CN205967819U - 导光板激光精密微细加工装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种导光板激光精密微细加工装置。包括激光发生单元：用于产生加工所需要的激光。移送单元：用于传送加工所需要的导光板。自动对齐单元：用于对加工用的导光板进行位置调整。感应单元：用于对加工用导光板位置定位。控制单元：用于对所述激光加工过程中控制激光发生单元、移送单元、自动对齐单元、感应单元。根据本实用新型的利用激光进行导光板打点装置，通过全自动化系统不仅适合加工大小不一的导光板，而且极大提高了导光板加工的精度和加工效率，有效地减少加工件的次品率。

Description

导光板激光精密微细加工装置

技术领域

本实用新型公开了一种导光板激光精密微细加工装置，属于高端激光制造装备及先进加工技术领域。

背景技术

背光模组的亮度和均匀性等性能参数直接影响液晶显示器(LCD)的显像质量。液晶显示器在亮度、色度方面要求越来越苛刻，因此对背光模组的要求也越来越高。导光板的作用是引导光的散射方向，用来提高亮度和控制亮度的均匀性，因此，导光板的设计与制造是背光模组的关键技术之一。在导光板开发的过程中，导光板的性能仍然决定于导光散射网点的分布，而在目前的设计方法中，均存在网点设计效率低、效果无法得到保证的问题。

发光二极管(LED)是一种固态冷光源，是继白炽灯、荧光灯和高强度放电灯(如高压钠灯和金卤灯)之后的第四代新光源，有效率高、光色纯、功耗低、寿命长、可靠耐用和无污染等优点，目前LED作为背光源在市场中扮演着重要的角色。导光板中散射网点的大小和密度决定着输出光的亮度和均匀度。

目前，导光板散射网点的制造方法有模具成型法、油墨印刷法和激光加工法等，现有的激光加工设备存在激光光源品质不一，容易导致导光板散射网点加工不良率高和加工效率低的问题。

实用新型内容

本实用新型在于解决上述所出现的问题，本实用新型的目的在于提供一种导光板激光精密微细加工装置，不需要人工在传送带上对导光板进行整齐排列，可提高加工效率。利用多级冷却装置，保证激光光源的稳定性，提高导光板加工的精度以及加工的品质。利用超声波厚度感应装置，实现精确定位。通过多个单元协调工作，实现导光板散射网点加工的自动化生产。

本实用新型为解决上述问题而采用的技术是：

一种导光板激光精密微细加工装置是一种利用激光进行导光板散射网点加工的装置，包括：

传送单元：用于传送导光板到设定位置，以便激光发生单元和加工单元对导光板进行散射网点加工；

自动对齐单元：用于对导光板位置调整；

激光发生单元，是用于对导光板散射网点进行加工的激光源；

加工单元：用于改变激光发生单元发生的激光传递方向，实现对所述导光板进行加工的元器件；

感应单元：其安装在所述的加工单元的激光加工头处，用于对导光板位置进行定位的元器件；

移动单元：其驱动加工单元和激光发生单元移动；

控制单元：对所述的激光发生单元、加工单元、传送单元、自动对齐单元、感应单元和移动单元进行控制。

进一步的，所述激光发生单元包括：激光器、冷却装置和快门装置，所述的快门装置安装于激光器的正前方，其作用为使激光器输出的激光由连续激光变为脉冲激光，并且根据需要调节脉冲宽度；所述冷却装置是保证所述激光器具有恒定的温度。

所述冷却装置是利用冷却水进行冷却的装置，通过冷却水的循环流动带走热量，保证激光源的温度稳定。为保持所述冷却水的温度恒定，采用2个步骤来调节温度，经过2个步骤的调节，将激光源的温度变化幅度控制在一个较小的范围内。

进一步的，所述冷却装置包括主冷却部和辅助冷却部，所述的辅助冷却部串联于所述主冷却部的出水口，且在两者之间安装有流量计和第一温度传感器，第一温度传感器测得的激光器的温度来控制电磁流量计，进而控制冷却水流量的大小；辅助冷却部的出水口安装第二温度传感器，通过第二温度传感器测得的激光器的温度，进而控制辅助冷却部对冷却水进行加热或者冷却。

进一步的，所述自动对齐单元包括一个长轴，在所述的长轴上设有两个能沿其滑动的滑块，每个所述的滑块的底部安装一个倒T形的空心支架，在所述的倒T形空心支架的两端各插装一个拨杆支架，所述的拨杆支架插入到空心支架的位置可调，且通过固定装置进行固定。

进一步的，所述加工单元包括反射镜部，其用于改变激光发生单元发生激光的传递方向；轮框，其用于所述激光头部固定安装以及超声波厚度传感器安装，轮框与移动单元相连接。

进一步的，所述反射镜部包括：反射镜，其安装于所述轮框的最上部，改变所述激光发生单元发生激光的传递方向，使其方向改变90°，向下传递；聚焦透镜，其安装于所述轮框的最下部，聚焦所述反射镜传递的激光。

进一步的，所述感应单元包括超声波厚度传感器，超声波厚度传感器，安装于激光加工头处的轮框上，其作用为通过对导光板的厚度感应进行导光板定位，并将导光板的位置反馈给控制单元。控制单元根据反馈的导光板的位置控制移动平台运动。

进一步的，所述移动单元包括移动平台，所述的移动平台，其上安装所述激光发生单元以及加工单元，移动平台的底部由两个丝杠驱动其沿着与传送带运动方向垂直的方向运动。

利用上述装置对导光板进行加工的方法如下：

操作人员将导光板放置于传送单元，传送单元通过传送带将导光板输送到自动对齐单元位置处，自动对齐单元将摆放不规则的导光板进行居中对齐摆放；

导光板在传送单元的驱动下继续向前传送，当导光板传送到一定位置时，感应单元对导光板进行定位，并将导光板的位置反馈给控制单元，控制单元发出信号给移动单元，移动单元带动加工单元移动，使加工单元的激光头移动到导光板的最边缘开始加工；

当导光板加工完一排网点时，控制单元通过感应单元接受的反馈信号控制传送带将导光板传送一定距离；然后控制单元控制移动单元进行反向运动，从而使得进行第二排网点的加工；此加工过程如此反复进行直至导向板加工完成。

本实用新型的优点在于：

1、所述自动对齐装置可以减少人工成本，提高效率，实现流水线作业。

2、所述冷却装置通过多级冷却，可以有效保持温度稳定，提高激光光源品质。

3、所述超声波厚度感应装置，可以精准对导光板进行定位，减少加工误差。

4、所述快门装置，可以控制激光脉冲时间，从而控制导光板网点的密度。

5、各个步骤之间协调进行，节省时间，自动化程度高。

附图说明

图1传送单元、自动对齐单元以及控制单元之间的关系框图；

图2移动单元、激光单元以及加工单元传感单元与控制单元之间的关系框图；

图3系统主视图；

图4系统俯视图；

图5自动对齐装置主视图；

图6自动对齐装置俯视图；

图7冷却装置结构图；

图中：1是工作台；2、3是滚轮；4是传送带；5是拨杆支架；6是支撑架；7是超声波厚度感应器；8是聚焦透镜；9是激光；10是反射镜；11是轮框；12是快门装置；13是激光 器；14是移动平台；15是轴承支架；16是支撑架；17、18、19、22是轴承；20、21是传动丝杠；23是滑块；24是顶紧螺钉；25是长轴；26是空心支架；27是螺旋孔；28是主冷却部；29是电磁流量计；30是第一温度传感器；31是副冷却部；32是第二温度传感器；33是冷却腔；34是导光板。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型导光板激光精密微细加工装置进行详细描述。

如图1所示，是本实用新型的导光板激光精密微细加工装置的传送单元、自动对齐单元以及控制单元之间的关系图；

包括：传送单元202：其用于传送导光板以便进行散射网点加工的机构；自动对齐单元201：是用于对被加工导光板位置调整的机构；控制单元200：其用于控制各个单元；

所述传送单元202包括：参照图3，滚轮2、3，传送带4，其用于输送整个加工过程中加工用导光板34。

所述自动对齐单元201包括：参照图5，图6，顶紧螺钉24、空心支架26、拨杆支架5、滑块23，长轴25，螺旋孔27。

所述对齐单元201由相同的两组机构构成。其中机构连接方式为：空心支架26为倒T形，2个拨杆支架5分别嵌套进空心支架26的两端，在空心支架26上，有两个螺旋孔27，当拨杆支架5嵌套进空心支架26之后，通过顶紧螺钉24将拨杆支架5进行夹紧，拨杆支架5的长度可以通过嵌套进空心支架26的距离来调整，这样可以适应于加工不同尺寸大小的导光板。顶紧螺钉的顶部有一个圆柱形把手，这样可以更加方便的通过手动进行操作。空心支架26的另一端与滑块23相连接，滑块23与长轴25相连接，构成直线滑块机构。长轴安装于支撑架6上。25两组机构对称分布。两个滑块23与同一长轴25相连接构成直线滑块机构。直线滑块机构在驱动力的作用下进行来回往复运动，从而带动对齐单元201的两组机构的运动。

图1中具体工作流程：参照图1，操作人员将导光板34放置于传送带4，传送单元202通过传送带4将导光板34输送到自动对齐单元201位置处，自动对齐单元201的两组机构在直线滑块的运动下，将摆放不规则的导光板34进行居中对齐摆放，所述两组机构，由于拨杆支架5嵌套在空心支架26的长度可以调整，因此可以适合不同尺寸的导光板34。控制单元200控制各单元协调进行。

图2是本实用新型的导光板激光精密微细加工装置的移动单元、激光单元以及加工单元传感单元与控制单元之间的关系框图，其包括：

移动单元203：控制加工单元和激光发生单元的运动；激光发生单元204，其产生用于导光板进行网点加工所需要的激光；加工单元205：其用于所述导光板网点进行加工；感应单元206：其用于所述加工用导光板位置定位；控制单元200：其用于对所述激光加工过程中控制各单元。

激光发生单元204包括：参照图3，图4，快门装置12；激光器13。

快门装置12安装于激光器13的正前方，其作用为使激光器13输出激光由连续性激光变为脉冲型激光。

激光器13发生用于导光板34进行加工的激光光源，激光器13发出的激光光源通过快门装置12对激光进行脉冲调节，使连续激光改变为脉冲激光，并且可以根据产品要求调节其脉宽宽度，使在导光板34上形成密度不等的点。

本实用新型控制使得激光器13产生连续的激光，但是为了在导光板34产生密度不等的点，所以通过快门装置12，使输出的激光根据产品要求控制调节脉冲宽度，以满足生产不同需求的导光板。

由于快门装置12使得激光持续长时间的脉冲改变，此过程中必定产生大量的热，并且激光器13对温度感应敏感，为了保证激光器输出激光的高品质，因此本实用新型采取冷却装置S。

冷却装置S包括：参照图7，主冷却部28；电磁流量计29；第一温度传感器30；副冷却部31；第二温度传感器32；激光器13；冷却腔33。

为了保证恒定的温度，本实用新型的冷却装置主要通过冷却水流量来控制温度。本实用新型采用2个步骤进行冷却。第一温度传感器30感应激光器13的实时温度，并将温度反馈给控制单元，通过控制电磁流量计29控制通过管道冷却水的流量大小，电磁流量计29对流量的控制精度可以达到0.5％，通过此步骤可以将温度调节范围误差可达到±0.3℃,第二步骤通过第二温度传感器32对既定目标温度进行比较，通过辅助冷却部31对管道中冷却水进行加热或者冷却，在此过程中可以调节±0.1℃左右的温度，因此通过两个步骤可以实现温差范围在±0.2℃左右。

冷却装置具体工作流程：参照图7，主冷却部28冷却水通过管道注入冷却腔33，激光器13置于冷却腔33中，激光器13被冷却水包围，通过冷却水循坏流动带走热量。当激光器13温度升高时，第一温度传感器30将激光器13的实时温度反馈给控制单元，进而控制电磁流量计29加大冷却水的流量，相反，当激光器13温度降低时，电磁流量计29减少冷却水的流量。由于主冷却部28调节的温度范围相对较大一些，因此通过辅助冷却部31进一步进行精密调节，第二温度感应器32将温度反馈给控制单元，然后与既定目标温度进行比较，控制单元通过控制辅助冷却部对通过管道的冷却水进行加热或者冷却，从而实现精准控制温度。

加工单元205包括：参照图3，图4，聚焦透镜8；激光9；反射镜10；轮框11。

反射镜10，其安装于所述轮框的最上部，改变所述激光发生单元发生的激光9的传递方向；聚焦透镜8，其安装于所述轮框11的最下部，聚焦所述反射镜传递的激光9。

反射镜10和聚焦透镜8安装在轮框11上，通过快门装置的激光在反射镜10的作用下使激光传递方向改变90度，聚焦透镜8将传递的激光进行聚焦后传递到导光板34用于进行网点的产生。

感应单元206包括：参照图3，超声波厚度感应器7。

超声波厚度感应器7安装在轮框11的最下部。

移动单元203包括：参照图3，图4，移动平台14；轴承支架15；轴承座17、18、19、22；传动丝杠20、21。

移动平台14，其用于所述激光发射单元以及所述加工单元的安装，并用于带动所述激光发生单元及其加工单元的运动。丝杠20、21与安装于加工台支撑架16的轴承座上，移动平台14与丝杠20、21相连接，构成丝杠传动。

激光发生单元安置于移动平台14，加工单元与移动平台14相连接。移动平台14在两个传动丝杠20、21的作用下进行移动，由于激光发生单元与加工单元安置于移动平台14，因此传动丝杆可以同时带动激光发生单元和加工单元运动。

图2部分的工作过程如下：

当导光板34传送到一定位置时，超声波厚度传感器7对导光板34进行定位，并将导光板34的位置反馈给控制单元200，控制单元200发出信号通过移动单元203，控制传动丝杠运动，带动加工单元205移动，使加工单元205的激光头移动到导光板33的最边缘开始加工，当导光板34加工完一排网点时，控制单元200通过感应单元206接受的反馈信号控制传送带4将导光板34传送一定距离，此距离是根据所要求导光板网点的密度要求所提前设定的。然后控制加工单元205通过丝杠传动，进行反向运动，从而使得进行第二排网点的加工。此加工过程如此反复进行。

本实用新型的导光板激光精密微细加工装置具体的操作方法如下：

1、由操作人员将导光板放入传送带上。

2、传送带将导光板传送一定位置时，自动对齐单元将导光板摆正，使其处于传送带中心位置。

3、传送带继续将导光板传送至加工位置，超声波厚度感应器将导光板的位置反馈给控制中心，控制中心控制移动单元，加工单元，激光发生单元，从而对导光板进行加工。

根据本实用新型的利用激光进行导光板打点装置，通过全自动化系统不仅适合加工大小不一的导光板，而且极大提高了导光板加工的精度和加工效率，有效地减少加工件的次品率。

上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。

Claims (9)

1.一种导光板激光精密微细加工装置，其特征在于，包括：

传送单元：用于传送导光板到设定位置，以便激光发生单元和加工单元对导光板进行散射网点加工；

自动对齐单元：用于对导光板位置调整；

激光发生单元：是用于对导光板散射网点进行加工的激光源；

加工单元：用于改变激光发生单元发生的激光传递方向，实现对所述导光板进行加工的元器件；

感应单元：其安装在所述的加工单元的激光加工头处，用于对导光板位置进行定位的元器件；

移动单元：其驱动加工单元和激光发生单元移动；

控制单元：对所述的激光发生单元、加工单元、传送单元、自动对齐单元、感应单元和移动单元进行控制。

2.如权利要求1所述的导光板激光精密微细加工装置，其特征在于，所述激光发生单元包括激光器、冷却装置和快门装置，所述的快门装置安装于激光器的正前方，将激光器输出的激光由连续激光变为脉冲激光，并且根据需要调节脉冲宽度；所述冷却装置使所述激光器具有恒定的温度。

3.如权利要求2所述的导光板激光精密微细加工装置，其特征在于，所述冷却装置包括主冷却部和辅助冷却部，所述的辅助冷却部串联于所述主冷却部的出水口，且在两者之间安装有流量计和第一温度传感器，第一温度传感器测得的激光器的温度来控制电磁流量计，进而控制冷却水流量的大小；辅助冷却部的出水口安装第二温度传感器，通过第二温度传感器测得的激光器的温度，进而控制辅助冷却部对冷却水进行加热或者冷却。

4.如权利要求1所述的导光板激光精密微细加工装置，其特征在于，所述自动对齐单元包括一个长轴，在所述的长轴上设有两个能沿其滑动的滑块，每个所述的滑块的底部安装一个倒T形的空心支架，在所述的倒T形空心支架的两端各插装一个拨杆支架，所述的拨杆支架插入到空心支架的位置可调，且通过固定装置进行固定。

5.如权利要求1所述的导光板激光精密微细加工装置，其特征在于，所述移动单元包括移动平台，所述的移动平台，其上安装所述激光发生单元以及加工单元，移动平台的底部由两个丝杠驱动其沿着与传送带运动方向垂直的方向运动。

6.如权利要求1所述的导光板激光精密微细加工装置，其特征在于，所述加工单元包括反射镜部和轮框，所述的反射镜部用于改变激光发生单元发生激光的传递方向；所述的轮框用于激光器固定安装以及感应单元的安装。

7.如权利要求6所述的导光板激光精密微细加工装置，其特征在于，所述反射镜部包括反射镜和聚焦透镜，所述的反射镜安装于所述轮框的最上部，改变所述激光发生单元发生激光的传递方向，使其方向改变90°，向下传递；所述的聚焦透镜，其安装于所述轮框的最下部，聚焦所述反射镜传递的激光。

8.如权利要求6所述的导光板激光精密微细加工装置，其特征在于，所述的感应单元安装于轮框的底部，其通过对导光板的厚度感应进行导光板定位，并将导光板的位置反馈给所述的控制单元，控制单元根据反馈的导光板的位置控制移动单元运动。

9.如权利要求1或8所述的导光板激光精密微细加工装置，其特征在于，所述感应单元包括超声波厚度传感器。