CN109865943A - 一种超高速区块链激光雕刻系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种超高速区块链激光雕刻系统，用于解决如何利用远心透镜解决每颗微结构出现重复性问题，如何激光扫描器在扫描过程中存在着图形的失真导致加工弯曲现象及如何解决随着产品的厚度的变更而变更焦距，使加工焦深在产品表面上保证一致性的问题；包括图形输入模块、处理器、激光发射模块、激光扫描器、远心透镜、待雕刻LGP板材、线性模组、位置采集模块、角度采集模块、凹形补偿模块和自动调节焦距模块；利用公式和θ2＝θy可以计算得到补偿角度，从而对系统误差进行角度补偿，提高雕刻的精确度；采用远心透镜，使激光光束垂直照射在待雕刻LGP板材的表面上解决现有的F‑theta透镜会倾斜的照射在产品表面会对每颗微结构的重复性出现问题。

Description

一种超高速区块链激光雕刻系统

技术领域

本发明涉及激光雕刻技术领域，尤其涉及一种超高速区块链激光雕刻系统。

背景技术

激光扫描器也叫激光振镜，由X-Y光学扫描头，电子驱动放大器和光学反射镜片组成。电脑控制器提供的信号通过驱动放大电路驱动光学扫描头，从而在X-Y平面控制激光束的偏转。在激光演示系统中，光学扫描的波形是一种矢量扫描，系统的扫描速度，决定激光图形的稳定性。最近几年来，人们已经开发出高速的扫描器，扫描速度达到45000个点/秒，因此能够演示复杂的激光动画。扫描原理：扫描图案是二维效果图案，所以扫描电机采用X、Y两个电机控制，一个时刻确定一个点的位置，通过扫描频率控制不同时刻点的位置达到整个扫描图案的变换，扫描频率(速度)越低图案闪烁越明显。

但现有的激光扫描器采用平场聚焦透镜(F-theta透镜)，激光光束在透过平场聚焦透镜时会倾斜的照射在产品表面会对每颗微结构出现重复性问题；激光扫描器在扫描过程中存在着图形的失真，需要对图形进行角度补偿。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超高速区块链激光雕刻系统。

本发明所要解决的技术问题为：

(1)如何利用远心透镜解决每颗微结构出现重复性问题；

(2)如何激光扫描器在扫描过程中存在着图形的失真导致加工弯曲现象；

(3)如何解决随着产品的厚度的变更而变更焦距，使加工焦深在产品表面上保证一致性。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种超高速区块链激光雕刻系统，包括图形输入模块、处理器、激光发射模块、激光扫描器、远心透镜、待雕刻LGP板材、线性模组、位置采集模块、角度采集模块、凹形补偿模块和自动调节焦距模块；

所述图形输入模块用于输入待加工图案数据；所述图像输入模块将输入待加工图案数据发送至处理器上；所述激光发射模块用于发射激光光束；所述激光扫描器用于调整激光发射模块发射的激光光束方向；

所述线性模组用于固定待雕刻LGP板材并驱动待雕刻LGP板材向X方向和Y方向往复运动；所述位置采集模块用于实时采集待雕刻LGP板材和激光扫描器的位置信息并将信息发送至处理器上，所述处理器接收位置采集模块发送的待雕刻LGP板材和激光扫描器的位置信息并发送至同步控制模块；所述同步控制模块用于实时控制激光扫描器和线性模组的位置移动；

所述凹形补偿模块用于计算激光扫描器的补偿角度；所述自动调节焦距模块用于自动调整激光扫描器的高度。

优选的，所述激光扫描器包括扫描镜X、扫描镜Y及带动扫描镜X转动的第一伺服电机和带动扫描镜Y转动的第二伺服电机；所述激光光束经扫描镜X和扫描镜Y偏转后通过远心透镜垂直照射在待雕刻LGP板材的表面上。

优选的，所述角度采集模块用于采集扫描镜X和扫描镜Y的偏转角度。

优选的，所述凹形补偿模块的补偿角度计算公式为：θ2＝θy，其中，θ1为扫描镜X的补偿角度；θ2为扫描镜Y的补偿角度；θx为扫描镜X的偏转角度；θy为扫描镜Y的偏转角度；

优选的，所述自动调节焦距模块包括CCD图像采集单元、高度采集单元、分析单元和控制单元和Z轴移动机构；所述CCD图像采集单元用于拍摄激光照射在待雕刻LGP板的光斑图像；所述高度采集单元用于采集激光扫描器的高度；所述CCD图像采集单元与高度采集单元采集的光斑图像和激光扫描器的高度信息发送至分析单元；所述分析单元用于计算激光扫描器需要调整的高度，具体计算步骤如下：

步骤一：设定CCD图像采集单元拍摄的图片由d个像素构成，每个像素的像素的体积a；

步骤二：将CCD图像采集单元拍摄的图片内像素格颜色与光斑颜色进行对比，颜色相同，则光斑像素格数量加“1”；设定拍摄光斑数量为e；从而得到CCD图像采集单元拍摄光斑图像面积大小Sg＝ea；

步骤三：设定光斑标准面积记为Sb；标准高度问Hb；设定高度采集单元采集的高度为Hg；

步骤四：利用公式Ht＝(Sg-Sb)/u^1.258-Hg获取得到调整高度Ht，其中，u为预设比例固定值；其中Ht>0，表示激光扫描器向上调节，Ht<0，表示激光扫描器向下调节；

所述分析单元将计算的调整高度发送到控制单元，Z轴移动机构用于驱动激光扫描器上、下垂直移动；控制单元接收分析单元发送的调整高度并根据调整高度控制Z轴移动机构驱动激光扫描器按指定高度移动。

本发明的有益效果：

(1)将待加工的图案通过图形输入模块输入到处理器内，处理器控制激光扫描器工作，激光发射模块发射激光光束至激光扫描器上，经扫描镜X和扫描镜Y偏转后通过远心透镜垂直照射在待雕刻LGP板材的表面上，然后驱动线性模组带动待雕刻LGP板材在X方向往返运动或Y方向往返运动，从而对待雕刻LGP板材进行激光雕刻；形补偿模块用于计算激光扫描器的补偿角度，利用公式和θ2＝θy可以计算得到补偿角度，从而对系统误差进行角度补偿，提高雕刻的精确度；

(2)自动调节焦距模块用于自动调整激光扫描器的高度，CCD图像采集单元采集激光照射在待雕刻LGP板的光斑图像然后发送到分析单元上，经分析单元计算后，利用公式Ht＝(Sg-Sb)/u^1.258-Hg获取得到调整高度Ht，分析单元将计算的调整高度发送到控制单元，控制单元接收分析单元发送的调整高度并根据调整高度控制Z轴移动机构驱动激光扫描器按指定高度移动，从而可以实现随着产品的厚度的变更而变更焦距，使加工焦深在产品表面上保证一致性。；

(3)激光光束经扫描镜X和扫描镜Y偏转后通过远心透镜垂直照射在待雕刻LGP板材的表面上，采用远心透镜，使激光光束垂直照射在待雕刻LGP板材的表面上解决现有的F-theta透镜会倾斜的照射在产品表面会对每颗微结构的重复性出现问题。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1是本发明一种超高速区块链激光雕刻系统的原理框图。

图2是本发明激光扫描器偏转示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1所示，本发明为一种超高速区块链激光雕刻系统，包括图形输入模块、处理器、激光发射模块、激光扫描器、远心透镜、待雕刻LGP板材、线性模组、位置采集模块、角度采集模块、凹形补偿模块和自动调节焦距模块；

图形输入模块用于输入已设计好的图案数据；图像输入模块将输入已设计好的图案数据发送至处理器上；激光发射模块用于发射激光光束；激光扫描器用于调整激光发射模块发射的激光光束方向；

线性模组用于固定待雕刻LGP板材并驱动待雕刻LGP板材向X方向和Y方向往复运动；位置采集模块用于实时采集待雕刻LGP板材和激光扫描器的位置信息并将信息发送至处理器上，处理器接收位置采集模块发送的待雕刻LGP板材和激光扫描器的位置信息并发送至同步控制模块；同步控制模块用于实时控制激光扫描器和线性模组的位置移动；

凹形补偿模块用于计算激光扫描器的补偿角度；自动调节焦距模块用于自动调整激光扫描器的高度。

激光扫描器包括扫描镜X、扫描镜Y及带动扫描镜X转动的第一伺服电机和带动扫描镜Y转动的第二伺服电机；激光光束经扫描镜X和扫描镜Y偏转后通过远心透镜垂直照射在待雕刻LGP板材的表面上。

角度采集模块用于采集扫描镜X和扫描镜Y的偏转角度。

如图2所示，凹形补偿模块的补偿角度计算公式为：θ2＝θy，其中，θ1为扫描镜X的补偿角度；θ2为扫描镜Y的补偿角度；θx为扫描镜X的偏转角度；θy为扫描镜Y的偏转角度；

自动调节焦距模块包括CCD图像采集单元、高度采集单元、分析单元和控制单元和Z轴移动机构；CCD图像采集单元用于拍摄激光照射在待雕刻LGP板的光斑图像；高度采集单元用于采集激光扫描器的高度；CCD图像采集单元与高度采集单元采集的光斑图像和激光扫描器的高度信息发送至分析单元；分析单元用于计算激光扫描器需要调整的高度，具体计算步骤如下：

步骤一：设定CCD图像采集单元拍摄的图片由d个像素构成，每个像素的像素的体积a；

步骤二：将CCD图像采集单元拍摄的图片内像素格颜色与光斑颜色进行对比，颜色相同，则光斑像素格数量加“1”；设定拍摄光斑数量为e；从而得到CCD图像采集单元拍摄光斑图像面积大小Sg＝ea；

步骤三：设定光斑标准面积记为Sb；标准高度问Hb；设定高度采集单元采集的高度为Hg；

步骤四：利用公式Ht＝(Sg-Sb)/u^1.258-Hg获取得到调整高度Ht，其中，u为预设比例固定值；其中Ht>0，表示激光扫描器向上调节，Ht<0，表示激光扫描器向下调节；

分析单元将计算的调整高度发送到控制单元，Z轴移动机构用于驱动激光扫描器上、下垂直移动；控制单元接收分析单元发送的调整高度并根据调整高度控制Z轴移动机构驱动激光扫描器按指定高度移动。

本发明的工作原理：将待加工的图案通过图形输入模块输入到处理器内，处理器控制激光扫描器工作，激光发射模块发射激光光束至激光扫描器上，经扫描镜X和扫描镜Y偏转后通过远心透镜垂直照射在待雕刻LGP板材的表面上，然后驱动线性模组带动待雕刻LGP板材在X方向往返运动或Y方向往返运动，从而对待雕刻LGP板材进行激光雕刻；形补偿模块用于计算激光扫描器的补偿角度，利用公式和θ2＝θy可以计算得到补偿角度，从而对系统误差进行角度补偿，提高雕刻的精确度；自动调节焦距模块用于自动调整激光扫描器的高度，CCD图像采集单元采集激光照射在待雕刻LGP板的光斑图像然后发送到分析单元上，经分析单元计算后，利用公式Ht＝(Sg-Sb)/u^1.258-Hg获取得到调整高度Ht，分析单元将计算的调整高度发送到控制单元，控制单元接收分析单元发送的调整高度并根据调整高度控制Z轴移动机构驱动激光扫描器按指定高度移动，从而可以实现随着产品的厚度的变更而变更焦距，使加工焦深在产品表面上保证一致性。

以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种超高速区块链激光雕刻系统，其特征在于，包括图形输入模块、处理器、激光发射模块、激光扫描器、远心透镜、待雕刻LGP板材、线性模组、位置采集模块、角度采集模块、凹形补偿模块和自动调节焦距模块；

所述图形输入模块用于输入待加工图案数据；所述图像输入模块将输入待加工图案数据发送至处理器上；所述激光发射模块用于发射激光光束；所述激光扫描器用于调整激光发射模块发射的激光光束方向；

所述线性模组用于固定待雕刻LGP板材并驱动待雕刻LGP板材向X方向和Y方向往复运动；所述位置采集模块用于实时采集待雕刻LGP板材和激光扫描器的位置信息并将信息发送至处理器上，所述处理器接收位置采集模块发送的待雕刻LGP板材和激光扫描器的位置信息并发送至同步控制模块；所述同步控制模块用于实时控制激光扫描器和线性模组的位置移动；

所述凹形补偿模块用于计算激光扫描器的补偿角度；所述自动调节焦距模块用于自动调整激光扫描器的高度。

2.根据权利要求1所述的一种超高速区块链激光雕刻系统，其特征在于，所述激光扫描器包括扫描镜X、扫描镜Y及带动扫描镜X转动的第一伺服电机和带动扫描镜Y转动的第二伺服电机；所述激光光束经扫描镜X和扫描镜Y偏转后通过远心透镜垂直照射在待雕刻LGP板材的表面上。

3.根据权利要求1所述的一种超高速区块链激光雕刻系统，其特征在于，所述角度采集模块用于采集扫描镜X和扫描镜Y的偏转角度。

4.根据权利要求1所述的一种超高速区块链激光雕刻系统，其特征在于，所述凹形补偿模块的补偿角度计算公式为：θ2＝θy，其中，θ1为扫描镜X的补偿角度；θ2为扫描镜Y的补偿角度；θx为扫描镜X的偏转角度；θy为扫描镜Y的偏转角度。

5.据权利要求1所述的一种超高速区块链激光雕刻系统，其特征在于，所述自动调节焦距模块包括CCD图像采集单元、高度采集单元、分析单元和控制单元和Z轴移动机构；所述CCD图像采集单元用于拍摄激光照射在待雕刻LGP板的光斑图像；所述高度采集单元用于采集激光扫描器的高度；所述CCD图像采集单元与高度采集单元采集的光斑图像和激光扫描器的高度信息发送至分析单元；所述分析单元用于计算激光扫描器需要调整的高度，具体计算步骤如下：

步骤一：设定CCD图像采集单元拍摄的图片由d个像素构成，每个像素的像素的体积a；

步骤二：将CCD图像采集单元拍摄的图片内像素格颜色与光斑颜色进行对比，颜色相同，则光斑像素格数量加“1”；设定拍摄光斑数量为e；从而得到CCD图像采集单元拍摄光斑图像面积大小Sg＝ea；

步骤三：设定光斑标准面积记为Sb；标准高度问Hb；设定高度采集单元采集的高度为Hg；

步骤四：利用公式Ht＝(Sg-Sb)/u^1.258-Hg获取得到调整高度Ht，其中，u为预设比例固定值；其中Ht>0，表示激光扫描器向上调节，Ht<0，表示激光扫描器向下调节；

所述分析单元将计算的调整高度发送到控制单元，Z轴移动机构用于驱动激光扫描器上、下垂直移动；控制单元接收分析单元发送的调整高度并根据调整高度控制Z轴移动机构驱动激光扫描器按指定高度移动。