CN102658423A

CN102658423A - 智能化视觉定位+激光束同轴高精度实时激光加工系统

Info

Publication number: CN102658423A
Application number: CN2010102428186A
Authority: CN
Inventors: 高洪波
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-07-30
Filing date: 2010-07-30
Publication date: 2012-09-12

Abstract

本发明公开了一种高精度智能化激光加工装置，包括激光光源、激光振镜以及激光聚焦平面场镜，其特征在于，在激光光源与激光振镜之间还设置有外接控制处理装置的CCD镜头以及多个反射镜，从激光光源发出的光经过多个反射镜后入射到激光振镜之中，再透过激光聚焦平面场镜后会聚到工作放置平面上。本发明高精度激光加工装置在采取了上述技术方案以后，在使用的时候，不需要特地对工件的位置偏差进行处理就能够实现激光加工的精确定位，从而保证了系统的高精确性。该技术方案具有较好的技术效果。

Description

智能化视觉定位+激光束同轴高精度实时激光加工系统

技术领域

本发明涉及一种高精度激光加工装置，属于精密机械领域。

背景技术

随着产品小型化精细化时代的到来，制造业面临着寻找高精密、高速度、低成本加工方式的挑战和机遇，如何满足客户需求的同时，满足环保、低碳的可持续发展理念，是制造业参与者必须面对的问题。

激光加工是目前最有可能满足人们以上理念的加工方式，它通过将高能量的激光束聚焦到很小的一个点(直径40um左右)，通过X和Y方向的两个扫描头(该系统就是振镜系统)，将激光加工的能量点无接触的施加到待加工的工件表面，对周围没有造成任何的影响。这种方式目前已广泛应用到了焊接、切割等领域。由于激光加工的特性(无接触)，激光可以实现高速的加工，他的扫描头轻轻转动就可以完成工作，精度也可以得到很大的提高。

不过，仍然面对一个非常大的问题，激光的输出可以通过振镜系统达到很高的精度，同时，要求安装工件的工作台面也要有很高的精度和激光配合，如果通过精密的机械传动来解决该问题，就必须利用昂贵的伺服电机和精密的传动系统，例如精密丝杠等，成本急剧上升，同时，随着机器的运行，温度有1摄氏度的上升，加工精度就会大受影响。后期维护成本也今企业难以承受。目前的加工系统如果要达到十个微米的加工精度将变得非常困难，必须需要昂贵的进口部件。

发明内容

本发明为了克服现有技术中达到高精度控制必须要利用昂贵的精密传统系统，提出了一种成本低廉、效果明显的高精度激光加工装置，其具体技术方案如下面所描述：

一种高精度激光加工装置，包括激光光源、激光振镜以及激光聚焦平面场镜，其中，在激光光源与激光振镜之间还设置有外接控制处理装置的CCD镜头以及多个反射镜，从激光光源发出的光经过多个反射镜后入射到激光振镜之中，再透过激光聚焦平面场镜后会聚到工作放置平面上面。

进一步地，优选的结构是，所述激光振镜包括X方向激光扫描振镜头以及Y方向激光振镜头。

进一步地，优选的结构是，所述反射镜为设置在激光光源和激光振镜之间的第一反射镜和第二反射镜。

进一步地，优选的结构是，所述CCD镜头与通过第二反射镜的激光光路位于一条直线上面。

本发明高精度激光加工装置在采取了上述技术方案以后，在使用的时候，不需要特地对工件的位置偏差进行处理就能够实现激光加工的精确定位，从而保证了系统的高精确性。该技术方案具有较好的技术效果。

附图说明

通过下面结合附图对其示例性实施例进行的描述，本发明上述特征和优点将会变得更加清楚和容易理解。

图1是本发明所述的高精度激光加工装置的具体结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细的描述。

如图所示，为本发明所述的高精度激光加工装置的具体结构图，如图所示，所述装置包括激光光源1、CCD工业用相机镜头2、第一反射镜8、第二反射镜7、激光振镜以及激光聚焦平面场镜5，所述激光振镜包括X方向激光扫描振镜头3、Y方向激光扫描振镜头4，从激光光源1发出的光经过第二反射镜7、第一反射镜8反射镜反射后入射到X方向激光扫描振镜头3、Y方向激光扫描振镜头4，再透过激光聚焦平面场镜5后会聚到工作放置平面6上面。在该装置进行工作的时候，工作放置平面上面放置有要进行加工的工件，通过CCD镜头2以及外接的控制处理装置的处理以及控制，从而达到精确操作激光加工的效果。

下面，我们针对该种高精度激光加工装置的原理进行一个详细的描述。一般来说，在上述装置进行使用的时候，我们首先将CCD镜头2和激光光束通过严格的调试，使他们在一条路径上，激光通过第二反射镜7、第一反射镜8，在第一反射镜8前和CCD的光路重合，接下来，我们利用控制处理装置中的图像的标定软件，将CCD镜头2所看到的工件位置标定到一个精确的X和Y的坐标，将该坐标和控制激光的扫描头的坐标完全重合，从而达到CCD镜头2看到的位置坐标就是激光可以到达的坐标，由于这一切都是通过计算机软件在整合，公差可以忽略不计。

当第一片工件到达工作区域时，我们首先让CCD镜头2学习该工件的位置，一般可设置4个位置学习，并设置为该批加工的模版，完成后存储。当第二个工件到达时，CCD镜头就通过匹配软件将该工件和模版对比，并将偏差和角度的旋转结果计算出来，传递给控制激光的标记或焊接软件，告诉他们偏离的值，激光就自动调节输出的坐标位置，从而实现了自动智能化加工的目的。

由于以上步骤都是通过软件来控制和输出，从而对工件的位置精度要求很低。事实上，工件的位置偏差在该系统中已不重要，这就实现了精密化加工的目的。此外，由于所述高精度激光加工装置的精确度有软件控制，而不是单纯由硬件控制，并且，位置的运算都在微秒级别，加工速度也可以大幅提高，从而实现高效率的加工。

另外，加工完成后，还可通过CCD镜头2进行检测、较验，看是否和要求的标准有区别，对外观，缺陷检测后给出合格还是次品的分析，是次品会报警，从而实现了完全无人值守的自动化。

需要注意的是，为了达到CCD镜头2的光路和激光光路一致，我们选取第一反射镜8可以透过可见光，从而可以较好地实现两者光路的完全重合。

总体来说，采用了上述高精度激光加工装置以后，具有以下的优点：1.结构设计新颖，功能强大，成本低，技术先进，软件水平已达国际先进水平；2.该设备先进的CCD镜头及其功能强大的软件，实现了工业设备的智能化。3.减少了高精密机械部件的使用，大大降低了设备成本。4.利用其智能化的特点，实现了＜+/-10UM以内的高精密加工。5.广泛应用于精密加工领域，在IC制造业，LCD液晶制造流程，电脑硬盘制造等领域获得高的评价。

上述具体实施例是例示性的，在本发明的上述教导下，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行各种改进和变形，而这些改进或者变形落在本发明的保护范围内。本领域技术人员应该明白，上面的具体描述只是为了解释本发明的目的，并非用于限制本发明。本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。

Claims

1.一种高精度智能化激光加工装置，包括激光光源、CCD工业用相机、激光振镜以及激光聚焦平面场镜，其特征在于，在激光光源与激光振镜之间还设置有外接控制处理装置的CCD镜头以及多个反射镜，从激光光源发出的光经过多个反射镜后入射到激光振镜之中，再透过激光聚焦平面场镜后会聚到工作放置平面上面。

2.根据权利要求1所述的高精度激光加工装置，其特征在于，所述激光振镜包括X方向激光扫描振镜头以及Y方向激光振镜头。

3.根据权利要求1所述的高精度激光加工装置，其特征在于，所述反射镜为设置在激光光源和激光振镜之间的第一反射镜和第二反射镜。

4.根据权利要求3所述的高精度激光加工装置，其特征在于，所述CCD镜头光路与通过第二反射镜的激光光路位于一条直线光路上。

5.根据权利要求3所述的高精度激光加工装置，其特征在于，所述第二反射镜可以透过可见光。

6.根据权利要求1所述，控制该加工系统的软件系统为发明人独立开发，功能先进，加工精度可＜+/--10um.实现了高精密的加工要求。同时，可实时进行加工检验、检测。

7.根据权利要求1所述的高精度激光加工装置，激光束和CCD工业用相机的光路同轴设计具有独创性。为实现加工系统智能化奠定基础。