CN107824975A - 一种基于能量分光技术的多头激光打码机 - Google Patents
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Abstract
本发明的基于能量分光技术的多头激光打码机,激光器产生的激光光束通过第一反射镜反射至能量分光镜,能量分光镜将激光光束分为两路,一路角度不变直接进入第一振镜,另一路以45°角反射至第二反射镜,第二反射镜反射的激光光束经光路进入第二振镜,第一振镜、第二振镜分别由控制器控制打码;第一振镜、第二振镜入射面设置有能量衰减器;采用多台振镜共享一个激光器,通过能量分光镜将激光光束分为多路反射至相应振镜,并由能量衰减器微调激光能量,确保多路振镜的入射激光能量一致,能够完成大幅面激光打码的设备,降低采购和维护成本,打码分辨率高。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于能量分光技术的多头激光打码机。
背景技术
激光打码机的工作原理是将激光以极高的能量密度聚集在物体表面,通过烧灼和刻蚀,将其表层的物质气化,并通过控制激光束的有效位移,精确地刻出图案或文字田;激光打码机一般由激光器,光路传输镜组,振镜,控制器构成;激光光束从激光器射出,经过光路传输镜组,对激光光束直径进行放大或缩小,最后到达振镜;振镜一般由2个反射镜构成,由两组电机分别驱动反射镜偏转,使具有一定功率密度的激光聚焦点在目标材料上按所需的要求运动,从而在材料表面上留下永久的标记。
由于振镜的原理限制,提高激光打码机的加工幅面,必须增大振镜系统的焦距;现有技术中一般采用单个二维振镜的激光打码机(单头激光打码机,见图 1),加工幅面最大为300mm;通过增加焦距来增加打码幅面,随着焦距增大,激光焦点的功率密度会下降,激光焦点尺寸变大,打码分辨率下降,因而一般极限幅面都控制在300mm以内;但打码行业面向自动化批量生产,大量应用都要求激光打码机具备更大幅面的加工能力;目前,行业内通常应对大幅面加工的激光打码方案,是由多台打码机并列来实现;这样的方案有几大缺陷:
1.不同的打码机,激光光束来自于不同的激光器,然而激光器与激光器之前能量并不非常一致,随着时间的推移,衰减程度也可能不一致,这会导致并列的多台打码机打出不一样的效果,多台激光器容易造成工艺效果不一致。
2.激光打码机的主要成本一般在激光器上,多台打码机无疑大幅提高了客户的开销。
3.采购和维护成本较高,在有损耗的激光器上,耗材会随出光时间的增加而消耗;多台打码机就意味着有多台激光器的耗材同时损耗。
特别是紫外激光打码,绿光激光打码,皮秒激光打码等领域,以上缺陷尤为突出。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是,提供一种能够完成大幅面激光打码的设备,成本低,打码分辨率高的基于能量分光技术的多头激光打码机。
本发明的基于能量分光技术的多头激光打码机,包括能够产生激光光束的激光器,激光器通过光路经反射镜连接至振镜,其特征在于:激光器产生的激光光束通过第一反射镜反射至能量分光镜,能量分光镜将激光光束分为两路,一路角度不变直接进入第一振镜,另一路以45°角反射至第二反射镜,第二反射镜反射的激光光束经光路进入第二振镜,第一振镜、第二振镜分别由控制器控制打码;
所述激光器功率为能够完成1/2工作幅面的单头激光打码设备功率的两倍以上;
所述第一振镜、第二振镜入射面设置有能量衰减器;
所述多头激光打码机打码幅面≥400mm。
本发明的基于能量分光技术的多头激光打码机,采用多台振镜共享一个激光器,通过能量分光镜将激光光束分为多路反射至相应振镜,并由能量衰减器微调激光能量,确保多路振镜的入射激光能量一致,能够完成大幅面激光打码的设备,降低采购和维护成本,打码分辨率高。例如一台6瓦的紫外激光器,能量输出能力与两台3瓦的紫外激光器能力相当,而价格仅相当于两台3瓦紫外激光器的60%左右;将6瓦的激光光束精确分为两路3瓦的激光光束,能量偏差小于2%;一台6瓦激光器、一套光学机械系统和两组振镜构成的双头激光打码机,加工幅面和效率与两台3瓦的单头激光打码机一致,但采购和维护成本都低于两台3瓦的单头激光打码机,且提高了打码一致性,打码分辨率高。
附图说明
图1是现有技术中的单头激光打码机结构示意图;
图2本发明实施例基于能量分光技术的多头激光打码机结构示意图。
具体实施方式
如图所示,一种基于能量分光技术的多头激光打码机,包括能够产生激光光束的激光器2,激光器2通过光路经反射镜连接至振镜,激光器2产生的激光光束通过第一反射镜3反射至能量分光镜5,能量分光镜5将激光光束分为两路,一路角度不变直接进入第一振镜1,另一路以45°角反射至第二反射镜7,第二反射镜7反射的激光光束经光路进入第二振镜8,第一振镜1、第二振镜8分别由控制器控制打码,控制器控制第一振镜1、第二振镜8的激光聚焦点在目标材料上按所需的要求运动,从而在材料表面上留下永久的标记完成大幅面打码工作。
激光器2的功率为能够完成1/2工作幅面的单头激光打码设备功率的两倍以上,能够实现两台单头激光打码设备双倍幅面的打码工作,同时降低成本,打码一致性好,清晰度高。
第一振镜1、第二振镜8的入射面设置有能量衰减器6,通过能量衰减器6微调激光能量,弥补分光镜带来的能量分割误差,使第一振镜1、第二振镜8的入射激光能量保持一致。
本发明的基于能量分光技术的多头激光打码机,能够完成的打码幅面≥400mm。
本发明的基于能量分光技术的多头激光打码机,采用多台振镜共享一个激光器,通过能量分光镜将激光光束分为多路反射至相应振镜,并由能量衰减器微调激光能量,确保多路振镜的入射激光能量一致,能够完成大幅面激光打码的设备,降低采购和维护成本,打码分辨率高。例如一台6瓦的紫外激光器,能量输出能力与两台3瓦的紫外激光器能力相当,而价格仅相当于两台3瓦紫外激光器的60%左右;将6瓦的激光光束精确分为两路3瓦的激光光束,能量偏差小于2%;一台6瓦激光器、一套光学机械系统和两组振镜构成的双头激光打码机,加工幅面和效率与两台3瓦的单头激光打码机一致,但采购和维护成本都低于两台3瓦的单头激光打码机,且提高了打码一致性,打码分辨率高。
激光打码机的工作原理是将激光以极高的能量密度聚集在物体表面,通过烧灼和刻蚀,将其表层的物质气化,并通过控制激光束的有效位移,精确地刻出图案或文字。激光打码机一般由激光器,光路传输镜组,振镜,控制器构成。激光光束从激光器射出,经过光路传输镜组,对激光光束直径进行放大或缩小,最后到达振镜。振镜一般由2个反射镜构成,由两组电机分别驱动反射镜偏转,使具有一定功率密度的激光聚焦点在目标材料上按所需的要求运动,从而在材料表面上留下永久的标记。
现有激光打码机在解决大幅面打码时(一般在400mm以上),需要用两台或更多台独立的激光打码机并列安装使用;两台独立的激光打码机采用两台独立的激光器,采购和维护成本较高,两台激光器容易造成工艺效果不一致。
本发明提出了一种基于能量分光的激光打码技术,可以多台振镜共享一个激光器。本发明主要目的,是降低大幅面(一般在400mm以上)激光打码的采购和维护成本,提高多头并列激光打码机的打码工艺一致性。
对激光打码机的成本进行分析可见,通常激光器的功率提高一倍,价格并不会提高一倍。例如一台6瓦的紫外激光器,能量输出能力与两台3瓦的紫外激光器能力相当。价格一般相当于两台3瓦紫外激光器的60%左右。采用本发明,可将6瓦的激光光束精确分为两路3瓦的激光光束,能量偏差小于2%。从而由一台6瓦激光器,一套光学机械系统和两组振镜,构成一台双头激光打码机,加工幅面和效率与两台3瓦的单头激光打码机一致;采购和维护成本都低于两台3瓦的单头激光打码机。
如图2所示,沿激光光束的传播路径来描述各部件的位置关系,激光光束4从激光器2射出以后,不直接进入振镜,而是经过第一反射镜3反射后进入一套能量分光镜5,将激光功率一分为二,其中一束透过能量分光镜5,直接进入第一振镜1,另一束被能量分光镜5反射,并经第二反射镜进一步反射后进入第二振镜(8);为弥补能量分光镜5带来的能量分割误差,在第一振镜1、第二振镜8与能量分光镜8中间设计了能量衰减器6,用于微调激光能量,使两个振镜的入射激光能量一致;第一反射镜3、第二反射镜7可根据实际需求放置位置,用于折返光路,调整激光光束的方向;本发明申请专利保护关键点在于能量分光镜5和能量衰减器6。
Claims (4)
1.一种基于能量分光技术的多头激光打码机,包括能够产生激光光束的激光器(2),激光器(2)通过光路(4)经反射镜连接至振镜,其特征在于:激光器(2)产生的激光光束通过第一反射镜(3)反射至能量分光镜(5),能量分光镜(5)将激光光束分为两路,一路角度不变直接进入第一振镜(1),另一路以45°角反射至第二反射镜(7),第二反射镜(7)反射的激光光束经光路进入第二振镜(8),第一振镜(1)、第二振镜(8)分别由控制器控制打码。
2.根据权利要求1所述基于能量分光技术的多头激光打码机,其特征在于:所述激光器(2)功率为能够完成1/2工作幅面的单头激光打码设备功率的两倍以上。
3.根据权利要求1所述基于能量分光技术的多头激光打码机,其特征在于:所述第一振镜(1)、第二振镜(8)入射面设置有能量衰减器(6)。
4.根据权利要求1所述基于能量分光技术的多头激光打码机,其特征在于:所述多头激光打码机打码幅面≥400mm。
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