激光光绘机制造技术

一种激光光绘机，包括机架和至少一个激光器，其特征在于还包括转轴、激光器安装架和工件定位平台；转轴可转动安装在机架上且为上下走向，激光器安装架与转轴下端连接，各激光器均安装在激光器安装架上，机架上设有能够驱动激光器安装架绕转轴旋转的旋转驱动机构；工件定位平台处于激光器安装架下方，机架上设有能够驱动工件定位平台沿水平方向移动的工件定位平台运动机构。本发明专利技术的激光光绘机不仅能够实现快速、高精度的绘制，激光聚焦后直接投影到工件的工作面上，聚焦准确且激光能量效率高，而且结构简单，制造成本低，易于维护，有利于推广应用。而且，本发明专利技术既适合柔性工件的光绘，又适合刚性工件的光绘。

【技术实现步骤摘要】
激光光绘机
本专利技术涉及一种激光光绘机。
技术介绍
激光光绘机（简称光绘机）用于在感光底片上绘制各种图形、图像、文字或符号。激光光绘机是用激光对感光底片进行扫描产生图形的，可用于印制电路板的制作，首先，将印制电路板的图面映像到一个存储阵列中，然后使激光束按照存储阵列中相应单元的值被打开或关闭，照射在感光底片上进行曝光，从而得到所需要的底片。传统的激光光绘机主要有内圆筒式激光光绘机和外滚筒式激光光绘机两种。内圆筒式激光光绘机工作时，感光底片由真空吸附在一圆桶状内壁上，激光器发射的激光束，经电子快门（激光束在电子快门控制下进行开启与闭合的动作）及光束强化器的光点选择口后，再由两块反射镜反射至高速旋转的斜置反射镜上，再反射到感光底片上进行曝光。外滚筒式激光光绘机工作时，用强力真空泵将感光底片吸附在圆形滚筒外侧，滚筒快速旋转。为使感光底片牢固吸附在滚筒上，滚筒转速不能过高，否则感光底片将在高速旋转时被甩出，所以，外滚筒式激光光绘机的转速与内滚筒式激光光绘机的转速相比相很多，扫描曝光速度也相应降低。为解决这个问题，采用分光棱镜将激光束分解成多束（如32束），这样可在感光底片上一次曝光多个（如32个）像素，相当于将扫描速度提高了相应的倍数（如32倍）。目前较先进的数字微镜成像系统，其成像元件为数字微镜器件，通常一个数字微镜器件中包含数量众多的微镜（例如每行包含7056个微镜，排列成64行，微镜与微镜的间距约17um），微镜是控制光线开关的元件。光源发出的光束抵达凹面面向光束的环形反射器（称为第一反射器）后，被反射到另一个凸面面向光束的环形反射器（称为第二反射器），光束经第二反射器反射后为数字微镜器件所接收，通过投射镜的调制，再射到折叠镜上，来自折叠镜的光束被反射镜反射，最终到达记录鼓表面（相当于感光底片）。上述内圆筒式激光光绘机、外滚筒式激光光绘机和数字微镜成像系统具有绘制速度快、绘制的底片精度高的优点，但是，由于需要用到精密的斜置反射镜、分光棱镜、数字微镜器件等价格昂贵的光学部件，因此价格极其昂贵，且维修困难，不易得到普及。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种激光光绘机，这种激光光绘机不仅能够实现快速、高精度的绘制，而且成本低，易于维护。采用的技术方案如下：一种激光光绘机，包括机架和至少一个激光器，其特征在于还包括转轴、激光器安装架和工件定位平台；转轴可转动安装在机架上且为上下走向，激光器安装架与转轴下端连接，各激光器均安装在激光器安装架上，机架上设有能够驱动激光器安装架绕转轴旋转的旋转驱动机构；所述工件定位平台处于激光器安装架下方，机架上设有能够驱动工件定位平台沿水平方向移动的工件定位平台运动机构。上述激光光绘机工作时，将工件（感光胶片，或具有感光层的工件（如具有感光层的印制电路板坯板））固定在工件定位平台上；然后启动激光光绘机，工件定位平台运动机构驱动工件定位平台及工件一起按设定的速度及路线在水平方向上移动，同时旋转驱动机构驱动转轴旋转并带动激光器安装架及各激光器绕转轴旋转，各激光器按设定的序列打开或关闭，激光器发射的激光照射在工件上进行曝光，工件上被激光照射到的位置形成曝光点，这样，工件定位平台及工件按设定的速度及路线完成移动后，即可在工件上绘制出所需的曝光图形（所有曝光点的总和构成该曝光图形）。以印制电路板为例，先将印制电路板的线路图面映像到一个存储阵列中（存储阵列包含需要曝光的点的坐标），然后使激光束按照存储阵列中相应单元的值打开或关闭，照射在具有感光层的印制电路板坯板上进行曝光，从而得到所需要的曝光图形；后续经常规的显影、铜层腐蚀后得到具有所需线路图形的印制电路板。通常，上述感光胶片或感光层只在特定波长的激光照射下会曝光，而环境照明光则采用波长与该激光差距较大的光。上述激光器可实现快速的开关切换，实现激光束的瞬间通断，激光器与工件上需要曝光的位置对应时打开（此时激光器发射激光，在工件对应的位置上形成曝光点），激光器与工件上不需曝光的位置对应时关闭（此时激光器不发射激光）。激光器的开关可通过激光器驱动电路控制，激光器驱动电路可采用常规技术，在此不作详细描述。上述激光器通常带有聚光装置，使激光器发出的激光束更为集中。一种具体方案中，上述旋转驱动机构包括旋转驱动电机，旋转驱动电机固定安装在机架上，旋转驱动电机的动力输出轴与转轴传动连接。旋转驱动电机的动力输出轴可通过联轴器或离合器与转轴上端连接，也可通过其他传动机构与转轴上端连接。通常，上述激光光绘机还包括用于检测转轴的转动角度的编码器，通过编码器检测转轴转过的角度，结合激光器与转轴旋转中心之间的距离，以获取激光器的位置坐标信息。编码器获取转轴的角度信息后反馈给激光光绘机的控制系统，控制系统即可根据该角度信息，结合激光器与转轴旋转中心之间的距离，获得激光器及其发射的激光束的位置坐标。上述编码器通常采用旋转编码器，如轴套型旋转编码器。编码器可直接检测转轴的转动角度；也可直接检测旋转驱动电机的动力输出轴的转动角度，结合旋转驱动电机的动力输出轴与转轴之间的传动比计算出转轴的转动角度（在旋转驱动电机的动力输出轴通过联轴器与转轴上端连接的情况下，旋转驱动电机的动力输出轴的转动角度等于转轴的转动角度）。优选方案中，上述激光光绘机包括多个激光器，各激光器与转轴旋转中心之间的距离一致。更优选上述多个激光器沿转轴的周向均布。通过设置多个激光器，可进一步提高光绘速度。优选方案中，上述机架上设有护罩，激光器安装架和激光器处在护罩的腔体中。护罩起到保护作用，可防止操作人员碰触到高速旋转的激光器安装架而受伤。一种优选方案中，上述工件定位平台运动机构包括直线形导轨，直线形导轨设于机架上且沿水平方向设置，工件定位平台底部设有滑块，滑块与直线形导轨滑动配合，机架上设有能够驱动滑块及工件定位平台沿直线形导轨移动的平移机构。平移机构启动后，驱动滑块、工件定位平台及其上面的工件沿直线形导轨移动，工件在移动的过程中被扫描曝光。这种情况下，激光器每绕转轴旋转一周，都会在工件上形成按近似弧形的轨迹排列的一行曝光点。直线形导轨通常设有两个，工件定位平台底部设有分别与两个直线形导轨滑动配合的两个滑块（或两组滑块）。一种具体方案中，上述平移机构包括伺服电机和滚珠丝杆，滚珠丝杆的螺杆可转动安装在机架上并且与直线形导轨相互平行，滚珠丝杆的螺母与工件定位平台连接，伺服电机安装在机架上，伺服电机的动力输出轴与滚珠丝杆的螺杆传动连接。另一种具体方案中，上述平移机构包括伺服电机、螺杆和螺母，伺服电机安装在机架上，螺杆可转动安装在机架上并且与伺服电机的动力输出轴传动连接，螺杆与直线形导轨相互平行，螺母安装在工件定位平台上并且与螺杆啮合。另一种具体方案中，上述平移机构包括直线电机，直线电机安装在机架上，直线电机的动力输出端与工件定位平台连接。另一种优选方案中，上述工件定位平台运动机构包括第一直线形导轨、平移座和第二直线形导轨；第一直线形导轨设于机架上且沿水平方向设置，平移座底部设有第一滑块，第一滑块与第一直线形导轨滑动配合，机架上设有能够驱动第一滑块及平移座沿第一直线形导轨移动的第一平移机构；第二直线形导轨设于平移座上，第二直线形导轨沿水平方向设置并且与第一直线形导轨成一夹角，工件定位平台底部设有第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光光绘机，包括机架和至少一个激光器，其特征在于还包括转轴、激光器安装架和工件定位平台；转轴可转动安装在机架上且为上下走向，激光器安装架与转轴下端连接，各激光器均安装在激光器安装架上，机架上设有能够驱动激光器安装架绕转轴旋转的旋转驱动机构；所述工件定位平台处于激光器安装架下方，机架上设有能够驱动工件定位平台沿水平方向移动的工件定位平台运动机构。

【技术特征摘要】
1.一种激光光绘机，包括机架和至少一个激光器，其特征在于还包括转轴、激光器安装架和工件定位平台；转轴可转动安装在机架上且为上下走向，激光器安装架与转轴下端连接，各激光器均安装在激光器安装架上，机架上设有能够驱动激光器安装架绕转轴旋转的旋转驱动机构；所述工件定位平台处于激光器安装架下方，机架上设有能够驱动工件定位平台沿水平方向移动的工件定位平台运动机构。2.根据权利要求1所述的激光光绘机，其特征是：所述旋转驱动机构包括旋转驱动电机，旋转驱动电机固定安装在机架上，旋转驱动电机的动力输出轴与转轴传动连接。3.根据权利要求1所述的激光光绘机，其特征是：所述激光光绘机还包括用于检测转轴的转动角度的编码器。4.根据权利要求1所述的激光光绘机，其特征是：所述激光光绘机包括多个激光器，各激光器与转轴旋转中心之间的距离一致；所述多个激光器沿转轴的周向均布。5.根据权利要求1所述的激光光绘机，其特征是：所述机架上设有护罩，激光器安装架和激光器处在护罩的腔体中。6.根据权利要求1所述的激光光绘机，其特征是：所述工件定位平台上设有能够将工件固定在工件定位平台上的工件定位装置；工件定位装置包括吸气罩和负压风机，吸气罩设于工件定位平台下方，吸气罩的腔体与负压风机的进气口连通，工件定位平台上设有多个与吸气罩的腔体连通的吸气孔。7.根据权利要求1-6任一项所述的激光光绘机，其特征是：所述工件定位平台运动机构包括直线形导轨，直线形导轨设于机架上且沿水平方向设置，工件定位平台底部设有滑块，滑块与直线形导轨滑动配合，机架上设...

【专利技术属性】
技术研发人员：温培彬，张旭富，王刚，
申请(专利权)人：温培彬，
类型：发明
国别省市：广东,44