CN105880827B - 一种微米级紫外激光微加工平台 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种微米级紫外激光微加工平台，包括紫外激光器、单轴振镜、振镜及远心透镜、45°反射镜片、短焦距物镜组、CCD监视器、X\Y直线电机工作台、吸附平台和大理石工作台，紫外激光器通过激光器底座安装在大理石工作台上，紫外激光器的后方设有电动可调扩束镜，振镜及远心透镜、CCD监视器、短焦距物镜均位于激光器底座后方，X\Y直线电机工作台安装在激光器底座后方的大理石工作台上，吸附平台通过Z轴微调升降装置安装在X\Y直线电机工作台上。本发明能够实现高速、高精密光束偏转控制和高速、高精密运动控制，具有高精密的视觉定位，将加工尺度和精度推向微米级；高稳定性和可靠性，长期免维护，设备安装方便，启动、运行操作简单。

Description

一种微米级紫外激光微加工平台
技术领域
本发明涉及一种加工平台，具体是一种微米级紫外激光微加工平台。
背景技术
微加工通常指通过在微细工件上去除材料实现特征的创建和修改。激光加工技术是常见的一种激光微细加工技术。激光微细加工有许多优点，包括良好的柔性(光束扫描轨迹路径的可控制性)，非接触式加工(激光束为最主要的加工刀具，且与工件不接触)，高分辨率(小于10微米)。因此，激光微细加工有许多现有的和潜在的应用领域，包括但不局限于如：医疗设备、太阳能电池以及提高摩擦性能的机械零件表面微织构。
在目前的激光微加工设备中，激光波束控制采用的是振镜或光束旋转器（或旋光模组）技术，它们在加工设备中都呈现为机械运动部件，前者在两维方向各采用一个偏转镜面、后者采用电机驱动棱镜旋转，这两类结构都对环境条件敏感、机械磨损、经常需要调节、缺乏灵活性、体积和重量大，使用不方便，因而成为高精度激光微加工设备中的一个主要技术问。
发明内容
本发明的目的在于提供一种操作简单、稳定可靠的微米级紫外激光微加工平台，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种微米级紫外激光微加工平台，包括紫外激光器、单轴振镜、振镜及远心透镜、45°反射镜片、短焦距物镜组、CCD监视器、X\Y直线电机工作台、吸附平台和大理石工作台，所述紫外激光器通过激光器底座安装在大理石工作台上，所述紫外激光器的后方设有电动可调扩束镜，所述单轴振镜安装在电动可调扩束镜后方的激光器底座上，所述45°反射镜片安装在电动可调扩束镜右侧的激光器底座上，所述振镜及远心透镜和短焦距物镜组均安装在激光器底座的后侧，所述振镜及远心透镜的前端通过连接筒固定在激光器底座上，所述短焦距物镜组的前端通过连接筒固定在激光器底座上，所述CCD监视器通过调节杆固定在激光器底座上，所述X\Y直线电机工作台安装在激光器底座后方的大理石工作台上，所述吸附平台通过Z轴微调升降装置安装在X\Y直线电机工作台上，。
作为本发明进一步的方案：所述振镜及远心透镜位于单轴振镜的正后方。
作为本发明进一步的方案：所述短焦距物镜组位于45°反射镜片的正后方。
作为本发明再进一步的方案：所述紫外激光器产生的激光经过电动可调扩束镜入射于振镜及远心透镜及短焦距物镜组。
作为本发明再进一步的方案：所述CCD监视器位于振镜及远心透镜和短焦距物镜组之间。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明能够实现高速、高精密光束偏转控制和高速、高精密运动控制，具有高精密的视觉定位，将加工尺度和精度推向微米级；高稳定性和可靠性，长期免维护，设备安装方便，启动、运行操作简单。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的主视图。
图3为本发明的左视图。
图4为本发明的俯视图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
请参阅图1-4，一种微米级紫外激光微加工平台，包括紫外激光器1、单轴振镜3、振镜及远心透镜4、45°反射镜片5、短焦距物镜组6、CCD监视器7、X\Y直线电机工作台9、吸附平台10和大理石工作台11，所述紫外激光器1通过激光器底座12安装在大理石工作台11上，所述紫外激光器1的后方设有电动可调扩束镜2，所述单轴振镜3安装在电动可调扩束镜2后方的激光器底座12上，所述45°反射镜片5安装在电动可调扩束镜2右侧的激光器底座12上，所述振镜及远心透镜4和短焦距物镜组6均安装在激光器底座12的后侧，所述X\Y直线电机工作台9安装在激光器底座12后方的大理石工作台11上，所述吸附平台10通过Z轴微调升降装置8安装在X\Y直线电机工作台9上，所述振镜及远心透镜4的前端通过连接筒固定在激光器底座12上，振镜及远心透镜4位于单轴振镜3的正后方，所述短焦距物镜组6的前端通过连接筒固定在激光器底座12上，所述短焦距物镜组6位于45°反射镜片5的正后方，所述CCD监视器7通过调节杆固定在激光器底座12上，且CCD监视器7位于振镜及远心透镜4和短焦距物镜组6之间，所述紫外激光器1产生的激光经过电动可调扩束镜2入射于振镜及远心透镜4及短焦距物镜组6。
所述微米级紫外激光微加工平台是针对微米级线宽和精度的通用激光精密微加工系统，加工线宽在10μm以内，定位精度10μm以内，重复精度5μm以内，加工精度10μm以内，系统精度通过X\Y直线电机工作台9和CCD监视器7综合保证；采用振镜扫描和短焦距物镜两种光路结构，扫描的短轴振镜3配合短焦距远心场镜，实现50*50mm范围内高速精密加工，加工线宽在10~20μm，短焦距物镜组6实现5~10μm加工线宽；电动可调扩束镜2实时改变加工线宽，单轴振镜3用于高速切换光路；X\Y直线电机工作台9配合两种光路，实现200*300mm范围精密高速加工；CCD监视器7有四种功能：加工定位、测量加工线宽，精密对焦，校正扫描振镜误差；150mm厚000级的大理石工作台11平整度高、不易变形、抗震动，系统可用于陶瓷、玻璃、有机物、蓝宝石、金属及合金等精密三维结构加工。
本发明是针对有机物等材料精密加工的光机电一体化项目，采用高稳定高功率紫外（波长<400nm）激光，对有机物拥有优异的加工能力，双光路结构：短焦距物镜直接聚焦加工和扫描振镜高速偏转加工；特殊的光学设计，实现极其优异的加工效果，线宽＜10微米，深宽比＞20:1；高精密机器视觉定位，随时控制和校正系统误差；大理石平台和钣金机架，提升系统的稳定性，将最新的激光打标、激光切割工艺同精密机床、材料精细加工、机器视觉等结合，用于有机物等难加工材料的微米级结构精细加工，与半导体制程工艺（光刻、离子束、电子束、化学蚀刻）、精密机加工、精密电火花等工艺相比，激光微加工在成本、灵活性、加工效率、加工效果均具有很大的优势，主要面向微电子、生物、医疗、化学、能源等工业和研究部门精密微型器件制备。
本发明能够实现高速、高精密光束偏转控制和高速、高精密运动控制，具有高精密的视觉定位，将加工尺度和精度推向微米级；高稳定性和可靠性，长期免维护，设备安装方便，启动、运行操作简单。
上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (1)

1.一种微米级紫外激光微加工平台，其特征在于，包括紫外激光器（1）、单轴振镜（3）、振镜及远心透镜（4）、45°反射镜片（5）、短焦距物镜组（6）、CCD监视器（7）、X\Y直线电机工作台（9）、吸附平台（10）和大理石工作台（11），所述紫外激光器（1）通过激光器底座（12）安装在大理石工作台（11）上，所述紫外激光器（1）的后方设有电动可调扩束镜（2），所述单轴振镜（3）安装在电动可调扩束镜（2）后方的激光器底座（12）上，所述45°反射镜片（5）安装在电动可调扩束镜（2）右侧的激光器底座（12）上，所述振镜及远心透镜（4）和短焦距物镜组（6）均安装在激光器底座（12）的后侧，所述振镜及远心透镜（4）的前端通过连接筒固定在激光器底座（12）上，所述短焦距物镜组（6）的前端通过连接筒固定在激光器底座（12）上，所述CCD监视器（7）通过调节杆固定在激光器底座（12）上，所述振镜及远心透镜（4）位于单轴振镜（3）的正后方，所述短焦距物镜组（6）位于45°反射镜片（5）的正后方，所述CCD监视器（7）位于振镜及远心透镜（4）和短焦距物镜组（6）之间，所述紫外激光器（1）产生的激光经过电动可调扩束镜（2）入射于振镜及远心透镜（4）及短焦距物镜组（6），所述X\Y直线电机工作台（9）安装在激光器底座（12）后方的大理石工作台（11）上，所述吸附平台（10）通过Z轴微调升降装置（8）安装在X\Y直线电机工作台（9）上。
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