CN106475685B - 一种提高材料激光标刻品质和效率的装置及标刻方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了提高材料激光标刻品质和效率的装置，其包括：激光器，用于发射激光；位于所述激光器后方的扩束镜；位于所述扩束镜后方的可调分束装置，所述可调分束装置用于对激光光束进行分束；位于所述可调分束装置后方的高速扫描振镜；位于所述高速扫描振镜后方的远心平场镜；位于远心平场镜后方的加工平台；以及计算机，所述计算机控制激光器、高速扫描振镜和加工平台对待加工件进行标刻。本发明采用固体激光器作为光源，提高材料标刻品质和精度，在光路中加入可调分束装置，将激光束分成若干束可调光斑大小和间距的光点，利用中空马达实时调节来保持分出的多光束与标刻方向相互垂直，同时标刻，提高了材料标刻的品质和效率。

Description

一种提高材料激光标刻品质和效率的装置及标刻方法

技术领域

本发明涉及激光标刻技术领域，尤其涉及一种提高材料激光标刻品质和效率的装置及标刻方法。

背景技术

近年来，随着激光器的可靠性和实用性的提高，加上计算机技术的迅速发展和光学器件的改进，促进了激光标刻技术的发展。激光标刻是利用高能量密度的激光对工件进行局部照射，使表层材料汽化或发生颜色变化的化学反应，从而留下永久性标记的一种打标方法。在激光打标方式中，现在常用的有掩模方式和扫描方式。扫描方式是用计算机控制扫描振镜使高度聚焦的激光束在工件上移动扫描进行打标，激光标刻通常使用这种方法，单线填充需要标刻的区域。由于固体激光器的光束模式佳，聚焦光斑小，所以加工效果和尺寸精度要求都要优于二氧化碳激光器和光纤激光器。但是聚焦光斑小在填充图形时，单次扫描填充间距小，导致标刻的效率低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高材料激光标刻品质和效率的装置及标刻方法，用于解决现有激光标刻装置效率和品质不佳的技术问题。

为达到上述目的，本发明所提出的技术方案为：

本发明的一种提高材料激光标刻品质和效率的装置，其包括：

激光器，用于发射激光；

位于所述激光器后方的扩束镜，用于对所述激光器发射的激光光束进行扩束准直；

位于所述扩束镜后方的可调分束装置，所述可调分束装置用于对激光光束进行分束；

位于所述可调分束装置后方的高速扫描振镜，用于改变激光光束的方向；

位于所述高速扫描振镜后方的远心平场镜，用于对激光光束进行聚焦；

位于远心平场镜后方的加工平台，所述加工平台用于放置并移动待加工工件；

以及计算机，所述计算机控制激光器、高速扫描振镜和加工平台对待加工件进行标刻。

优选的，所述的激光器为固定激光器。

优选的，所述的可调分束装置为衍射光栅分束镜。

其中，所述的可调分束装置包括：旋转中空马达，所述旋转中空马达驱动一衍射光栅分束镜，所述衍射光栅分束镜后方设有一凸透镜，所述凸透镜后方设有一镜片距离调节座，所述镜片距离调节座上设有孔径光阑。

采用如上任意一项所述的提高材料激光标刻品质和效率的装置的标刻方法，其包括以下步骤：

第一步，将经过扩束镜扩束准直后的激光光束进行分束使其分成多束存在一定角度传播的激光；

第二步，通过调节凸透镜，改变多光束之间的夹角，从而改变聚焦光点之间的间距；

第三步，通过可调光束装置改变分束后激光束排列方向，并使排列方向保持和标刻方向相互垂直，对工件进行标刻。

其中，所述第三步之后还包括：通过孔径光阑改变光束的数量的步骤。

其中，采用固体激光器。

其中，所述的可调光束装置为衍射光栅分束镜。

本发明公开的提高材料激光标刻品质和效率的装置及标刻方法，相比现有技术而言的有益效果在于，采用固体激光器作为光源，提高材料标刻品质和精度，在光路中加入可调分束装置，将激光束分成若干束可调光斑大小和间距的光点，利用中空马达实时调节来保持分出的多光束与标刻方向相互垂直，同时标刻，提高了材料标刻的效率。

附图说明

图1为本发明提高材料激光标刻品质和效率的装置的功能模块示意图。

图2为本发明提高材料激光标刻品质和效率的装置的可调分束装置部分结构示意图。

具体实施方式

以下参考附图，对本发明予以进一步地详尽阐述。

请参阅附图1和附图2，在本实施例中，该提高材料激光标刻品质和效率的装置，其包括：

激光器1，用于发射激光。用于对材料进行标刻；

位于所述激光器1后方的扩束镜2，用于对所述激光器1发射的激光光束进行扩束准直；

位于所述扩束镜2后方的可调分束装置3，所述可调分束装置3用于对激光光束进行分束；激光经过可调分束装置3后被分成N束存在一定角度传播的激光，可以在垂直于传播方向的平面上形成多个焦点；

位于所述可调分束装置3后方的高速扫描振镜4，用于改变激光光束的方向，形成激光扫描轨迹；

位于所述高速扫描振镜4后方的远心平场镜5，用于对激光光束进行聚焦；聚焦之后的激光光束直接对材料进行标刻；

位于远心平场镜5后方的加工平台7，所述加工平台7用于放置并移动待加工工件6；

以及计算机8，所述计算机控制8激光器1、高速扫描振镜4和加工平台7对待加工件进行标刻。计算机通过控制激光器1，以及高速扫描振镜4和加工平台7的运动，从而实现在工件6的表面实现不同轨迹标刻。

优选的，在本实施例中，所述的激光器1为固定激光器。所述的可调分束装置3为衍射光栅分束镜。

更具体的，请再次参阅附图2，所述的可调分束装置3包括：旋转中空马达31，所述旋转中空马达31驱动一衍射光栅分束镜32，所述衍射光栅分束镜32后方设有一凸透镜33，所述凸透镜33后方设有一镜片距离调节座34，所述镜片距离调节座34上设有孔径光阑35。即，激光经过衍射光栅分束镜32后被分成N束存在一定角度传播的激光，可以在垂直于传播方向的平面上形成多个焦点，不同光束之间的夹角也是相等的，再经过凸透镜33搭配镜片距离调节底座34在光轴上的前后移动来改变多光束之间的夹角，从而改变聚焦光点之间的间距，旋转中空马达31调节衍射光栅分束镜32的角度，来改变分束后激光束排列方向，该方向保持和标刻方向相互垂直。孔径光阑35可以改变光束数量。

采用上述结构的提高材料激光标刻品质和效率的装置的标刻方法，其包括以下步骤：

第一步，将经过扩束镜扩束准直后的激光光束进行分束使其分成多束存在一定角度传播的激光；

第二步，通过调节凸透镜，改变多光束之间的夹角，从而改变聚焦光点之间的间距；

第三步，通过可调光束装置改变分束后激光束排列方向，并使排列方向保持和标刻方向相互垂直，对工件进行标刻。

其中，所述第三步之后还包括：通过孔径光阑改变光束的数量的步骤。其中激光器采用固体激光器；所述的可调光束装置为衍射光栅分束镜。

更具体的，首先采用固体激光器1作为光源，经过扩束镜2后对激光进行扩束准直，扩束后的激光通过可调分束装置3后激光束分为N束具有相同特性、发散状的激光束，经过高速扫描振镜4后改变激光传播方向，同时通过计算机8控制激光扫描位置以及分束装置的中空马达转动，通过远心平场镜5的聚焦作用，将激光聚焦到工件6表面，工件6摆放于载物平台7上。

本发明的提高材料激光标刻品质和效率的装置及标刻方法，优先采用固体激光器作为光源，提高材料标刻品质和精度，在光路中加入可调变光分束装置，将激光束分成若干束可调光斑大小和间距的光点，利用中空马达实时调节来保持分出的多光束与标刻方向相互垂直，同时标刻，提高了材料标刻的效率。

上述内容，仅为本发明的较佳实施例，并非用于限制本发明的实施方案，本领域普通技术人员根据本发明的主要构思和精神，可以十分方便地进行相应的变通或修改，故本发明的保护范围应以权利要求书所要求的保护范围为准。

Claims (1)

1.一种提高材料激光标刻品质和效率的装置的标刻方法，其基于一种提高材料激光标刻品质和效率的装置，所述提高材料激光标刻品质和效率的装置包括激光器，用于发射激光；位于所述激光器后方的扩束镜，用于对所述激光器发射的激光光束进行扩束准直；位于所述扩束镜后方的可调分束装置，所述可调分束装置用于对激光光束进行分束；位于所述可调分束装置后方的高速扫描振镜，用于改变激光光束的方向；位于所述高速扫描振镜后方的远心平场镜，用于对激光光束进行聚焦；位于远心平场镜后方的加工平台，所述加工平台用于放置并移动待加工工件；以及计算机，所述计算机控制激光器、高速扫描振镜和加工平台对待加工件进行标刻；其中，所述的激光器为固定激光器，所述的可调分束装置包括：旋转中空马达，所述旋转中空马达驱动一衍射光栅分束镜，所述衍射光栅分束镜后方设有一凸透镜，所述凸透镜后方设有一镜片距离调节座，所述镜片距离调节座上设有孔径光阑，其特征在于，方法包括以下步骤：

第一步，将经过扩束镜扩束准直后的激光光束进行分束使其分成多束存在一定角度传播的激光；

第二步，通过调节凸透镜，改变多光束之间的夹角，从而改变聚焦光点之间的间距；

第三步，通过可调光束装置改变分束后激光束排列方向，并使排列方向保持和标刻方向相互垂直，对工件进行标刻；其中，所述第三步之后还包括：通过孔径光阑改变光束的数量的步骤。