一种精密激光扫描加工系统技术方案

技术编号:11140102 阅读:171 留言:0更新日期:2015-03-12 20:25
本实用新型专利技术涉及激光加工技术领域,公开了一种精密激光扫描加工系统,该加工系统包括计算机、二维振镜运动控制卡、X轴振镜电机、Y轴振镜电机、远心扫描透镜、工作平台、平移台x轴电机、平移台y轴电机、平移台x轴驱动器、平移台y轴驱动器、X轴振镜片和Y轴振镜片;其中,待加工材料设置在工作平台上,工作平台由平移台x轴电机和平移台y轴电机驱动沿x轴和y轴移动,远心扫描透镜设置在待加工材料的正上方,X轴振镜片和Y轴振镜片分别设置在X轴振镜电机和Y轴振镜电机上,并位于远心扫描透镜上方;本实用新型专利技术中通过计算机分别控制激光器发出的激光束、x轴振镜片、y轴振镜片和工作平台,从而提高其加工精度并能实现加工的均匀性。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及激光加工
,更具体的说,特别涉及一种精密激光扫描加工系统
技术介绍
激光由于其高亮度、高方向性、高单色性和高相干性的优点,已经广泛应用于科研、国防、工业等国民生产的重要方面。在工业领域,激光加工作为先进制造技术,具有高效、高精度、高质量、范围广、节能环保并能实现柔性加工和超微细加工的优点,在汽车、电子电路、电器、航空航天、钢铁冶金、机械制造等领域得到了广泛的应用,且在某些行业(例如汽车、电子行业等)已经达到较高的水平。对提高产品质量、劳动生产率、自动化、无污染、减少材料消耗等起到愈来愈重要的作用。精密激光切割、激光消除、激光蚀刻等是激光加工中比较常见,应用也比较广泛的一种方式。因为二维振镜扫描速度快,效率高等优点,随着激光精密加工在各个领域的不断发展,采用二维振镜扫描方式进行精密激光加工也被广泛使用。采用二维振镜扫描方式加工,是由平场透镜对光束聚焦,形成焦点,而采用二维扫描振镜控制光束的方向、移动速度,从而控制聚焦焦点在待加工材料上移动,从而进行蚀刻、消除、切割等。为了实现二维扫描振镜精确控制激光束的方向和移动速度等,需要对二维扫描振镜的运动进行控制,为了实现精密扫描加工,需要二维扫描振镜的运动和激光器的发射相关联、相匹配,从而实现精确加工。图1为一种常见的扫描图形的举例,即简单的折线,由A点起,在B点转折,图中转折角度90°,转折角度也可以为其他角度,最后在C点结束。目前随着激光加工需要扫描图形的复杂程度越来越高,在图形中存在大量的转折线和闭合的图形,而且需要扫描的图形尺寸越来越小,即要求在非常小的范围内,完成复杂图形的精确扫描,因此要求对扫描精确控制。如图2所示,在拐角位置,应该为直角,但是因为运动控制不够精确,激光扫描加工结果放大之后,可以发现,在拐角位置,形成弧形,而不是直角拐角,图3中,拐角位置也存在弧形问题,这是控制的精确度不足。另外,在图中直线的部分,激光脉冲加工形成的点紧密排布,互相呈相切状态,但是,在拐角的位置,激光脉冲发生重叠,这将导致在拐角位置激光加工过重问题,达不到均匀的加工效果。
技术实现思路
本技术的目的在于针对现有技术存在的技术问题,提供一种精密激光扫描加工系统,能够提高激光加工精度,还能实现激光加工效果的均匀性。为了解决以上提出的问题,本技术采用的技术方案为:一种精密激光扫描加工系统,该加工系统包括计算机、二维振镜运动控制卡、X轴振镜电机、Y轴振镜电机、远心扫描透镜、工作平台、平移台x轴电机、平移台y轴电机、平移台x轴驱动器、平移台y轴驱动器、X轴振镜片和Y轴振镜片;其中,待加工材料设置在工作平台上,工作平台由平移台x轴电机和平移台y轴电机驱动沿x轴和y轴移动,远心扫描透镜设置在待加工材料的正上方,X轴振镜片和Y轴振镜片分别设置在X轴振镜电机和Y轴振镜电机上,并位于远心扫描透镜上方;所述计算机根据事先设定的参数,将运动信号发送至二维振镜运动控制卡,并将激光信号发送至激光器,同时还将控制信号发送至平移台x轴驱动器与平移台y轴驱动器;所述激光器根据接收到的激光信号,发射激光光束至X轴振镜片、Y轴振镜片上;所述平移台x轴驱动器与平移台y轴驱动器根据接收到的控制信号驱动平移台x轴电机和平移台y轴电机运动;所述二维振镜运动控制卡根据接收到的运动信号,控制X轴振镜电机、Y轴振镜电机运动。所述加工系统还包括X轴振镜传感器和Y轴振镜传感器;所述X轴振镜传感器和Y轴振镜传感器分别设置在X轴振镜电机和Y轴振镜电机上,并实时采集X轴振镜电机、Y轴振镜电机的运动速度,即得到X轴振镜片、Y轴振镜片的偏转速度,并分别发送给计算机和激光器,激光器根据接收到的速度决定其发射频率,计算机根据接收到的速度控制激光器激光信号的脉冲频率,使其与激光器的发射频率匹配。所述加工系统还包括速度读取卡,速度读取卡不断读取X轴振镜传感器、Y轴振镜传感器采集到的X轴振镜片、Y轴振镜片的偏转速度,并将X轴振镜片、Y轴振镜片的偏转速度发送计算机和激光器。所述加工系统还包括比较器,比较器接收速度读取卡读取的X轴振镜片、Y轴振镜片的偏转速度,并与事先保存的速度进行比较,得到激光器发射的激光频率是需要增大或减少;比较完后删去事先保存的速度,并将接收到的偏转速度发送给计算机和激光器。所述加工系统还包括合成器,合成器将接收到X轴振镜片、Y轴振镜片的偏转速度进行合成,并将合成得到的速度分别发送给计算机和激光器。与现有技术相比,本技术的有益效果在于:1、本技术中通过计算机事先设定参数,并分别将参数指令输出给激光器、二维振镜运动控制卡、平台x轴和y轴驱动器,从而分别控制激光器发出的激光束、x轴振镜片、y轴振镜片和工作平台,即整个加工系统结构简单,且不需要人工调整,通过计算机方便控制,还能提高其加工精度。2、本技术采用X轴振镜传感器、Y轴振镜传感器分别实时监测X轴振镜电机、Y轴振镜电机的速度,能够采集并监控其运动是否达到预先设定的速度的水平;且通过速度读取卡、比较器、合成器读取、存储、比较、分析X轴振镜电机、Y轴振镜电机的速度,并将其发送至激光器,控制激光器输出激光的发射频率,从而实现脉冲激光的发射频率与速度匹配,从而实现加工时脉冲数目(即频率)在加工图形的轨迹上均匀排布。3、本技术通过计算机控制激光器发出激光光束的单脉冲能量始终维持预先设定水平,因此结合发射频率与速度匹配,实现激光加工能量在图形的轨迹上均匀分布,实现在图形的任何位置都得到同等能量的激光加工,从而实现激光加工效果的均匀性。4、本技术能够实时监测并反馈X/Y轴振镜电机的速度,也就能够实时反馈X/Y振镜电机的位置,所以就能够判断聚焦光束焦点在工作平台上的实时位置,因此,能够实现聚焦光束焦点在图形的精确位置的检测,从而解决在拐角位置出现弧形的问题,加工图形的不到位或者过度等等问题,实现对加工图形的精确扫描,使得激光扫描加工结果更接近图形。附图说明图1为常用的扫描图形示意图。图2为针对常用扫描图形采用普通扫描系统的扫描结果显微图。图3为普通扫描系统的扫描结果显微图。图4为本技术精密激光扫描加工系统的组成示意图。图5为本技术精密激光扫描加工系统的控制原理图。图6为本技术激光脉冲频率与运动速率相匹配示意图。图7为本技术加工结果显微本文档来自技高网
...

【技术保护点】
一种精密激光扫描加工系统,其特征在于:该加工系统包括计算机(1)、二维振镜运动控制卡(2)、X轴振镜电机(7)、Y轴振镜电机(9)、远心扫描透镜(11)、工作平台(14)、平移台x轴电机(15)、平移台y轴电机(16)、平移台x轴驱动器(17)、平移台y轴驱动器(18)、X轴振镜片(19)和Y轴振镜片(20);其中,待加工材料设置在工作平台(14)上,工作平台(14)由平移台x轴电机(15)和平移台y轴电机(16)驱动沿x轴和y轴移动,远心扫描透镜(11)设置在待加工材料的正上方,X轴振镜片(19)和Y轴振镜片(20)分别设置在X轴振镜电机(7)和Y轴振镜电机(9)上,并位于远心扫描透镜(11)上方;所述计算机(1)根据事先设定的参数,将运动信号发送至二维振镜运动控制卡(2),并将激光信号发送至激光器(6),同时还将控制信号发送至平移台x轴驱动器(17)与平移台y轴驱动器(18);所述激光器(6)根据接收到的激光信号,发射激光光束至X轴振镜片(19)、Y轴振镜片(20)上;所述平移台x轴驱动器(17)与平移台y轴驱动器(18)根据接收到的控制信号驱动平移台x轴电机(15)和平移台y轴电机(16)运动;所述二维振镜运动控制卡(2)根据接收到的运动信号,控制X轴振镜电机(7)、Y轴振镜电机(9)运动。...

【技术特征摘要】
1.一种精密激光扫描加工系统,其特征在于:该加工系统包括计算机
(1)、二维振镜运动控制卡(2)、X轴振镜电机(7)、Y轴振镜电机(9)、
远心扫描透镜(11)、工作平台(14)、平移台x轴电机(15)、平移台y轴
电机(16)、平移台x轴驱动器(17)、平移台y轴驱动器(18)、X轴振镜片
(19)和Y轴振镜片(20);
其中,待加工材料设置在工作平台(14)上,工作平台(14)由平移台
x轴电机(15)和平移台y轴电机(16)驱动沿x轴和y轴移动,远心扫描
透镜(11)设置在待加工材料的正上方,X轴振镜片(19)和Y轴振镜片(20)
分别设置在X轴振镜电机(7)和Y轴振镜电机(9)上,并位于远心扫描透
镜(11)上方;
所述计算机(1)根据事先设定的参数,将运动信号发送至二维振镜运
动控制卡(2),并将激光信号发送至激光器(6),同时还将控制信号发送至
平移台x轴驱动器(17)与平移台y轴驱动器(18);
所述激光器(6)根据接收到的激光信号,发射激光光束至X轴振镜片
(19)、Y轴振镜片(20)上;
所述平移台x轴驱动器(17)与平移台y轴驱动器(18)根据接收到的
控制信号驱动平移台x轴电机(15)和平移台y轴电机(16)运动;
所述二维振镜运动控制卡(2)根据接收到的运动信号,控制X轴振镜
电机(7)、Y轴振镜电机(9)运动。
2.根据权利要求1所述的精密激光扫描加工系统,其特征在于:所述
加工系统还包括X轴振镜传感器(8)和Y轴振镜传感器(10);
所述X轴振...

【专利技术属性】
技术研发人员:赵建涛肖磊杨锦彬宁艳华高云峰
申请(专利权)人:大族激光科技产业集团股份有限公司
类型:新型
国别省市:广东;44

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1