CN110290759A - 一种激光三维处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种激光三维处理系统，尤其是一种可以在假牙等物体扫描时形成图案、切割、标记、焊接、加工等的三维激光处理系统。本发明所述三维激光处理系统使用一种激光扫描方法，其中通过使用没有激光头的反射镜在物体上形成激光束，从而成百上千倍地提高了处理速度。即，不需要移动很重的激光头，仅需移动几十克重的轻轻的反射镜可以成百上千倍地减少惯性，可以实现高速、高精度的三维处理。

Description

一种激光三维处理系统

技术领域

本发明涉及一种激光三维处理系统，尤其是一种可以切割、标记、图案制作、焊接、精加工三维形状尤其是三维扫描的三维形状的激光三维处理系统。

背景技术

近些年来，在材料切割、焊接和制作图案方面激光的应用越来越多。

由于使用激光的方法相对传统处理方法在处理速度和精度方面有很大的优势，近年来被应用于很多领域中。

尤其是公布了假牙处理方面使用激光处理的技术。

现有技术中，韩国注册实用新型号20-295086公布了一种牙齿处理的牙科操作台装置，其中安装了一个手术用显微镜、牙齿固定装置、生理盐水溶液、等离子放射灯、照明灯和牙科电机装置。这种技术问题在于由于人进行牙科操作，处理精度降低了。

为了解决这个问题，韩国专利公布号10-2009-0114913公布了一种用于固定和转动假牙的假牙固定装置，其中公布了一种用六个轴线处理假牙的第一端头部分以及一种能够处理牙齿的三维假牙处理设备，这是目前广泛已知的技术，因为使用许多端铣刀来切割假牙，并且很难精确处理假牙。

为了解决上述问题，韩国专利公开号10-2005-0035802公布了一种带有通过使用激光处理假牙的激光处理头的假牙用激光处理机器。这种方法有许多问题，因为这个激光处理头需要移动到需要的区域直接处理，并且在机器头被驱动的时候机器是不能运转的，并且所述设备是固定在有一个转轴的环形杆上，另外侧面处理很不容易。

发明详细说明

需解决的技术问题

本发明相应的目标就是解决现有技术中出现的问题，本发明的目标是提供一种使用激光扫描方法形成物体上的直线束的三维激光处理系统。

本发明还提供了一种有转动夹的激光三维处理系统，这样物体的转动轴可以有两个或更多。

本发明还包括一种透镜装置和一种自动聚焦精调装置，用于自动根据物体的加工点调整发射的激光束的光束尺寸和焦点，并同步透镜装置、反射镜装置和三维激光处理系统。

技术方案

为了实现上述目标，本发明提供了一种激光三维处理系统。这包括一个生成激光的激光振荡器，一种调整所述激光振荡器发出的激光的光束尺寸并在所述物体的处理线上形成激光焦点的透镜装置，一个反射镜装置和一种激光点波束，以及一个用于驱动所述反射镜部分的驱动电机，可以将形成的光束经所述反射镜部分反射，并发射到要转动的物体上，一个将固定的物体转动起来的转动夹，以及控制所述驱动电机和所述转动夹的控制装置，这样所述系统反射的激光束被发射到所述要转动的物体上，形成直线束。所述转动夹本体形成在一个导向部分上，其中一端连接到所述导向部分上，还包括转动支撑部件和支撑部件，以及用于控制转动夹沿着底座移动的转动夹驱动电机。

所述本体是弧形的，这样当支架往导向部件方向移动时，所述物体处于激光发射范围内，并且所述导向部分位于本体的内表面上。

所述反射镜部分特征在于包括一个反射镜、一个电流计、一个多面镜、或者说电流计和多面镜的组合。

所述透镜装置的焦距、所述光学系统的光束尺寸、所述反射镜装置的驱动速度、转动所述物体的所述支撑部件的转动速度和所述支撑部件沿着导向装置的移动速度都是同步的。

所述反射镜部分包括多个反射镜，所述支撑部件的转动和移动控制不是同步的，每个反射镜的角度是调整为对所述物体的一个面进行表面处理。

并且所述反射镜部分会设置为反射角度为60度或更低。

所述透镜装置特征在于包括调整发射到所述物体上的激光束的焦点并调整光束尺寸的一个透镜或多个透镜的组合。

并且还提供了所述反射系统和所述物体之间的一种自动焦点精调装置。

所述自动焦点精调装置包括平场镭射聚焦透镜和远心镜头中的任何一种。

本发明的有益效果

本发明所述激光三维处理系统使用一种激光扫描方法，其中通过使用没有激光头的反射镜在物体上形成一种镜像，因此将处理速度提高了成百上千倍。因此，只需要传送很轻的几克重的反射镜而不是重头可以很大地减轻惯性，即可进行高速弧度精度高的三维处理。

进一步地，由于本发明提供了转动夹，那么所述物体有两个或多个转动轴，就可以轻易而精确地进行侧面处理。

本发明还包括自动根据物体的加工点调整发射的激光束的尺寸和焦点的透镜装置和焦点自动精调装置，并且同步了所述透镜装置和所述反射镜装置。因此，可以进行精确的处理。比如说，当加工瓷牙的时候，增加光束尺寸来进行粗调，而在精加工的时候，将光束尺寸减小缩短整体加工时间。

附图简要说明

图1是根据本发明的一种实施方式物体上形成的直线光束的视图。

图2是根据本发明另一种实施方式物体上形成的弧形光束的视图。

图3是图2中的所述弧形光束形成部分的放大图。

具体实施方式

本说明书和权利要求书中使用的术语和词语不应被解读为限制为寻常或字典含义，发明人可以以能实现的最恰当的方式合理定义这些术语的概念，它们应该被理解为和本发明的技术概念相同的含义和概念。

因此，本说明书中叙述的实施方式以及附图中示出的设置方式仅为本发明的优选实施方式，并不代表本发明的所有技术概念。因此，应该理解为等同替换和修改是可以进行的。

图1示出了根据本发明的一种实施方式在物体上形成的直线光束。

参照图1，本发明所述的激光三维处理系统包括一个激光振荡器、一个光学系统、一个反射计、一个转动夹和一个控制装置。

所述激光振荡器一般具有正态分布形式的激光束电源分布。光束的中间电量比较高，外侧电量比较低。所述光学系统包括一个调整所述激光振荡器发出的激光光束尺寸并让激光焦点形成在所述物体的工作线上的透镜部分。所述透镜装置包括调整朝所述物体上发射出的激光焦点并调整光束尺寸的一个透镜或多个透镜组合。当上述透镜装置由一个凹透镜和一个凸透镜组成时，凹透镜可以位于所述凸透镜的右边，或凸透镜位于所述凹透镜的后面。

所述凸透镜和所述凹透镜分别向对方或向对方的反方向移动或一起移动，这样经过每个透镜的所述激光束的尺寸会变宽或窄。

此外，所述透镜装置包括所述凸透镜和所述凹透镜可以调整两者之间的距离以及激光束的尺寸，这样形成所述激光束的焦点位置可以在所述激光的运行方向上调整。

所述反射镜系统包括一个反射镜装置和一个驱动所述反射镜装置的驱动电机，这样发射到所述物体上的所述激光点波束就形成了线束。上述经过所述光学系统的激光束通过所述反射镜装置反射，所述反射镜装置包括反射镜、电流计、多面镜中任何一个或电流计和多面镜的组合。

所述反射镜设置为反射角度60度或小于60度。

比如说，当所述光学系统发射的激光束发射到物体上时，入射角度和反射角度设置为60度或小于60度，因而可以避免发射到所述物体上的激光束被放大。

根据上述反射角度，可以确定最大扫描距离，那么所述物体的尺寸也可以确定下来。这时，优选所述物体小于等于最大扫描距离。

这里扫描表示所述激光束扫描所述物体的表面，在激光扫描的地方可以根据比如输出量和激光束的发射量来进行激光图案制作、焊接和切割。

另一方面，在所述反射系统和所述物体之间可以提供一种自动对焦装置。所述自动对焦装置可以用于通过实施为平面镜的远心镜或平场镭射聚焦透镜中任何一个精调发射到所述物体上的激光束的焦点。

所述转动夹可以在所述物体固定的情况下转动所述物体。

所述转动夹包括具有导向部分的一个本体，一个一端连接到所述导向部分，另一端连接到所述物体的支架的转动夹驱动电机(未示出)，可以转动来使所述支架沿着所述导向部分移动。

另一方面，当将所述支架沿着所述导向部分移动时，所述本体是弧形的所以所述物体一直处于所述激光可以照射到的范围内，所述导向部分位于所述主体的内侧边上。

因此，在所述物体一侧工作很方便。从所述控制部分可以接收到移动所述导向部分上的支架的信号。

所述控制装置控制所述驱动电机和所述转动夹，这样所述反射系统中反射到所述物体上的激光可以被转动成一条线。

此时，为了同步所述透镜装置的焦距来精调物体，所述光学系统的光束尺寸、所述反射镜装置的驱动速度和所述转动夹的物体的转动速度等控制信号会被传送到所述光学系统。所述控制装置可以通过所述反射镜的驱动速度和所述转动夹转动所述物体的速度来计算所述射线的坐标位置，并提前输入物体形状以及接收将要扫描的点的位置坐标信息。此外，也可以输入要扫描的点的尺寸信息。

此外，本发明所述激光三维处理系统限制于转动物体的激光三维处理系统的技术领域，但是同时也可以应用于利用激光处理物体的程序领域。

实施例1

参照图1，物体已经固定在了支架上，在转动。

转动方向和向量Vr的方向一致，所述向量Vr是所述支架转动的角速度，所述向量Vr’是物体转动发射出的激光束的角速度，所述向量Vs是反射系统发出的激光束的速度，所述向量Vp是通过所述向量Vr和所述向量Vs的计算生成的向量，所述向量Vp’物体转动发射出的激光束的直线束的速度。因此，计算所述向量Vp’的等式可以通过简单向量计算表达。

(等式1)：

向量Vp’＝向量Vr’+向量Vs

所述向量Vs和向量Vp’之间的角度可以通过向量Vr’和物体底面半径计算得出。

事实上，当以向量Vp’的速度向右发射所述线束之后，所述激光束到达所述物体右端时，所述线束又会被反射到左边。通过重复几次上述操作来调整物体。此时，假设物体是图中所示锥形的，处理物体的侧面。另一方面，为了处理锥形的底面，支架可以经所述转动夹的导向部分移动。

实施例2

图2是根据本发明的另外一种实施方式在物体上形成弧形的光束，图3是所述弧形光束形成的部分的放大视图。参照图3中图2所示的物体要处理的部分的放大图，示出了假设物体是锥形时的一个小的锥形底面。

这样，在发射激光的时候，所述物体的底面对着激光的方向。

此时，由于所述支架顺时针转动，实际上发射出的激光束是弧形的。比如说，通过所述控制部分控制所述反射镜部分的驱动速度和转动所述物体的转动夹的转动速度可以处理成不同的弧形光束。

同时，如果物体通过断开同步按钮将支架的转动和移动控制设置为非同步模式，所述反射镜部分还包括多个反射镜，也可以实现。

即，在加工一次之后，还可以通过将所述支架转动和停止或将支架沿着所述导向部分移动以改变需要加工的表面。

即，在加工一次之后，还可以通过将所述支架转动和停止或通过移动导向部分移动来改变加工表面。

尽管本发明是通过其示例性的实施方式示出并叙述的，应该明白所述实施方式仅作为示例而不应被理解为限制本发明的实施，本发明的实施可以做出很多变化和改变。

Claims (8)

1.一种加工转动物体的激光三维处理系统，

一个生成激光束的激光振荡器；

一个包括调整所述激光振荡器发射出的激光束的光束尺寸并将所述激光束聚焦在所述物体的工作线上的透镜装置的光学系统；

以及一个包括用于驱动所述反射镜装置，这样照射所述物体的激光点波束会成为光线的驱动电机的反射光学装置，其中经过所述光学系统的所述激光束是通过所述反射镜装置反射的；

用于转动固定的物体的转动夹；

一种用于控制所述驱动电机和所述转动夹的控制装置，这样所述反射光学装置反射的激光束在到达要转动的物体时会形成光线；

所述转动夹包括具有导向装置的本体，一端连接到导向装置另一端固定到所述物体上的支架，以及控制所述支架沿着所述导向装置移动的转动夹驱动电机；

其中所述本体是弧形的，这样所述物体在所述支架沿着所述导向装置移动的时候就可以位于所述激光束可以照射到的范围内，并且所述导向装置位于所述本体的整个内表面上。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述反射镜包括反射镜、电流计、多面镜的任何一种或电流计和多面镜的组合。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述透镜装置的焦距、所述光学系统的光束尺寸、所述反射镜装置的驱动速度、转动所述物体的支架装置的转动速度以及所述支架沿着所述导向装置移动的速度是通过一个三维处理系统同步的。

4.根据权利要求3所述的方法，其中所述反射镜装置包括若干个反射镜，并控制所述支架的转动和移动不同步，反射镜中的每一个都会调整到可以处理所述物体的一个面。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述反射镜部分设置为反射角度不超过60度。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述透镜装置包括用于调整激光束焦点和照射到所述物体上的激光束的尺寸的一个透镜或若干个透镜的组合。

7.根据权利要求1所述的方法，其中在所述反射系统和所述物体之间还提供了精调焦点装置。

8.根据权利要求7所述的方法，其中所述自动精调焦点装置包括平场镭射聚焦透镜和远心镜之间的任何一个。