自冷式激光扫描振镜及抑制其温度漂移的方法技术

本发明专利技术公开了一种自冷式激光扫描振镜及抑制其温度漂移的方法，涉及激光加工设备技术领域，振镜包括由导热性好的材料制成的安装基体，安装基体内安装有工作部件，工作部件包括X振镜驱动板、X振镜、Y振镜驱动板和Y振镜，还包括用于抑制自冷式激光扫描振镜产生温度漂移的抑制装置，抑制装置包括：安装于安装基体外侧的TEC制冷片；安装于安装基体上用于检测安装基体的温度的温度传感器；根据温度传感器检测到的温度值控制TEC制冷片工作将安装基体的温度控制在一恒定的目标温度值的温控装置。本发明专利技术解决了现有技术中自冷式激光扫描振镜位置精度低的技术问题。本发明专利技术具有位置精度高，体积小巧，价格低廉等优点，可适用于位置精度要求高的场合。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及激光加工设备
，特别涉及一种自冷式激光扫描振镜及抑制其 温度漂移的方法。
技术介绍
激光扫描振镜是一种由驱动板与高速摆动电机组成的一个高精度、高速度伺服控 制系统，广泛应用于激光行业中。激光扫描振镜的参数指标中有一项为“温度漂移(单位为 urad/k, k为温度单位开尔文)”，温度漂移是指环境温度变化时会引起晶体管参数的变化， 温度升高，晶体管的电流放大倍数增大，Q点(静态工作点)升高；反之减小。这部分额外增 加的电流是温度变化引起的，理解为温度漂移，也称为“零点漂移”，这种现象在激光扫描振 镜上表现为零点位置发生变化，使得激光扫描振镜的位置精度降低。从上述理论分析中可以得出，激光扫描振镜本身若发生温度变化，“零点位置”势 必产生漂移，在实际的使用过程中，激光扫描振镜的驱动板和振镜电机都会产生热量，这些 热量是否能迅速散发出去，直接导致其电子元器件本身的温度在长时间的工作中是否保持 恒定，进而决定“零点位置”是否产生了偏移。目前，市场上主要有三种激光扫描振镜分别为水冷式激光扫描振镜、自适应激光 扫描振镜和自冷式激光扫描振镜，水冷式激光扫描振镜和自适应激光扫描振镜不易产生零 点漂移，精度较高，但其价格昂贵。自冷式激光扫描振镜价格较低，其结构如图1所示，包 括安装基体1，安装基体I内安装有X振镜驱动板21、X振镜22、Y振镜驱动板31和Y振 镜32，安装基体I上设有散热格栅11。其热交换方式如图2所示，X振镜驱动板21、X振镜 22、Y振镜驱动板31和Y振镜32产生的热量先传导给安装基体1，安装基体I再将热量散 发到空气中。此种激光振镜的不足之处在于其只能靠自身的机械结构与外界环境进行热量 交换，热交换状况随环境温度的变化而变化，自身易产生温差，易产生零点漂移现象，精度 也较低，只能适用于对位置精度要求不高的场合。
技术实现思路
本专利技术所要解决的第一个技术问题是提供一种自冷式激光扫描振镜，此自冷式激 光扫描振镜精度高，可有效抑制零点位置漂移，且价格低廉。作为一个总的专利技术构思，本专利技术所要解决的第二个技术问题是提供一种抑制自冷 式激光扫描振镜温度漂移的方法。为解决上述第一个技术问题，本专利技术的技术方案是一种自冷式激光扫描振镜，包 括由导热性好的材料制成的安装基体，所述安装基体内安装有工作部件，所述工作部件包 括X振镜驱动板、X振镜、Y振镜驱动板和Y振镜，还包括用于抑制所述自冷式激光扫描振镜 产生温度漂移的抑制装置，所述抑制装置包括安装于所述安装基体外侧的TEC制冷片；安 装于所述安装基体上用于检测安装基体的温度的温度传感器；用于控制所述安装基体温度 恒定的温控装置，所述温度传感器和所述TEC制冷片分别电连接所述温控装置。其中，所述温控装置包括温控板，以及与所述温控板连接的电源模块和温度显示 仪。其中，所述温度显示仪包括用于设定所述安装基体的目标温度值的设定单元和用 于显示所述安装基体的实时温度的显示单元。作为一种实施方式，所述TEC制冷片的制热工作面与所述安装基体的表面贴合， 所述制热工作面对所述安装基体进行加热以达到恒定的目标温度值。其中，所述TEC制冷片通过设置于所述TEC制冷片外侧的TEC制冷片压板固定在 所述安装基体上。作为另一种实施方式，所述TEC制冷片的制冷工作面与所述安装基体的表面贴 合，所述制冷工作面对所述安装基体进行制冷以达到恒定的目标温度值，所述TEC制冷片 的制热工作面上设有冷却装置。其中，所述冷却装置包括安装在所述TEC制冷片制热工作面上的散热片，所述散 热片上安装有散热风扇。为解决上述第二个技术问题，本专利技术的技术方案是包括以下步骤步骤一将TEC制冷片的制热工作面贴合在安装基体上并固定，将温度传感器安 装于安装基体上；步骤二 将所述TEC制冷片电极与温控装置电连接，将温度传感器的输出端与温 控装置连接；步骤三在所述温控装置上设定目标温度值，所述目标温度值要高于工作部件自 身产生的热量使安装基体能够达到的最高温度值，所述温控装置根据对所述温度传感器采 样的实时温度值和所述目标温度值进行运算的结果来控制TEC制冷片的制热工作面对安 装基体进行加热，将安装基体的温度控制在恒定的目标温度值上。其中，所述步骤三中的安装基体能够达到的最高温度值为所述自冷式激光扫描振 镜未安装所述TEC制冷片且工作进入稳定状态时测得所述安装基体的温度值。本专利技术的有益效果在于由于本专利技术所述的自冷式激光扫描振镜的安装基体外侧 设有用于抑制自冷式激光扫描振镜产生温度漂移的抑制装置，抑制装置包括安装在安装基 体外侧的TEC(ThermoelectricCooler)制冷片；安装于安装基体上用于检测安装基体的温 度的温度传感器；根据温度传感器检测到的温度值控制TEC制冷片工作将安装基体的温度 控制在一恒定的目标温度值的温控装置。TEC制冷片是电流换能型片件，具有制冷和制热两 种功能，本专利技术正是根据TEC制冷片的这一特点，将TEC制冷片安装于自冷式激光扫描振镜 的安装基体的外侧，则本专利技术的热交换方式如图11所示，为X振镜驱动板、X振镜、Y振镜驱 动板和Y振镜与安装基体进行热交换，安装基体再与TEC制冷片进行热交换，这就屏蔽了外 界环境变化对自冷式激光扫描振镜零点漂移的影响；且温控装置可以根据温度传感器检测 到的温度值控制TEC制冷片工作将安装基体的温度控制在一恒定的目标温度值，安装基体 的温度恒定，则工作部件的温度就不会产生变化，从而自身不会产生温差，即不会发生零点 漂移，提高了自冷式激光扫描振镜的位置精度，且与水冷式和自适应式激光扫描振镜相比， 本专利技术价格低廉。TEC制冷片的制热工作面与安装基体的表面贴合。这种逆向使用TEC制冷片的方 式，通过加热恒温来保证自冷式激光扫描振镜不发生零点漂移，不需要在制冷片外侧安装冷却装置，避免了冷却装置的振动对自冷式激光扫描振镜的精度造成的影响，进一步的提 高了自冷式激光扫描振镜的位置精度，且体积小巧，拆装方便。综上所述，本专利技术解决了现有技术 中自冷式激光扫描振镜位置精度低的技术问题。本专利技术自冷式激光扫描振镜具有位置精度 高，体积小巧，价格低廉等优点，可适用于位置精度要求高的场合。附图说明图1是现有技术中自冷式激光扫描振镜的结构示意图2是现有技术中自冷式激光扫描振镜的热交换原理框图3是本专利技术自冷式激光扫描振镜的TEC制冷片的结构示意图4是图3的侧视图5是本专利技术自冷式激光扫描振镜的TEC制冷片的工作原理框图6是本专利技术自冷式激光扫描振镜实施例一的结构示意图7是本专利技术自冷式激光扫描振镜实施例一的TEC制冷片的安装方式示意图8是本专利技术自冷式激光扫描振镜实施例二的结构示意图9是本专利技术自冷式激光扫描振镜实施例二的制冷模块的结构示意图10是本专利技术自冷式激光扫描振镜实施例二的TEC制冷片的安装方式示意图11是本专利技术自冷式激光扫描振镜的热交换原理框图中1、安装基体，11、散热格栅，21、X振镜驱动板，22、X振镜，31、Y振镜驱动板， 32、Y振镜，41、TEC制冷片本体，411、制冷工作面，412、制热工作面，42、TEC制冷片电极，5、 TEC制冷片压板，6、冷却装置，61、散热片，62、散热风扇。具体实施方式下面结合附图和实施例，进一步阐述本专利技术。实施例一如图3、图4、图5、图本文档来自技高网...

【技术保护点】
自冷式激光扫描振镜，包括由导热性好的材料制成的安装基体，所述安装基体内安装有工作部件，所述工作部件包括X振镜驱动板、X振镜、Y振镜驱动板和Y振镜，其特征在于，还包括用于抑制所述自冷式激光扫描振镜产生温度漂移的抑制装置，所述抑制装置包括：安装于所述安装基体外侧的TEC制冷片；安装于所述安装基体上用于检测安装基体的温度的温度传感器；用于控制所述安装基体温度恒定的温控装置，所述温度传感器和所述TEC制冷片分别电连接所述温控装置。

【技术特征摘要】
1.自冷式激光扫描振镜，包括由导热性好的材料制成的安装基体，所述安装基体内安装有工作部件，所述工作部件包括X振镜驱动板、X振镜、Y振镜驱动板和Y振镜，其特征在于，还包括用于抑制所述自冷式激光扫描振镜产生温度漂移的抑制装置，所述抑制装置包括: 安装于所述安装基体外侧的TEC制冷片； 安装于所述安装基体上用于检测安装基体的温度的温度传感器； 用于控制所述安装基体温度恒定的温控装置，所述温度传感器和所述TEC制冷片分别电连接所述温控装置。2.根据权利要求1所述的自冷式激光扫描振镜，其特征在于所述温控装置包括温控板，以及与所述温控板连接的电源模块和温度显示仪。3.根据权利要求2所述的自冷式激光扫描振镜，其特征在于所述温度显示仪包括用于设定所述安装基体的目标温度值的设定单元和用于显示所述安装基体的实时温度的显示单元。4.根据权利要求1至3任一权利要求所述的自冷式激光扫描振镜，其特征在于所述TEC制冷片的制热工作面与所述安装基体的表面贴合，所述制热工作面对所述安装基体进行加热以达到恒定的目标温度值。5.根据权利要求4所述的自冷式激光扫描振镜，其特征在于所述TEC制冷片通过设置于所述TEC制冷片外侧的TEC制冷片压板固定在所述安装基体上。6.根据权利要求1至3任一权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：林敬刚，李婷，王永峰，陈海清，
申请(专利权)人：潍坊路加精工有限公司，
类型：发明
国别省市：