本发明专利技术涉及一种表面微织构皮秒激光加工装置，属于表面微织构皮秒激光加工领域，装置包括：支撑单元、运动单元、视觉单元以及激光传导单元；所述支撑单元包括：底座、第一支撑柱、第二支撑柱以及横梁；所述运动单元包括：气动导轨X轴、气动导轨Y轴、旋转轴C轴以及上Z轴；所述视觉单元包括：第一相机和第二相机；所述激光引导单元包括：固定板、激光器以及光路，所述激光器用于发射激光至所述光路，所述光路用于光束整形和调整激光路径；所述工作单元包括：工件和工作板。本发明专利技术中的上述方案能够快速实现工件的识别定位和位置角度调整，满足微细结构件的加工需求，充分发挥激光加工的效率优势，实现微细结构件的高效高精度加工。实现微细结构件的高效高精度加工。实现微细结构件的高效高精度加工。
【技术实现步骤摘要】
一种表面微织构皮秒激光加工装置及方法
[0001]本专利技术涉及表面微织构皮秒激光加工领域，特别是涉及一种表面微织构皮秒激光加工装置及方法。
技术介绍
[0002]近年来，激光加工在航空航天、国防工业、医疗生物及电子通讯等方面的应用越来越广泛。超快激光加工由于其较高的加工质量、较小的热影响区和较高的加工效率是一种优秀的加工微细结构的方法。但在加工微细结构时往往对其定位精度有极高的要求，以加工刀具微织构为例，微织构的不同位置对刀具的切削性能影响较大，采用人工定位方法加工刀具微织构随机性较大，定位精度低，耗费时间长，严重降低了加工效率和加工精度。采用机器视觉的方法对刀具对进行自动定位调整将大大提高加工效率，但如何实现加工微细结构件所需的高精度定位是一个难题。
[0003]本专利技术针对上述现有技术中的不足，提供一种高精度自动定位的激光加工装置，可快速实现工件的识别定位和位置角度调整，满足微细结构件的加工需求，充分发挥激光加工的效率优势，实现微细结构件的高效高精度加工。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的是提供一种表面微织构皮秒激光加工装置及方法，快速实现工件的识别定位和位置角度调整，满足微细结构件的加工需求，充分发挥激光加工的效率优势，实现微细结构件的高效高精度加工。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0006]一种表面微织构皮秒激光加工装置，所述加工装置包括：
[0007]支撑单元、运动单元、视觉单元以及激光传导单元；
[0008]所述支撑单元包括：底座、第一支撑柱、第二支撑柱以及横梁；
[0009]所述运动单元包括：气动导轨X轴、气动导轨Y轴、旋转轴C轴以及上Z轴；
[0010]所述视觉单元包括：第一相机和第二相机；
[0011]所述激光引导单元包括：固定板、激光器以及光路，所述激光器用于发射激光至所述光路，所述光路用于光束整形和调整激光路径；
[0012]所述工作单元包括：工件和工作板；
[0013]所述第一支撑柱与所述第二支撑柱对称固定在所述底座上，所述横梁固定连接在所述第一支撑柱与第二支撑柱上端；
[0014]所述气动导轨X轴固定在所述底座上，所述气动导轨Y轴固定在所述气动导轨X轴上；所述旋转轴C轴则固定在所述气动导轨Y轴上，所述Z轴竖直固定在所述横梁前方，以实现Z向的移动；
[0015]所述激光器固定在所述横梁上，所述固定板固定在所述横梁上，且所述固定板位于所述激光器一旁；
[0016]所述第一相机竖直固定在所述Z轴上，所述第二相机固定横梁上；
[0017]所述工作板固定在旋转轴C轴上，所述工件放置在工作板上。
[0018]可选的，所述第一相机为：旁轴高倍率相机。
[0019]可选的，所述第二相机为：同轴大视野相机。
[0020]可选的，所述光路包括：扩束镜、第一反光镜、第二反光镜、第三反光镜、第四反光镜以及振镜；
[0021]所述扩束镜固定在所述固定板上，并对准所述激光器的出光口，所述第一反光镜、所述第二反光镜和所述第三反光镜均固定在所述固定板上，所述第一反光镜一端对准扩束镜的出光口，将光路右转90
°
，所述第二反光镜的一端对准所述第一反光镜的出光口，再将光路右转90
°
，所述第三反光镜的一端对准所述第二反光镜的出光口将光路向下转90
°
，所述第四反光镜固定在第二相机旁并使一端对准第二反光镜，使光路从第一相机中穿过并导入所述振镜中，所述振镜固定在所述Z轴上并使出光口竖直向下。
[0022]可选的，所述底座为大理石底座。
[0023]可选的，所述激光器为皮秒激光器。
[0024]基于本专利技术中的上述装置，本专利技术另外提供一种表面微织构皮秒激光加工方法，所述加工方法包括：
[0025]将工件放置在工作台上；
[0026]由计算机控制四轴控制卡驱动气动导轨X轴和气动导轨Y轴开始工作，执行固定运动轨迹，使平台沿固定轨迹在8cm
×
8cm范围内开始巡检；
[0027]在平台移动同时，与激光光路同轴的同轴大视野相机从逆着光路的方向从振镜获取下方的图像信息，利用大范围视野相机不断截取图像并用计算机对图像进行识别，直至识别出目标刀具轮廓信息，巡检结束，气动导轨X轴和气动导轨Y轴停止运动；
[0028]以刀具的一条边为基准，与标准方向对比，计算出需要调整的角度，并控制C轴旋转，将刀具的方向调正；再以工件两条边的焦点为标记点与标准原点位置进行对比，计算与标准位置的差值，并控制气动导轨X轴、气动导轨Y轴将刀具移动至标准原点位置，完成初步定位调整；所述标准方向为：将图像中心作为标准原点，以机床的X轴、Y轴移动方向为标准方向；
[0029]计算机控制气动导轨X轴、气动导轨Y轴将刀具移动至旁轴旁轴高倍率相机下，利用旁轴相机800倍的高放大倍数，对角点的位置与标准原点位置进行进一步的对比，并控制气动导轨X轴、气动导轨Y轴，气动导轨X轴、气动导轨Y轴利用50nm的移动精度对刀具位置进行微米级调整；
[0030]计算机输入指令控制四轴控制卡驱动气动导轨X轴、气动导轨Y轴将刀具移回同轴大视野相机，完成刀具的高精度定位；
[0031]根据目标微织构距离标记点的位置控制气动导轨X轴移动100μm、气动导轨Y轴移动200μm将位置调整为目标微织构打标位置，通过激光打标软件规划激光打标路径和位置控制，并控制激光器以预设功率、频率从出光口射出，激光经过扩束镜进行整形后射出，后经第一反光镜、第二反光镜、第三反光镜和第四反光镜将光路引导至振镜中，计算机控制振镜使得激光按照预定的速度和轨迹照射在材料表面，去除刀具材料，实现刀具微织构的高精度加工。
[0032]可选的，所述预测功率为1
‑
20W，所述预设频率为100
‑
600kHZ。
[0033]可选的，所述预定的速度为50
‑
1000mm/s。
[0034]根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：
[0035]本专利技术中的表面微织构皮秒激光加工装置，支撑单元、运动单元、视觉单元以及激光传导单元；其中支撑单元包括：底座、第一支撑柱、第二支撑柱以及横梁；运动单元包括：气动导轨X轴、气动导轨Y轴、旋转轴C轴以及上Z轴；视觉单元包括：第一相机和第二相机；激光引导单元包括：固定板、激光器以及光路，所述激光器用于发射激光至所述光路，所述光路用于光束整形和调整激光路径；工作单元包括：工件和工作板，本专利技术中的上述方案能够快速实现工件的识别定位和位置角度调整，满足微细结构件的加工需求，充分发挥激光加工的效率优势，实现微细结构件的高效高精度加工。
附图说明
[0036]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种表面微织构皮秒激光加工装置，其特征在于，所述加工装置包括：支撑单元、运动单元、视觉单元以及激光传导单元；所述支撑单元包括：底座、第一支撑柱、第二支撑柱以及横梁；所述运动单元包括：气动导轨X轴、气动导轨Y轴、旋转轴C轴以及上Z轴；所述视觉单元包括：第一相机和第二相机；所述激光引导单元包括：固定板、激光器以及光路，所述激光器用于发射激光至所述光路，所述光路用于光束整形和调整激光路径；所述工作单元包括：工件和工作板；所述第一支撑柱与所述第二支撑柱对称固定在所述底座上，所述横梁固定连接在所述第一支撑柱与第二支撑柱上端；所述气动导轨X轴固定在所述底座上，所述气动导轨Y轴固定在所述气动导轨X轴上；所述旋转轴C轴则固定在所述气动导轨Y轴上，所述Z轴竖直固定在所述横梁前方，以实现Z向的移动；所述激光器固定在所述横梁上，所述固定板固定在所述横梁上，且所述固定板位于所述激光器一旁；所述第一相机竖直固定在所述Z轴上，所述第二相机固定横梁上；所述工作板固定在旋转轴C轴上，所述工件放置在工作板上。2.根据权利要求1所述的表面微织构皮秒激光加工装置，其特征在于，所述第一相机为：旁轴高倍率相机。3.根据权利要求1所述的表面微织构皮秒激光加工装置，其特征在于，所述第二相机为：同轴大视野相机。4.根据权利要求1所述的表面微织构皮秒激光加工装置，其特征在于，所述光路包括：扩束镜、第一反光镜、第二反光镜、第三反光镜、第四反光镜以及振镜；所述扩束镜固定在所述固定板上，并对准所述激光器的出光口，所述第一反光镜、所述第二反光镜和所述第三反光镜均固定在所述固定板上，所述第一反光镜一端对准扩束镜的出光口，将光路右转90
°
，所述第二反光镜的一端对准所述第一反光镜的出光口，再将光路右转90
°
，所述第三反光镜的一端对准所述第二反光镜的出光口将光路向下转90
°
，所述第四反光镜固定在第二相机旁并使一端对准第二反光镜，使光路从第一相机中穿过并导入所述振镜中，所述振镜固定在所述Z轴上并使出光口竖直向下。5.根据权利要求1所述的表面微织构皮秒激光加工装置，其特征在于，所述底座为大理石底座。6.根据权利要求1所述的表面微织构皮秒激光加工装置，其特征在于，所...
【专利技术属性】
技术研发人员：郝秀清，怯士航，张路明，万雅芳，夏安南，张靖辰，杨吟飞，赵国龙，李亮，何宁，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
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