根據(jù)異形路徑圖形獲取異形路徑的刻劃觸發(fā)條件，當(dāng)觸發(fā)刻劃觸發(fā)條件時(shí)，實(shí)時(shí)獲取激光聚焦刻劃頭在異形路徑上聚焦刻劃點(diǎn)的預(yù)期刻劃速度v_s，所述聚焦刻劃點(diǎn)為聚焦激光在薄膜層的聚焦焦點(diǎn)；

36、異形路徑控制指令模塊，用于解析預(yù)期刻劃速度v_s的刻劃速度絕對(duì)值和刻劃速度方向獲取承載平臺(tái)的y軸橫移控制指令和激光聚焦刻劃頭的振鏡微調(diào)控制指令，同步執(zhí)行所述承載平臺(tái)的y軸橫移控制指令和振鏡微調(diào)控制指令以執(zhí)行異形路徑的激光刻劃；

37、異形路徑結(jié)束模塊，用于當(dāng)結(jié)束異形路徑的刻劃觸發(fā)條件時(shí)，激光聚焦刻劃頭恢復(fù)直線路徑的激光刻劃或結(jié)束激光刻劃。

38、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本技術(shù)提供的技術(shù)方案獨(dú)權(quán)的有益效果：

39、通過(guò)定義異形路徑圖形及坐標(biāo)軸基準(zhǔn)，明確了刻劃路徑的空間關(guān)系，確保異形路徑的起點(diǎn)與終點(diǎn)與直線路徑精準(zhǔn)連接，避免刻劃斷點(diǎn)或重疊，提升電池薄膜層的圖形完整性；采用承載平臺(tái)沿x軸勻速平移配合激光刻劃的方式完成直線路徑刻劃，利用承載平臺(tái)大行程、低振動(dòng)的特性，確保直線段刻劃的速度均勻性與激光能量密度一致性，避免因速度波動(dòng)導(dǎo)致的刻劃深度不均或薄膜損傷；通過(guò)實(shí)時(shí)獲取異形路徑的觸發(fā)條件及預(yù)期刻劃速度v_s，實(shí)現(xiàn)異形刻劃的精準(zhǔn)啟動(dòng)與結(jié)束控制；結(jié)合v_s的絕對(duì)值與方向解析，動(dòng)態(tài)生成承載平臺(tái)y軸橫移與振鏡微調(diào)的協(xié)同指令，確?？虅澦俣扰c異形路徑幾何特性嚴(yán)格匹配，避免因速度失配導(dǎo)致的刻劃偏移或圖形失真；通過(guò)承載平臺(tái)與振鏡的同步控制，彌補(bǔ)單一執(zhí)行器的局限性，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜異形路徑的微米級(jí)刻劃精度，滿足鈣鈦礦薄膜電池對(duì)刻劃圖形高一致性的需求；異形路徑刻劃結(jié)束后可快速恢復(fù)直線刻劃模式，避免因模式切換導(dǎo)致的停機(jī)或空行程，提升整體刻劃效率。