CN112077435B - 一种陶瓷基板激光加工治具和激光加工设备 - Google Patents

Abstract

本申请实施例属于激光加工技术领域，涉及一种陶瓷基板激光加工治具和激光加工设备。本申请提供的技术方案包括治具腔体组件、视觉组件和定位组件；所述定位组件设于所述治具腔体组件上，所述定位组件承载陶瓷基板并对陶瓷基板进行初步定位，陶瓷基板的定位点所在面与激光入射面为相反面，所述视觉组件设于所述治具腔体组件的腔体内且靠近陶瓷基板的定位点所在面，以对陶瓷基板的定位点进行视觉定位。能够通过视觉组件对陶瓷基板正面的定位点进行精密定位，通过激光束作用于陶瓷基板背面对陶瓷基板进行精密激光加工，结构紧凑，布局合理，适用于陶瓷基板定位点和加工时激光入射面为相反面，且有精密定位需求的陶瓷基板的激光加工。

Description

一种陶瓷基板激光加工治具和激光加工设备

技术领域

本申请涉及激光加工技术领域，更具体的说，特别涉及一种陶瓷基板激光加工治具和激光加工设备。

背景技术

陶瓷激光加工技术是利用高能激光束与陶瓷基板相互作用的特性对陶瓷材料进行切割、打孔、划线等的一种新型加工技术，具有快速、无挤压、柔性好、端面效果优良等特点，因此激光渐渐被广泛应用于陶瓷加工领域。

现有的陶瓷基板激光加工中，基本都是陶瓷基板定位点、激光加工面为同一陶瓷面的现象，因此常常将激光头、视觉组件设置于陶瓷基板上侧，通过控制系统控制激光头与陶瓷基板的相互作用，实现对陶瓷基板进行激光加工。

而在一些特定陶瓷基板中，存在着陶瓷基板正面印刷有电路、线路，且加工过程中必须通过视觉组件对陶瓷基板正面的定位点进行精密定位，通过激光束作用于陶瓷基板背面(无电路、线路)对陶瓷基板进行精密激光加工。现有的激光加工方式(激光头与视觉组件位于陶瓷基板的同一侧)不适用于加工这一类陶瓷基板。

发明内容

本发明的目的在于提供一种陶瓷基板激光加工治具和激光加工设备，克服了现有的激光加工方式的局限，适用于陶瓷基板定位点和加工时激光入射面为相反面，且有精密定位需求的陶瓷基板的激光加工。

为了解决以上提出的问题，本发明实施例提供了如下所述的技术方案：

一种陶瓷基板激光加工治具，包括治具腔体组件、视觉组件和定位组件；

所述定位组件设于所述治具腔体组件上，所述定位组件承载陶瓷基板并对陶瓷基板进行初步定位，陶瓷基板的定位点所在面与激光入射面为相反面，所述视觉组件设于所述治具腔体组件的腔体内且靠近陶瓷基板的定位点所在面，以对陶瓷基板的定位点进行视觉定位。

进一步地，所述陶瓷基板激光加工治具还包括密封组件；

所述密封组件设于所述治具腔体组件的腔体内，并将所述治具腔体组件的腔体分隔为位于密封组件上侧的抽风吸附区域和位于所述密封组件下侧的视觉区域，所述抽风吸附区域与外部的抽风机连接，以使陶瓷基板在外部的抽风机提供的负压下吸附于所述定位组件上，所述视觉组件设于所述视觉区域内。

进一步地，所述治具腔体组件包括底板、四个立板和抽风法兰，所述底板和四个立板形成开口向上的腔体，所述抽风法兰与抽风吸附区域连通，并通过风管与外部的抽风机连接。

进一步地，所述视觉组件包括相机、扩倍镜、镜头、棱镜、光源、相机固定板和光源固定板，所述扩倍镜设于所述相机上，所述镜头设于所述扩倍镜上，所述棱镜设于镜头上，所述相机设于所述相机固定板上，所述光源设于所述光源固定板上，所述光源固定板设于所述相机固定板上，所述相机、扩倍镜、镜头和棱镜对陶瓷基板定位点进行拍照成像，所述光源对陶瓷基板定位点进行照明。

进一步地，所述视觉组件为两组，视觉检测位置分别位于陶瓷基板定位点的下方，且呈对角线分布。

进一步地，所述密封组件包括隔板和密封圈，所述隔板安装于两块立板上，所述隔板设有供所述视觉组件对陶瓷基板拍照的通孔，所述密封圈活动设置于所述隔板上，对所述通孔进行密封。

进一步地，所述密封组件还包括气缸、挡板和传感器，所述气缸和传感器设于所述隔板上，所述挡板设于所述气缸的输出端并与所述密封圈固定，所述挡板设有与所述传感器感应的感应片，所述气缸驱动所述挡板转动，以使所述密封圈密封所述通孔或者解除密封。

进一步地，所述定位组件包括定位板和设于所述定位板上的定位柱。

为了解决以上提出的技术问题，本发明实施例还提供了一种激光加工设备，采用了如下所述的技术方案：

一种激光加工设备，包括移动平台、激光头、Z轴工作台以及如上所述的陶瓷基板激光加工治具，所述陶瓷基板激光加工治具设于所述移动平台上并沿X轴和Y轴方向移动，所述激光头设于所述Z轴工作台上并沿Z轴方向移动。

与现有技术相比，本发明实施例主要有以下有益效果：

一种陶瓷基板激光加工治具和激光加工设备，能够通过定位组件对陶瓷基板进行初步定位，通过视觉组件对陶瓷基板正面的定位点进行精密定位，通过激光束作用于陶瓷基板背面对陶瓷基板进行精密激光加工，结构紧凑，布局合理，克服了现有的激光加工方式的局限，适用于陶瓷基板定位点和加工时激光入射面为相反面，且有精密定位需求的陶瓷基板的激光加工；视觉组件通过相机捕捉陶瓷基板对角的定位点，并通过计算实际定位点与理论定位点之间的偏差，进而修正实际切割路径，提高了陶瓷基板激光加工的精度和良率，节省了陶瓷基板激光加工成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一个简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中陶瓷基板激光加工治具的结构示意图；

图2为本发明实施例中陶瓷基板激光加工治具另一视角的结构示意图；

图3为本发明实施例中陶瓷基板激光加工治具的俯视图；

图4为图3中A－A的剖视图；

图5为本发明实施例中陶瓷基板激光加工治具的内部结构示意图；

图6为本发明实施例中陶瓷基板激光加工治具视觉组件的结构示意图；

图7为本发明实施例中激光加工设备的结构示意图。

附图标记说明：

1、治具腔体组件；101、底板；102、前立板；103、左立板；104、右立板；105、后立板；106、抽风法兰；2、视觉组件；201、相机；202、扩倍镜；203、镜头；204、棱镜；205、光源；206、相机固定板；207、光源固定板；3、密封组件；301、隔板；302、气缸；303、挡板；304、密封圈；305、传感器；4、定位组件；401、定位板；402、定位柱。

具体实施方式

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本发明的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排它的包含。本发明的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

为了使本领域技术人员更好地理解本发明方案，下面将参照相关附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

实施例

一种陶瓷基板激光加工治具，如图1至图7所示，包括治具腔体组件1、视觉组件2和定位组件4；所述定位组件4设于所述治具腔体组件1上，所述定位组件4承载陶瓷基板并对陶瓷基板进行初步定位，陶瓷基板的定位点所在面与激光入射面为相反面，所述视觉组件2设于所述治具腔体组件1的腔体内且靠近陶瓷基板的定位点所在面，以对陶瓷基板的定位点进行视觉定位。

本发明实施例提供的陶瓷基板激光加工治具，能够通过定位组件4对陶瓷基板进行初步定位，通过视觉组件2对陶瓷基板正面的定位点进行精密定位，通过激光束作用于陶瓷基板背面对陶瓷基板进行精密激光加工，结构紧凑，布局合理，克服了现有的激光加工方式的局限，适用于陶瓷基板定位点和加工时激光入射面为相反面，且有精密定位需求的陶瓷基板的激光加工。

如图2和图5所示，所述陶瓷基板激光加工治具还包括密封组件3；所述密封组件3设于所述治具腔体组件1的腔体内，并将所述治具腔体组件1的腔体分隔为位于密封组件3上侧的抽风吸附区域和位于所述密封组件3下侧的视觉区域，所述抽风吸附区域与外部的抽风机连接，以使陶瓷基板在外部的抽风机提供的负压下吸附于所述定位组件4上，所述视觉组件2设于所述视觉区域内。

所述治具腔体组件对所述视觉组件、所述密封组件和所述定位组件起到支撑作用。

结合图4，所述密封组件3装设于所述治具腔体组件1的腔体内，将所述治具腔体组件1的腔体分隔为上层空间和下层空间，上层空间为抽风吸附区域，下层空间为视觉区域，密封组件3将抽风吸附区域和视觉区域隔开，对视觉区域内的视觉组件2起到防污染的保护作用。

如图1和图2所示，所述治具腔体组件1包括底板101、四个立板和抽风法兰106，所述底板101和四个立板形成开口向上的腔体，所述抽风法兰106与抽风吸附区域连通，并通过风管与外部的抽风机连接。四个立板分别为前立板102、左立板103、右立板104和后立板105，抽风法兰106设置在后立板105上，所述抽风法兰106在使用时通过风管连接外部的抽风机，通过抽风机提供负压吸附力，使陶瓷基板吸附于所述定位组件4上。

如图2所示，所述定位组件4包括定位板401和设于所述定位板401上的定位柱402，陶瓷基板放置于定位板401上，定位柱402对陶瓷基板进行初步定位。

如图4和图5所示，所述密封组件3包括隔板301和密封圈304，所述隔板301安装于两块立板上，即左立板103和右立板104，所述隔板301设有供所述视觉组件2对陶瓷基板拍照的通孔，所述密封圈304活动设置于所述隔板301上，对所述通孔进行密封。密封圈304遮挡于通孔处时，对通孔进行密封，能够防止视觉区域受到污染；视觉组件2进行视觉定位时，密封圈304解除对通孔的遮挡，从而能够使视觉组件2通过通孔对陶瓷基板的定位点进行拍照成像。

所述密封组件3还包括气缸302、挡板303和传感器305，所述气缸302和传感器305设于所述隔板301上，所述挡板303设于所述气缸302的输出端并与所述密封圈304固定，所述挡板303设有与所述传感器305感应的感应片，所述气缸302为旋转气缸，所述气缸302驱动所述挡板303转动，以使所述密封圈304密封所述通孔或者解除密封。

气缸302驱动挡板303转动，当驱动挡板303上的感应片转动至传感器305的位置时，密封圈304转动至遮挡通孔的位置，以密封通孔，从而将抽风吸附区域和视觉区域分隔，能够防止视觉区域受到污染；视觉组件2进行视觉定位时，气缸302驱动挡板303转动，使密封圈304转动至远离通孔的位置，从而解除对通孔的遮挡，从而能够使视觉组件2通过通孔对陶瓷基板的定位点进行拍照成像。

如图6所示，所述视觉组件2安装于底板101上，所述视觉组件2包括相机201、扩倍镜202、镜头203、棱镜204、光源205、相机固定板206和光源固定板207，所述扩倍镜202设于所述相机201上，所述镜头203设于所述扩倍镜202上，所述棱镜204设于镜头203上，所述相机201设于所述相机固定板206上，所述光源205设于所述光源固定板207上，所述光源固定板207设于所述相机固定板206上，所述相机201、扩倍镜202、镜头203和棱镜204对陶瓷基板定位点进行拍照成像，所述光源205对陶瓷基板定位点进行照明。视觉组件2能够准确捕捉陶瓷基板的定位点，并通过计算实际定位点与理论定位点之间的偏差，进而修正实际切割路径，提高了陶瓷基板激光加工的精度和良率，节省了陶瓷基板激光加工成本。

本发明实施例中，所述视觉组件2为两组，视觉检测位置分别位于陶瓷基板定位点的下方，且呈对角线分布，通过捕捉陶瓷基板对角线上两个的定位点，能够对陶瓷基板进行定位。在其他实施例中，所述视觉组件2还可为两组以上。

使用本发明的陶瓷基板激光加工治具的操作方法如下：

首先，将前立板102、左立板103、右立板104、后立板105装设于底板101上，将抽风法兰106装设于后立板105上；其次，将扩倍镜202固定于相机201上，将镜头203固定于扩倍镜202上，将棱镜204固定于镜头203上，将相机201固定于相机固定板206上，将光源205固定于光源固定板207上，将光源固定板207固定于相机固定板206上，由此组装完成的视觉组件2固定于治具腔体组件1的底板101上；再次，将气缸302、密封圈304以及传感器305装设于隔板301上，将挡板303装设于气缸302上，由此组装完成的密封组件3装设于治具腔体组件1的左立板103和右立板104上；最后，将定位柱402装设于定位板401上，由此组装完成的定位组件4装设于治具腔体组件1上。陶瓷基板放置于治具上，定位柱402对陶瓷基板进行初步定位，并通过抽风机提供的吸附力固定于定位板401上，视觉组件2通过相机201捕捉陶瓷基板对角的定位点，并通过计算实际定位点与理论定位点之间的偏差，进而修正实际切割路径，提高了陶瓷基板激光加工的精度和良率，节省了陶瓷基板激光加工成本。

为了解决以上提出的技术问题，本发明实施例还提供了一种激光加工设备，采用了如下所述的技术方案：

一种激光加工设备，如图7所示，包括移动平台、激光头、Z轴工作台以及如上所述的陶瓷基板激光加工治具，所述陶瓷基板激光加工治具设于所述移动平台上并沿X轴和Y轴方向移动，所述激光头设于所述Z轴工作台上并沿Z轴方向移动。

本发明实施例提供的激光加工设备，加工时陶瓷基板激光加工治具放置于移动平台上，移动平台为沿X轴方向和Y轴方向移动的二维移动平台，激光头设于Z轴工作台上，Z轴工作台可驱动激光头沿Z轴方向移动，实现对陶瓷基板激光加工治具上的陶瓷基板进行加工。能够通过定位组件4对陶瓷基板进行初步定位，并通过抽风机提供的吸附力固定于陶瓷基板激光加工治具上，通过视觉组件2对陶瓷基板正面的定位点进行精密定位，并通过计算实际定位点与理论定位点之间的偏差，进而修正实际切割路径，提高了陶瓷基板激光加工的精度和良率，节省了陶瓷基板激光加工成本，然后通过激光束作用于陶瓷基板背面对陶瓷基板进行精密激光加工，结构紧凑，布局合理，克服了现有的激光加工方式的局限，适用于陶瓷基板定位点和加工时激光入射面为相反面，且有精密定位需求的陶瓷基板的激光加工。

最后需要说明的是，在本发明的描述中，诸如“第一”、“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序，或者不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明的说明书中，说明了大量具体细节。然而能够理解的是，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。类似地，应当理解，为了精简本发明公开并帮助理解各个实施例方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释呈反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如权利要求书所反映的那样，实施例方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。需要说明的是，在不冲突或矛盾的情况下，本申请中的实施例及实施例中描述的具体特征、结构、材料或者特点可以相互组合。本发明并不局限于任何单一的方面，也不局限于任何单一的实施例，也不局限于这些方面和/或实施例的任意组合和/或置换。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以单独使用本发明的每个方面和/或实施例或者与一个或更多其他方面和/或其实施例结合使用。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (8)

1.一种陶瓷基板激光加工治具，其特征在于，

包括治具腔体组件、视觉组件和定位组件；

所述定位组件设于所述治具腔体组件上，所述定位组件承载陶瓷基板并对陶瓷基板进行初步定位，陶瓷基板的定位点所在面与激光入射面为相反面，所述视觉组件设于所述治具腔体组件的腔体内且靠近陶瓷基板的定位点所在面，以对陶瓷基板的定位点进行视觉定位；

所述陶瓷基板激光加工治具还包括密封组件；

所述密封组件设于所述治具腔体组件的腔体内，并将所述治具腔体组件的腔体分隔为位于密封组件上侧的抽风吸附区域和位于所述密封组件下侧的视觉区域，所述抽风吸附区域与外部的抽风机连接，以使陶瓷基板在外部的抽风机提供的负压下吸附于所述定位组件上，所述视觉组件设于所述视觉区域内；

所述密封组件包括隔板和密封圈，所述隔板安装于治具腔体组件上，所述隔板设有供所述视觉组件对陶瓷基板拍照的通孔，所述密封圈活动设置于所述隔板上，对所述通孔进行密封；

所述密封组件还包括气缸和挡板，所述气缸设于所述隔板上，所述挡板设于所述气缸的输出端并与所述密封圈固定，所述气缸驱动所述挡板转动，以使所述密封圈密封所述通孔或者解除密封。

2.根据权利要求1所述的陶瓷基板激光加工治具，其特征在于，

所述治具腔体组件包括底板、四个立板和抽风法兰，所述底板和四个立板形成开口向上的腔体，所述抽风法兰与抽风吸附区域连通，并通过风管与外部的抽风机连接。

3.根据权利要求1所述的陶瓷基板激光加工治具，其特征在于，

所述视觉组件包括相机、扩倍镜、镜头、棱镜、光源、相机固定板和光源固定板，所述扩倍镜设于所述相机上，所述镜头设于所述扩倍镜上，所述棱镜设于镜头上，所述相机设于所述相机固定板上，所述光源设于所述光源固定板上，所述光源固定板设于所述相机固定板上，所述相机、扩倍镜、镜头和棱镜对陶瓷基板定位点进行拍照成像，所述光源对陶瓷基板定位点进行照明。

4.根据权利要求3所述的陶瓷基板激光加工治具，其特征在于，

所述视觉组件为两组，视觉检测位置分别位于陶瓷基板定位点的下方，且呈对角线分布。

5.根据权利要求2所述的陶瓷基板激光加工治具，其特征在于，

所述隔板安装于两块立板上。

6.根据权利要求1所述的陶瓷基板激光加工治具，其特征在于，

所述密封组件还包括传感器，所述传感器设于所述隔板上，所述挡板设有与所述传感器感应的感应片。

7.根据权利要求1所述的陶瓷基板激光加工治具，其特征在于，

所述定位组件包括定位板和设于所述定位板上的定位柱。

8.一种激光加工设备，其特征在于，包括移动平台、激光头、Z轴工作台以及如权利要求1-7任意一项所述的陶瓷基板激光加工治具，所述陶瓷基板激光加工治具设于所述移动平台上并沿X轴和Y轴方向移动，所述激光头设于所述Z轴工作台上并沿Z轴方向移动。

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