阅读说明：本技术 基于光学检查的自适应激光切割控制设备及方法 (Self-adaptive laser cutting control equipment and method based on optical inspection ) 是由 I·福斯特 于 2018-12-19 设计创作，主要内容包括：公开了改进RFID天线的激光切割的稳定性和可重复性的设备和方法。本发明将来自切割过程的光学检查的直接反馈提供给控制系统,以确定被切割的RFID天线的形状并将其与期望的RFID天线形状或图案进行比较。在适当的时候,本发明使用户能够利用短期和长期反馈数据来对激光切割过程进行修改以改进激光切割过程并减少浪费。(Apparatus and methods are disclosed that improve the stability and repeatability of laser cutting of RFID antennas. The present invention provides direct feedback from the optical inspection of the cutting process to the control system to determine the shape of the RFID antenna being cut and compare it to the desired RFID antenna shape or pattern. The present invention enables a user to modify the laser cutting process using short-term and long-term feedback data to improve the laser cutting process and reduce waste, when appropriate.)

基于光学检查的自适应激光切割控制设备及方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年12月28日提交的美国临时实用专利申请第62/611,458号的优先权和权益，其全部内容通过引用合并于此。

背景技术

本发明总体上涉及改进射频识别(“RFID”)天线的激光切割的稳定性和可重复性的设备和方法。具体地，该设备和方法将来自切割过程的光学检查的直接反馈提供给控制系统以确定被切割的线的形状，并将其与期望的形状进行比较。

RFID(射频识别)使用读取器系统传输的磁场、电场或电磁场来识别自身，并在某些情况下提供额外存储的数据。RFID标签通常包括通常称为“芯片”的半导体装置，在该芯片上形成存储器和操作电路，其连接到天线。通常，RFID标签用作应答器，响应于从读取器(也称为询问器)接收的射频(“RF”)询问信号而提供存储在芯片存储器中的信息。在无源RFID设备的情况下，询问信号的能量还提供了操作RFID装置所需的能量。

激光切割RFID天线的***形状可能既困难又耗时。例如，铝箔安装在其上的幅材(web)可能会拉伸或变形(distortion)，并且束偏转器的准确性可能会随预期切割点和头部中心之间的夹角而变化。此外，激光系统如何适应切割移动图案可能很困难，并且对准激光以切割打印的粘合剂形状也很困难。

本发明公开了将来自切割过程的光学检查的直接反馈提供给激光切割系统的控制系统的设备和方法。激光切割系统通过自适应算法将来自切割过程的光学检查的直接反馈提供给控制系统，以确定被切割的线的形状并将其与期望形状进行比较。

发明内容

下面给出简化的概述，以便提供对所公开的发明的一些方面的基本理解。该概述不是详尽的综述，并且无意于识别关键/重要元素或界定其范围。其唯一目的是以简化的形式介绍一些概念，作为稍后介绍的更详细描述的序言。

本文公开和要求保护的主题，在其一个方面，包括设备和方法，该设备和方法将来自切割过程的光学检查的直接反馈提供给控制系统。具体地，激光切割系统包括控制系统和光学检查系统。光学检查系统准确地确定被切割的线的形状，并将其与期望的形状进行比较。然后，自适应算法利用来自光学检查系统的数据向激光切割系统提供直接反馈，以确保实现期望的图案/形状。

在另一实施例中，来自一个或多个检查系统的与切割尺寸相关的输出还可以用于通过在系统控制器上运行的算法来辅助校正切割图案。另外，所使用的数据可以是即时数据和长期数据的组合，即时数据校正由于材料变化等因素而导致的短期变化并且可以用于在生产天线时改变天线，长期数据优化设计质量以达到期望的结果。

在本发明的另一替代实施例中，来自一个激光切割系统的基本校正数据可以被第二激光切割系统用来创建共享的预变形系统。初始数据充当第二激光切割系统上的优化例程的启动器，从而减少了收敛于解所需的时间量，并减少了第二激光切割系统产生的浪费量。

为了实现前述和相关目的，本文结合以下描述和附图描述了所公开的发明的某些说明性方面。然而，这些方面仅指示可以采用本文所公开的原理的各种方式中的几种，并且旨在包括所有这些方面及其等同形式。当结合附图考虑时，根据以下详细描述，其他优点和新颖特征将变得显而易见。

附图说明

图1示出了根据所公开的架构的具有与控制系统通信的光学检查系统的激光切割系统的示意性透视图。

图2示出了根据所公开的架构的具有控制系统的激光切割系统的示意图，该控制系统包括数据收集系统和检查系统。

图3示出了根据本公开的架构的激光切割系统的示意性透视图，其中，长期和短期数据被组合并用于切割天线。

图4示出了根据所公开的架构的利用图案和反馈的专家系统的激光切割系统的示意图。

图5示出了根据所公开的架构的预变形(pre-distortion)系统的示意图，其中，来自一个激光切割系统的数据可以被另一激光切割系统利用。

具体实施方式

现在参考附图描述本发明，其中，贯穿全文，相似的参考标号用于指代相似的元件。在下面的描述中，出于解释的目的，阐述了许多具体细节以便提供对其的透彻理解。但是，很明显，没有这些具体细节也可以实践本发明。在其他实例中，以框图形式示出了公知的结构和装置以便于对其进行描述。

本发明公开了改进RFID天线的激光切割的稳定性和可重复性的设备和方法。该设备和方法将来自切割过程的光学检查的直接反馈提供给控制系统，以确定被切割的线的形状并将其与期望的RFID天线形状进行比较。在适当的时候，本发明还使用户能够利用短期和长期反馈数据来修改激光切割过程以对其进行改进。

首先参考附图，图1示出了包括控制系统102的激光切割系统100，该控制系统102向激光切割系统100的激光器104提供指令以在幅材108上切割RFID天线106。控制系统102还包括预定的期望图案110和对切割过程执行光学检查的光学检查系统112。然后，光学检查系统112将关于实际被切割的天线106的形状的来自切割过程的直接反馈提供给控制系统102，并将其与期望的RFID天线图案110进行比较。具体地，利用自适应算法来向激光切割系统100提供反馈，以确保实现预定的想要的图案110。

另外，用于幅材108的材料通常是铝箔或本领域已知的用于RFID天线106的任何其他合适的材料。通常，幅材108可以是本领域已知的任何合适的尺寸、形状和构造，而不影响本发明的整体构思。本领域的普通技术人员将理解，如图1所示的幅材108的形状和尺寸仅出于说明目的，并且幅材108的许多其他形状和尺寸也完全在本公开的范围内。尽管幅材108的尺寸(即，长度、宽度和高度)是获得良好性能的重要设计参数，但是幅材108可以是确保使用期间最佳性能的任何形状或尺寸。

在如图2所示的另一个实施例中，激光切割系统200包括激光器208和控制系统202，该控制系统将期望的天线设计与正被生产的天线设计进行比较。控制系统202利用至少一个检查数据系统204和数据收集系统206来输出与切割尺寸相关的数据。具体地，来自一个或多个检查数据系统204和/或数据收集系统206的输出数据与切割尺寸相关，并且还可以用于辅助切割图案的校正。通过在控制系统202或诸如计算机的远程系统上运行的算法来利用输出数据。检查数据系统204衡量RFID天线装置的某些方面。例如，检查数据系统204可以使用RF方法衡量共振频率或近场/远场RF性能。

此外，用于调整切割210的信息可以是即时的，即该信息可以用于在生产RFID天线时改变它们。另外，用于调整切割210的信息可以基于随时间累积的历史统计切割数据(例如平均值)以优化切割过程(即，朝数据点分布的统计中心线或目标数据点移动)，并减小生产的RFID天线的形状变化。用于调整切割过程210的信息还可以基于在较长时间范围内收集的数据，该数据可以包括将RFID标签部署到客户应用中，以确定RFID标签的读取率，或者当递送通过整个供应链时的RFID标签的质量。换句话说，本发明的用于修改切割过程的数据不必限于将被切割的RFID天线的形状与期望形状的比较，而是还可以包括与所述RFID天线的现场性能对期望的性能水平有关的数据。

如图3所示，本发明的另一个实施例可以包括激光切割系统300，该激光切割系统300包括短期控制系统302和长期控制系统304，它们在切割过程期间用于控制激光器316。结果是来自短期控制系统302和长期控制系统304的数据的融合或组合，以优化RFID天线314的切割过程。例如，所使用的信息(或数据)可以是即时(或短期)数据的组合以校正由于诸如材料变化之类的因素引起的短期变化306。此外，可以收集长期数据并将其用于优化设计以获得想要的结果，例如更高的质量308，提高的标签性能310，更高效的标签打印312或任何其他合适的设计结果或其组合。

在图4所示的另一个实施例中，激光切割系统400包括用于控制激光器410的专家系统402。可以通过收集和分析来自不同RFID天线设计的多次运行的结果来创建专家系统402。来自这些不同运行的数据可以包括图案数据406、目标数据和反馈数据408。各种形式的数据可以存储在历史数据库404中，其将包括来自不同RFID天线设计的先前运行的数据。因此，基于来自不同天线设计的数据、先前的RFID天线运行以及用于实现想要的物理RFID天线结构的校正，可以使用自适应预变形例程来优化切割过程。自适应预变形例程是这样的例程，在其中，图案以以下方式被改变——减少运行开始时立即产生的错误量，而不是等待校正以稳定和产生浪费。

如图5所示，本发明的方法可以包括提供具有控制系统508的第一激光切割系统500，该控制系统508收集和分析来自第一切割过程的基本校正数据，以及具有控制系统510的第二激光切割系统502，该控制系统510收集和分析来自第二切割过程的基本校正数据。第一激光切割系统500可以经由它们各自的控制系统508、510与第二激光切割系统502通信。具体地，第二激光切割系统502可以使用来自第一激光切割系统500的基本校正数据来创建共享的预变形系统，反之亦然。来自第一激光切割系统500的数据可以用作第二激光切割系统502上的优化例程的启动器(starter)，从而减少收敛于解所需的时间。例如，第一激光切割系统500上的图案(第一天线设计)由系统500的切割器(激光器)504切割。然后，第二激光切割系统502调整所得数据以通过第二系统502的切割器(激光器)506在较短的时间量内从与初始图案的相同图案切割最佳天线。通常，数据通过激光切割系统500和502之间的有线或无线连接，或本领域已知的用于传送数据的任何其他合适的手段在激光切割系统500和502之间共享。以这种方式，学习被激光切割系统500和502实现和共享。

上面已经描述的内容包括所要求保护的主题的示例。当然，不可能为了描述所要求保护的主题的目的而描述组件或方法的每种可能的组合，但是本领域的普通技术人员可以认识到，所要求保护的主题的许多进一步的组合和置换是可能的。因此，要求保护的主题旨在涵盖落入所附权利要求书的精神和范围内的所有这样的改变、修改和变化。此外，就在详细描述或权利要求中使用术语“包括”的程度而言，该术语旨在以当在权利要求中用作过渡词时解释“包含”时类似于术语“包含”的方式是包含性的。