CN206826284U - 一种便携式激光雕刻机的定焦系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种便携式激光雕刻机的定焦系统，其中所述激光雕刻机包括底座、立柱、横向平移机构、纵向平移机构、升降机构、激光发生器、激光发生器夹具和控制器，所述定焦系统包括图像采集器、分光片角度调整机构和激光器远程遥控开关。本实用新型在激光雕刻机中设置纵向平移机构、横向平移机构和升降机构，实现激光发生器三个维度的位置调整，各个机构均采用简单可靠的结构，从而使得整个激光雕刻机的结构简单，小巧便携；设置定焦系统，通过图像采集器采集样品图像，传递到上位机，由用户查看后，根据需要调整激光发生器的位置，激光器远程遥控开关可以远程遥控激光发生器的开启和关闭，实现高精度雕刻加工，适合大规模推广应用。

Description

一种便携式激光雕刻机的定焦系统

技术领域

本实用新型涉及激光技术领域，尤其涉及激光雕刻技术领域，具体是指一种便携式激光雕刻机的定焦系统。

背景技术

激光雕刻机能提高雕刻的效率，使被雕刻处的表面光滑、圆润，迅速地降低被雕刻的非金属材料的温度，减少被雕刻物的形变和内应力；可广泛地用于对各种非金属材料进行精细雕刻的领域。

一般说来，激光雕刻加工按加工效果一般分为如下四种：一、激光雕刻线条加工，利用激光束在材料表面产生清晰的线条效果的加工方法；二、激光雕刻填充加工，利用激光束将某一特定区域内的材料表层全部汽化，形成凹陷效果的加工方法；三、激光雕刻镂空加工，利用激光束将某一特定区域内的材料全部汽化，形成镂空效果的加工方法；四、激光切割加工，将激光束投到物体表面进行切割、雕花，做精美的工艺品和纸制礼品比较多。

然而，现有技术中的激光雕刻加工装置仍具有如下缺陷：

(1)整体结构较为复杂，体积庞大，不方便搬运，使用不方便，限制了其进一步广泛推广应用；

(2)缺乏定焦设备，激光雕刻的准确率不高，在加工过程中容易造成偏差，加工失败率较高，从而造成了生产成本和人力物力的浪费。

实用新型内容

本实用新型提供了一种便携式激光雕刻机的定焦系统，其目的在于克服现有技术中的缺陷，结构简单，小巧便携，通过定位焦点，实现高精度雕刻加工，适合大规模推广应用。

为了实现上述目的，本实用新型具有如下构成：

该便携式激光雕刻机的定焦系统，其主要特点是，所述激光雕刻机包括底座、立柱、横向平移机构、纵向平移机构、升降机构、激光发生器、激光发生器夹具和控制器，所述立柱的一端固定于所述底座上，所述升降机构设置于所述立柱上，且沿所述立柱的延伸方向设置，所述纵向平移机构的一端固定于所述升降机构的一侧，所述横向平移机构包括丝杆、丝杆旋转驱动电机和平移块，所述平移块套设于所述丝杆的外部，且所述平移块的内部设置于与所述丝杆的螺纹相适应的内螺纹，所述丝杆的一端固定于所述纵向平移机构的一侧，所述平移块的下方固定有所述激光发生器夹具，所述激光发生器可拆卸安装于所述激光发生器夹具中，且所述激光发生器的出光方向垂直于所述底座，所述底座上设置有待雕刻样品，所述激光发生器和所述待雕刻样品之间还设置有一分光片，所述控制器分别与所述丝杆旋转驱动电机、纵向平移机构和升降机构相连接；

所述定焦系统包括图像采集器、分光片角度调整机构和激光器远程遥控开关，所述分光片的底部通过一分光片支架固定于所述底座上，所述分光片支架的顶端与所述分光片通过所述分光片角度调整机构相连接，所述激光器远程遥控开关与所述激光发生器通过红外信号进行通信，所述图像传感器的图像采集端与所述待雕刻图像相对应，所述图像传感器连接至一上位机。

可选地，所述分光片为一半透半反膜，所述分光片初始设置为与所述激光发生器的出光方向成45°角，所述图像采集器为CCD图像采集器，所述上位机还连接至一显示屏或一投影设备，所述投影设备对准一预设投影区域。

可选地，所述分光片支架朝向所述分光片的一侧设置有一弧形凹槽，所述分光片角度调整机构包括设置于所述分光片一侧的凸块，所述凸块设置于所述弧形凹槽内，且所述凸块的内部设置有一根固定轴，所述转动轴的两端固定在所述弧形凹槽的内侧面，所述凸块相对于所述固定轴可转动。

可选地，所述升降机构包括滑轨、滑块、滑块驱动电机和两个升降轴支架，所述立柱的侧面设置有一滑轨凹槽，所述滑轨嵌设于所述滑轨凹槽的内部，所述滑轨的外表面为齿形表面，所述滑块为齿轮型，并嵌设于所述滑轨中，且所述滑块的外表面设置与所述滑轨的齿形表面相配合的齿面，所述滑块的外表面还配合有一驱动轮，所述驱动轮由所述滑块驱动电机的输出轴驱动转动，所述升降轴支架与所述立柱平行设置，且所述两个升降轴支架设置于所述滑块的两侧面，所述滑块的中间设置有一升降轴，所述升降轴的两端穿设于所述两个升降轴支架的侧面的滑槽中，所述升降轴连接至所述纵向平移机构。

可选地，所述滑轨的顶部和底部还分别设置有一橡胶限位块，所述橡胶限位块的一侧设置有一限位块凹槽，所述限位块凹槽卡设在所述滑轨的外部。

可选地，所述定焦系统还包括激光能量调节机构，所述激光能量调节机构设置于所述激光发生器与所述分光片之间，所述激光能量调节机构包括旋转平台、半波片和偏振分光棱镜，所述半波片和偏振分光棱镜均设置于所述旋转平台上，所述激光发生器的输出激光依次经过所述半波片和所述偏振分光棱镜后射入所述分光片。

可选地，所述定焦系统还包括光敏器件，所述光敏器件设置于所述分光片的一侧，所述分光片的出射第一光路对准待雕刻样品，所述分光片的出射第二光路对准所述光敏器件，所述光敏器件连接至一上位机。

可选地，所述纵向平移机构包括一环形传送带和传动带支架，所述环形传送带套设于所述传送带支架上，所述传送带支架的两端与所述升降轴相固定，所述环形传送带的上表面固定有一丝杆安装块，所述丝杆的一端插入所述丝杆安装块中，且所述丝杆相对于所述丝杆安装块可旋转。

采用了该实用新型中的便携式激光雕刻机的定焦系统，在激光雕刻机中设置纵向平移机构、横向平移机构和升降机构，实现激光发生器三个维度的位置调整，各个机构均采用简单可靠的结构，从而使得整个激光雕刻机的结构简单，小巧便携；设置定焦系统，通过图像采集器采集样品图像，传递到上位机，由用户查看后，根据需要调整激光发生器的位置，激光器远程遥控开关可以远程遥控激光发生器的开启和关闭，本实用新型通过定位焦点，实现高精度雕刻加工，适合大规模推广应用。

附图说明

图1为本实用新型的便携式激光雕刻机的结构示意图；

图2为本实用新型的便携式激光雕刻机的定焦系统的结构示意图；

图3为本实用新型的横向平移机构的结构示意图；

图4为本实用新型的升降机构的结构示意图；

图5为本实用新型的纵向平移机构的结构示意图；

图6为本实用新型的分光片角度调整机构的结构示意图。

附图标记：

1 底座

2 立柱

3 横向平移机构

31 丝杆

32 丝杆旋转驱动电机

33 平移块

4 纵向平移机构

41 环形传送带

42 传动带支架

43 升降轴固定杆

5 升降机构

51 滑轨

52 滑块

53 升降轴支架

54 滑槽

55 驱动轮

56 升降轴

6 激光发生器

7 激光发生器夹具

8 图像采集器

9 分光片

91 分光片角度调整机构

92 凸块

10 激光器远程遥控开关

具体实施方式

为了能够更清楚地描述本实用新型的技术内容，下面结合具体实施例来进行进一步的描述。

如图1～3所示，本实用新型提供了一种便携式激光雕刻机的定焦系统，所述激光雕刻机包括底座1、立柱2、横向平移机构3、纵向平移机构4、升降机构5、激光发生器6、激光发生器夹具7和控制器，所述立柱2的一端固定于所述底座1上，所述升降机构5设置于所述立柱2上，且沿所述立柱2的延伸方向设置，所述纵向平移机构4的一端固定于所述升降机构5的一侧，所述横向平移机构3包括丝杆31、丝杆旋转驱动电机32和平移块33，所述平移块33套设于所述丝杆31的外部，且所述平移块33的内部设置于与所述丝杆31的螺纹相适应的内螺纹，所述丝杆31的一端固定于所述纵向平移机构4的一侧，所述平移块33的下方固定有所述激光发生器夹具7，所述激光发生器6可拆卸安装于所述激光发生器夹具7中，且所述激光发生器6的出光方向垂直于所述底座1，所述底座1上设置有待雕刻样品，所述激光发生器6和所述待雕刻样品之间还设置有一分光片9，所述控制器分别与所述丝杆旋转驱动电机32、纵向平移机构4和升降机构5相连接；通过丝杆旋转驱动电机32驱动丝杆旋转，可以实现平移块33在丝杆31上沿丝杆31的延伸方向左右运动，从而实现激光发生器6 的横向平移。

所述定焦系统包括图像采集器、分光片角度调整机构91和激光器远程遥控开关10，所述分光片9的底部通过一分光片9支架固定于所述底座1上，所述分光片9支架的顶端与所述分光片9通过所述分光片角度调整机构91相连接，所述激光器远程遥控开关10与所述激光发生器6通过红外信号进行通信，所述图像传感器8的图像采集端与所述待雕刻图像相对应，所述图像传感器8连接至一上位机。通过图像传感器8将采集的样品图像发送至上位机，用户可以通过上位机查看图像判断焦点情况，从而通过横向平移机构3、纵向平移机构4和/ 或升降机构5调整激光发生器6的位置，也就调整了雕刻的焦点位置。

如图6所示，在一种优选的实施方式中，所述分光片9为一半透半反膜，所述分光片9 初始设置为与所述激光发生器6的出光方向成45°角，所述图像采集器为CCD图像采集器，所述上位机还连接至一显示屏或一投影设备，所述投影设备对准一预设投影区域。

在一种优选的实施方式中，所述分光片9支架朝向所述分光片9的一侧设置有一弧形凹槽，所述分光片角度调整机构91包括设置于所述分光片9一侧的凸块92，所述凸块92设置于所述弧形凹槽内，且所述凸块92的内部设置有一根固定轴，所述转动轴的两端固定在所述弧形凹槽的内侧面，所述凸块92相对于所述固定轴可转动。

如图4所示，在一种优选的实施方式中，所述升降机构5包括滑轨51、滑块52、滑块52驱动电机和两个升降轴支架53，所述立柱2的侧面设置有一滑轨51凹槽，所述滑轨51嵌设于所述滑轨51凹槽的内部，所述滑轨51的外表面为齿形表面，所述滑块52为齿轮型，并嵌设于所述滑轨51中，且所述滑块52的外表面设置与所述滑轨51的齿形表面相配合的齿面，所述滑块52的外表面还配合有一驱动轮55，所述驱动轮55由所述滑块52驱动电机的输出轴驱动转动，所述升降轴支架与所述立柱2平行设置，且所述两个升降轴支架设置于所述滑块52的两侧面，所述滑块52的中间设置有一升降轴56，所述升降轴56的两端穿设于所述两个升降轴支架的侧面的滑槽54中，所述升降轴连接至所述纵向平移机构4。

在一种优选的实施方式中，所述滑轨51的顶部和底部还分别设置有一橡胶限位块，所述橡胶限位块的一侧设置有一限位块凹槽，所述限位块凹槽卡设在所述滑轨51的外部。橡胶限位块的位置可以根据实际需要调整，在调整时，需要施加大于橡胶限位块与滑轨51之间的摩擦力的力将其推到其他位置即可。松开手后，由于橡胶限位块自身重力不足以克服摩擦力，因此橡胶限位块保持在原位。

在一种优选的实施方式中，所述定焦系统还包括激光能量调节机构，所述激光能量调节机构设置于所述激光发生器6与所述分光片9之间，所述激光能量调节机构包括旋转平台、半波片和偏振分光棱镜，所述半波片和偏振分光棱镜均设置于所述旋转平台上，所述激光发生器6的输出激光依次经过所述半波片和所述偏振分光棱镜后射入所述分光片9。

在一种优选的实施方式中，所述定焦系统还包括光敏器件，所述光敏器件设置于所述分光片9的一侧，所述分光片9的出射第一光路对准待雕刻样品，所述分光片9的出射第二光路对准所述光敏器件，所述光敏器件连接至一上位机。

如图5所示，在一种优选的实施方式中，所述纵向平移机构4包括一环形传送带41和传动带支架，所述环形传送带41套设于所述传送带支架42上，所述传送带支架42的两端与所述升降轴相固定，所述环形传送带41的上表面固定有一丝杆31安装块，所述丝杆31的一端插入所述丝杆31安装块中，且所述丝杆31相对于所述丝杆31安装块可旋转。具体地，纵向平移机构通过两个升降轴固定杆43固定在升降机构5上。横向平移机构3、纵向平移机构4和升降机构5采用三种不同的机械结构，增强整个激光雕刻机的可靠性和灵活性。在实际应用中，其也可以采用其他的传动结构，只要每个机构能够满足一个维度的运动即可，均属于本实用新型的保护范围之内。

本实用新型的便携式激光雕刻机的定焦系统中的各个电子元器件或功能模块均可以采用现有技术中已有的产品，因此，本实用新型不需要任何辅助控制软件即可实现。

采用了该实用新型中的便携式激光雕刻机的定焦系统，在激光雕刻机中设置纵向平移机构、横向平移机构和升降机构，实现激光发生器三个维度的位置调整，各个机构均采用简单可靠的结构，从而使得整个激光雕刻机的结构简单，小巧便携；设置定焦系统，通过图像采集器采集样品图像，传递到上位机，由用户查看后，根据需要调整激光发生器的位置，激光器远程遥控开关可以远程遥控激光发生器的开启和关闭，本实用新型通过定位焦点，实现高精度雕刻加工，适合大规模推广应用。

在此说明书中，本实用新型已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本实用新型的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (8)

1.一种便携式激光雕刻机的定焦系统，其特征在于，所述激光雕刻机包括底座、立柱、横向平移机构、纵向平移机构、升降机构、激光发生器、激光发生器夹具和控制器，所述立柱的一端固定于所述底座上，所述升降机构设置于所述立柱上，且沿所述立柱的延伸方向设置，所述纵向平移机构的一端固定于所述升降机构的一侧，所述横向平移机构包括丝杆、丝杆旋转驱动电机和平移块，所述平移块套设于所述丝杆的外部，且所述平移块的内部设置于与所述丝杆的螺纹相适应的内螺纹，所述丝杆的一端固定于所述纵向平移机构的一侧，所述平移块的下方固定有所述激光发生器夹具，所述激光发生器可拆卸安装于所述激光发生器夹具中，且所述激光发生器的出光方向垂直于所述底座，所述底座上设置有待雕刻样品，所述激光发生器和所述待雕刻样品之间还设置有一分光片，所述控制器分别与所述丝杆旋转驱动电机、纵向平移机构和升降机构相连接；

所述定焦系统包括图像采集器、分光片角度调整机构和激光器远程遥控开关，所述分光片的底部通过一分光片支架固定于所述底座上，所述分光片支架的顶端与所述分光片通过所述分光片角度调整机构相连接，所述激光器远程遥控开关与所述激光发生器通过红外信号进行通信，所述图像采集器的图像采集端与所述待雕刻图像相对应，所述图像采集器连接至一上位机。

2.根据权利要求1所述的便携式激光雕刻机的定焦系统，其特征在于，所述分光片为一半透半反膜，所述分光片初始设置为与所述激光发生器的出光方向成45°角，所述图像采集器为CCD图像采集器，所述上位机还连接至一显示屏或一投影设备，所述投影设备对准一预设投影区域。

3.根据权利要求1所述的便携式激光雕刻机的定焦系统，其特征在于，所述分光片支架朝向所述分光片的一侧设置有一弧形凹槽，所述分光片角度调整机构包括设置于所述分光片一侧的凸块，所述凸块设置于所述弧形凹槽内，且所述凸块的内部设置有一根固定轴，所述固定轴的两端固定在所述弧形凹槽的内侧面，所述凸块相对于所述固定轴可转动。

4.根据权利要求1所述的便携式激光雕刻机的定焦系统，其特征在于，所述升降机构包括滑轨、滑块、滑块驱动电机和两个升降轴支架，所述立柱的侧面设置有一滑轨凹槽，所述滑轨嵌设于所述滑轨凹槽的内部，所述滑轨的外表面为齿形表面，所述滑块为齿轮型，并嵌设于所述滑轨中，且所述滑块的外表面设置与所述滑轨的齿形表面相配合的齿面，所述滑块的外表面还配合有一驱动轮，所述驱动轮由所述滑块驱动电机的输出轴驱动转动，所述升降轴支架与所述立柱平行设置，且所述两个升降轴支架设置于所述滑块的两侧面，所述滑块的中间设置有一升降轴，所述升降轴的两端穿设于所述两个升降轴支架的侧面的滑槽中，所述升降轴连接至所述纵向平移机构。

5.根据权利要求4所述的便携式激光雕刻机的定焦系统，其特征在于，所述滑轨的顶部和底部还分别设置有一橡胶限位块，所述橡胶限位块的一侧设置有一限位块凹槽，所述限位块凹槽卡设在所述滑轨的外部。

6.根据权利要求1所述的便携式激光雕刻机的定焦系统，其特征在于，所述定焦系统还包括激光能量调节机构，所述激光能量调节机构设置于所述激光发生器与所述分光片之间，所述激光能量调节机构包括旋转平台、半波片和偏振分光棱镜，所述半波片和偏振分光棱镜均设置于所述旋转平台上，所述激光发生器的输出激光依次经过所述半波片和所述偏振分光棱镜后射入所述分光片。

7.根据权利要求6所述的便携式激光雕刻机的定焦系统，其特征在于，所述定焦系统还包括光敏器件，所述光敏器件设置于所述分光片的一侧，所述分光片的出射第一光路对准待雕刻样品，所述分光片的出射第二光路对准所述光敏器件，所述光敏器件连接至一上位机。

8.根据权利要求4所述的便携式激光雕刻机的定焦系统，其特征在于，所述纵向平移机构包括一环形传送带和传动带支架，所述环形传送带套设于所述传送带支架上，所述传送带支架的两端与所述升降轴相固定，所述环形传送带的上表面固定有一丝杆安装块，所述丝杆的一端插入所述丝杆安装块中，且所述丝杆相对于所述丝杆安装块可旋转。