CN200993693Y

CN200993693Y - 激光扫描装置

Info

Publication number: CN200993693Y
Application number: CN 200620168063
Authority: CN
Inventors: 赵崇凌; 白斌
Original assignee: Shenyang Scientific Instrument R&D Center of CAS
Current assignee: Sky Technology Development Co Ltd
Priority date: 2006-12-13
Filing date: 2006-12-13
Publication date: 2007-12-19
Anticipated expiration: 2016-12-13

Abstract

本实用新型涉及激光扫描技术，具体地说是一种带有α、β复合摆角运动机构的激光扫描装置，它是完全可以脱离计算机控制的、独立的摆角扫描系统，不需要添加计算机控制系统，并且解决了多处潜在的弹簧失效引起的功能性失效问题。该激光扫描装置的全反射镜与摆动系统相连接，摆动系统为曲柄摇杆机构，摆动系统包括安装于上支板的第一摆动系统和安装于下支板的第二摆动系统，第二摆动系统通过其摆动端与带有第四旋转副的上支板相连。本实用新型直接可通过调节曲柄轴的长短来改变摆角的范围，步进电机在转速和方向不变的情况下可精确使用机械调节的办法实现精确的无级调节摆角范围，使步进电机电源无需额外设计驱动，操作更加直观、简单、可靠。

Description

激光扫描装置

技术领域

本实用新型涉及激光扫描技术，具体地说是一种带有α、β复合摆角运动机构的激光扫描装置。

背景技术

在真空制膜的技术当中，激光溅射靶材制膜技术是一种新型技术，利用聚焦激光的高能量使几乎任何一种物质溅射蒸发沉积到想要的基片表面形成薄膜，从而改变了物质的基本物理和化学性能而达到我们的使用要求，虽然这种技术已经使用了一段时间，但其中靶材利用率低的问题一直是这种制膜方法的一种缺陷，并且大面积薄膜的均匀性问题也是一个难题。

现今，解决这些难题的办法是通过周期性的改变全反射镜角度的办法使激光的聚焦点在靶材表面进行规律性的扫描，这样即可以提高靶材的利用率又可以增大成膜的面积和提高薄膜均匀性，但是原有结构是通过步进电机经过齿轮副驱动旋转丝杠带动螺母进行直线运动再通过滑动副带动转动副实现全反射镜的摆角运动，而正反摆角运动是通过变换步进电机的转动方向来改变的，而步进电机电源正反转驱动的自动控制是比较麻烦的，可以通过变换光耦的位置，或通过计算机控制程序来实现驱动，并且操作也相当繁琐，光耦反馈抗干扰的能力弱，一旦光耦失效实验就无法正常进行，驱动电机转动的环节过多、故障率也非常高。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种激光扫描装置，它是完全可以脱离计算机控制的、独立的摆角扫描系统，不需要添加计算机控制系统，并且解决了多处潜在的弹簧失效引起的功能性失效问题，同时可以实现无级调速及无极控制扫描范围，操作简单，所见即所得。

为了达到上述目的，本实用新型的技术方案是：

激光扫描装置，具有全反射镜，全反射镜与摆动系统相连接，摆动系统为曲柄摇杆机构。

所述摆动系统包括安装于上支板的第一摆动系统和安装于下支板的第二摆动系统，第二摆动系统通过其摆动端与带有第四旋转副的上支板相连。

所述的激光扫描装置，下支板与上支板之间安装阻尼弹簧。

所述第一摆动系统包括第一步进电机、第一移动副、第一旋转副、第二移动副、第二旋转副、第一光轴、第一曲柄，第一步进电机与第一曲柄一端连接，第一曲柄另一端设有由其带动的第一移动副，第一移动副通过第一旋转副连接第二移动副，第二移动副与第一光轴滑动配合，第一光轴通过连接件的上、下两端分别安装全反射镜和第二旋转副，第二旋转副安装于上支板。

所述第一旋转副采用螺纹移动方式。

所述第二摆动系统包括第二步进电机、第三移动副、第三旋转副、第四移动副、第四旋转副、第二光轴、第二曲柄，第二步进电机与第二曲柄一端连接，第二曲柄另一端设有由其带动的第三移动副，第三移动副通过第三旋转副连接第四移动副，第四移动副与第二光轴滑动配合，第二光轴通过连接件与上支板相连，上支板装有第四旋转副。

所述第三旋转副采用螺纹移动方式。

所述第四旋转副采用折页连接形式。

本实用新型工作原理：

首先，分析驱动电机为连续旋转机构，而最终需要得到是摆角运动，通过简化驱动模型，采用四杆机构中的曲柄摇杆机构正好满足这项要求，再把其中的一个运动置在另一个运动模型的终端，最终就得到了α、β复合摆角运动机构，所述的α是指围绕着Z轴(平行与纸面向上)的摆角，角度范围为0-17度；所述的β是指围绕Y轴(垂直于纸面向内)的摆角，角度范围为0-12度。

本实用新型具有如下优点：

1.无级调节α、β复合摆角范围。本实用新型直接可以通过调节曲柄轴的长短来改变摆角的范围，步进电机在转速和方向不变的情况下可以精确使用机械调节的办法实现精确的无级调节摆角范围，使步进电机电源无需额外设计驱动，使操作更加直观、简单、可靠。

2.不需要额外计算机资源就可独立运行。采用本实用新型有两个可以改变的主要参数(摆角范围、摆角速度)，摆角速度可以通过变换电机的转速来实现，摆角范围则可以通过机械定位来实现，所以可以完全脱离外部控制就可以实现需要的摆动功能，当然本驱动部分是由步进电机控制的，也可以实现与计算机相连进行精确控制，并且也可以与其它系统联动，即整套系统实现完全计算机控制。

附图说明

图1为本实用新型激光扫描装置的俯视图。

图2为图1的A-A剖视图。

图中，A1、第一步进电机；A2、第一移动副；A3、第一旋转副；A4、第二移动副；A5、第二旋转副；A6、第一光轴；A7、第一曲柄；A8、全反射镜；

B1、第二步进电机；B2、第三移动副；B3、第三旋转副；B4、第四移动副；B5、第四旋转副；B6、第二光轴；B7、第二曲柄；B8、上支板；B9、下支板。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

如图1-2所示，本实用新型激光扫描装置包括如下部分：

(1)旋转输入部分：第一、二步进电机A1、B1；

(2)调节摆角范围部分：第一、三移动副A2、B2(静移动副)；第一、二曲柄A7、B7；

(3)滑动部分：第一、三旋转副A3、B3；第二、四移动副A4、B4；第一、二光轴A6、B6；

(4)输出摆动部分：第二、四旋转副A5、B5；

(5)全反射镜A8；

其中，第一步进电机A1、第一移动副A2、第一旋转副A3、第二移动副A4、第二旋转副A5、第一光轴A6、第一曲柄A7构成A摆动系统；所述A摆动系统为曲柄摇杆机构，第一步进电机A1与第一曲柄A7一端连接，第一曲柄A7另一端设有由其带动的第一移动副A2；第一移动副A2通过第一旋转副A3连接第二移动副A4，第二移动副A4与第一光轴A6滑动配合，第一光轴A6通过连接件的上、下两端分别安装全反射镜A8和第二旋转副A5，第二旋转副A5安装于上支板B8。

第二步进电机B1、第三移动副B2、第三旋转副B3、第四移动副B4、第四旋转副B5、第二光轴B6、第二曲柄B7构成B摆动系统；所述B摆动系统安装于下支板B9上，亦为曲柄摇杆机构，第二步进电机B1与第二曲柄B7一端连接，第二曲柄B7另一端设有由其带动的第三移动副B2；第三移动副B2通过第三旋转副B3连接第四移动副B4，第四移动副B4与第二光轴B6滑动配合，第二光轴B6通过连接件与上支板B8相连，上支板B8上设有第四旋转副B5。

本实用新型的工作过程是：

如图1-2所示，激光扫描装置的步进电机电源驱动第一、二步进电机A1、B1做旋转运动，曲柄摇杆机构的第一、三旋转副A3、B3分别围绕着第一、二步进电机A1、B1做圆周运动，带动第二、四移动副A4、B4的轴承分别在第一、二光轴A6、B6上前后滑动，而第一、二光轴A6、B6分别围绕着第二、四旋转副A5、B5摆动，实现全反射镜A8做α、β的摆角运动，A摆动系统的作用是围绕Z轴摆动，实现激光束水平摆动，B摆动系统的作用是围绕Y轴摆动，实现激光束垂直摆动。

为了使系统运行的更加平稳，下支板B9与上支板B8之间可以安装阻尼弹簧，并且将A摆动系统通过第四旋转副B5附加到B摆动系统的上支板B8上，这样就实现了α、β复合摆角运动。

本实用新型中，旋转副可以采用轴承。

本实用新型通过改变静移动副第一、三移动副A2、B2的曲轴半径，从而无级改变摆角的大小，通过改变步进电机的转速而改变摆角的摆速。

在本实用新型的一个实施例中，以步进电机1.5度/步进行计算，该全反射镜的摆角精度为0.27度/步。

本实用新型可以根据其曲柄摇杆的工作原理改变旋转副B5成折页连接形式，曲柄机构旋转副第一、三旋转副A3、B3的定位采用螺纹移动方式进行更进一步的精确定位，变换其它种类电机或改变电机型号，在上支板与下支板之间连接多个阻尼弹簧等等，这些变换均落在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1、激光扫描装置，具有全反射镜，其特征在于：全反射镜与摆动系统相连接，摆动系统为曲柄摇杆机构。

2、按照权利要求1所述的激光扫描装置，其特征在于：所述摆动系统包括安装于上支板的第一摆动系统和安装于下支板的第二摆动系统，第二摆动系统通过其摆动端与带有第四旋转副的上支板相连。

3、按照权利要求2所述的激光扫描装置，其特征在于：下支板与上支板之间安装阻尼弹簧。

4、按照权利要求2所述的激光扫描装置，其特征在于：所述第一摆动系统包括第一步进电机、第一移动副、第一旋转副、第二移动副、第二旋转副、第一光轴、第一曲柄，第一步进电机与第一曲柄一端连接，第一曲柄另一端设有由其带动的第一移动副，第一移动副通过第一旋转副连接第二移动副，第二移动副与第一光轴滑动配合，第一光轴通过连接件的上、下两端分别安装全反射镜和第二旋转副，第二旋转副安装于上支板。

5、按照权利要求4所述的激光扫描装置，其特征在于：所述第一旋转副采用螺纹移动方式。

6、按照权利要求2所述的激光扫描装置，其特征在于：所述第二摆动系统包括第二步进电机、第三移动副、第三旋转副、第四移动副、第四旋转副、第二光轴、第二曲柄，第二步进电机与第二曲柄一端连接，第二曲柄另一端设有由其带动的第三移动副，第三移动副通过第三旋转副连接第四移动副，第四移动副与第二光轴滑动配合，第二光轴通过连接件与上支板相连，上支板装有第四旋转副。

7、按照权利要求6所述的激光扫描装置，其特征在于：所述第三旋转副采用螺纹移动方式。

8、按照权利要求6所述的激光扫描装置，其特征在于：所述第四旋转副采用折页连接形式。