CN208929446U - 一种振镜电机、激光振镜以及激光处理设备 - Google Patents

Abstract

本公开是关于一种振镜电机、激光振镜以及激光处理设备。该振镜电机包括伺服电机和折射镜片；其中：所述折射镜片包括入射面和出射面，在该入射面接收一入射光束并经过一次折射形成折射光束，该折射光束在该出射面经二次折射后形成出射光束照射在工作面预定位置；其中该入射光束具有预设的入射角；所述电机的输出轴连接所述折射镜片，用以带动所述折射镜片偏转而改变所述入射角来调整所述出射光束在工作面上的位移以形成预设图形。本公开提高了振镜电机的精度，降低了干扰因素。

Description

一种振镜电机、激光振镜以及激光处理设备

技术领域

本公开涉及激光处理设备技术领域，尤其涉及一种激光振镜用的振镜电机、包含该振镜电机的激光振镜以及包含该振镜电机的激光处理设备。

背景技术

激光振镜是一种由驱动板与高速摆动电机组成的高精度、高速度的光学扫描器，广泛应用于激光打标、激光焊接、激光精密切割、激光微加工、激光内雕、激光打孔、材料的加工、剪切以及生物医疗的检测和投影等领域。激光振镜在工作过程中，激光器输出激光束射到其振镜电机上，通过振镜电机上的反射镜片的偏转来实现一定范围内指定位置的加工成型。一台振镜电机的精度和速度很大程度上决定了整个仪器的精度和速度。

现有技术中，应用于激光振镜的振镜电机，都是控制振镜电机上的反射镜片来实现光束的偏转，当振镜电机上的反射镜片偏转一个角a时，照射到反光镜片上的激光反射光束的偏转角为2a。但在实际操作中，无论如何，设备运转带来的误差是不可避免的，由此当振镜电机出现误差导致其上的反射镜片偏转角误差为ω时，激光反射光束偏转角误差为2ω。这就导致了激光振镜的精度只能达到目前的水平，很难实现进一步的提高。因此，有必要提供一种新的技术方案改善上述方案中存在的一个或者多个问题。

实用新型内容

本公开的目的在于提供一种振镜电机、激光振镜以及激光处理设备，进而至少在一定程度上克服由于相关技术的限制和缺陷而导致的一个或者多个问题。

本公开实施例提供一种振镜电机，其特征在于，该装置包括伺服电机和折射镜片；其中：所述折射镜片包括入射面和出射面，在该入射面接收一入射光束并经过一次折射形成折射光束，该折射光束在该出射面经二次折射后形成出射光束照射在工作面预定位置；其中该入射光束具有预设的入射角；所述电机的输出轴连接所述折射镜片，用以带动所述折射镜片偏转而改变所述入射角来调整所述出射光束在工作面上的位移以形成预设图形。

本公开的实施例中，所述折射镜片具有预设的镜片厚度，该镜片厚度与所述出射光束在工作面上的位移量相关。

本公开的实施例中，所述折射镜片具有预设的折射率，且该折射率与所述折射镜片的材质相关。

本公开的实施例中，所述折射镜片采用透明材料制成。

本公开的实施例中，所述透明材料包括玻璃、树脂或水晶。

本公开的实施例中，所述折射镜片的入射面和出射面中至少一个镀有增透膜。

本公开的实施例中，所述折射镜片通过支架与所述电机的输出轴连接。

本公开的实施例中，所述折射镜片固定在所述支架上，该支架通过紧固件连接在所述电机的输出轴上。

本公开实施例提供了一种激光振镜，包括至少一个如上述任一项实施例所述的振镜电机。

本公开实施例还提供了一种激光处理设备，包括至少一个如上述任一项所述振镜电机。

本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本公开的一种实施例中，所述电机的输出轴连接所述折射镜片，所述折射镜片的入射面接收一入射光束并经过一次折射形成折射光束，该折射光束在所述折射镜片的出射面经二次折射后形成出射光束照射在工作面上，所述电机的转动用以带动所述折射镜片发生转动而调整所述出射光束在工作面上的位移。当入射光束方向不变，而由于误差导致电机的输出轴偏转带动折射镜片产生一个偏转角时，所述折射光束的偏转角远远小于现有技术中反射镜片产生的反射光偏转角，从而减小了所述出射光束在工作面上形成的位置误差，进而提高了振镜电机的精度，降低了干扰因素。

附图说明

图1示出本公开示例性实施例中振镜电机结构示意图；

图2示出本公开示例性实施例中振镜电机局部结构示意图；

图3示出本公开示例性实施例中光束折射原理图；

图4示出本公开示例性实施例中光束反射原理图。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本公开将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。

本示例实施方式中首先提供了一种振镜电机，参考图1至图3，该振镜电机包括伺服电机10和折射镜片20。该所述折射镜片20包括入射面21和出射面22，该入射面21接收到一具有预设入射角a的入射光束50，并经过一次折射形成折射光束51，该折射光束51在该出射面22经二次折射后形成出射光束52照射在工作面60的预定位置上。所述电机10的输出轴11连接所述折射镜片20，用以带动所述折射镜片20偏转而改变所述入射角a来调整所述出射光束52在工作面60上的位移以形成预设图形。

本实施例中，如图3所示，所述折射镜片20具有预设的镜片厚度t，该镜片厚度t与所述出射光束51在工作面60上的位移量相关，在应用中，可根据实际需求控制所述镜片厚度t。所述折射镜片20具有预设的折射率，且该折射率与所述折射镜片20的材质相关，通常情况下，不同的折射镜片材质拥有不同的折射率，折射率越高，使入射光束发生折射的能力越强。

在一个实施例中，参照图3所示，为了使得更可能多的光束通过折射镜片20，所述折射镜片20采用透明材料制成，该透明材料可以选用玻璃、树脂或水晶等材料。本实施例中，折射镜片20的入射面21和出射面22中至少一个镀有增透膜，增透膜的作用是减少反射光的强度，从而增加透射光的强度。常用的增透膜材料有氟化镁、氧化钛、硫化铅、硒化铅以及陶瓷红外光红外增透膜、乙烯基倍半硅氧烷杂化膜等，本实用新型对此不作限制。

如图2所示，在一个实施例中，所述振镜电机还包括一支架30，所述折射镜片20通过支架30与所述电机10的输出轴11连接。所述折射镜片20固定在所述支架30上，该支架30通过紧固件40连接在所述电机的输出轴11上。在实际应用中，经常因为需求的不同，要更换不同规格、不同类型的折射镜片20，为了方便操作，所述支架30与折射镜片20均可拆卸。在本实施例中，折射镜片20粘接在所述支架30的一端，所述支架30的另一端通过螺钉固定在电机10的输出轴11上。本实用新型中紧固件40的数量大于等于1，只要保证所述支架30能稳固连接在电机10的输出轴11上即可，例如，在图2的示意图中，所述紧固件40的数量为2个。

本示例实施方式还提供了一种激光振镜，包括至少一个如上述任一项实施例所述的振镜电机，在本实施例中，所述振镜电机的折射镜片20所接受到的入射光束50为激光束，该激光束由激光发射器发出。

参照图1至图3，所述激光振镜在工作过程中，利用驱动板控制所述振镜电机的伺服电机10，通过伺服电机10上输出轴11的转动，带动所述折射镜片20进行转动。当所述折射镜片20转动一定角度时，入射角a就改变一个角度，相应的，折射光束51的折射角b的角度发生变化，使得出射光束52射在工作面60上的位置也有所改变，从而扫描出我们想要的图形。

在一个实施例中，入射光束50从空气中水平射入折射镜片20的入射面21形成入射角a，在发生一次折射后形成具有折射角b的折射光束51，该折射光束51在出射面22经二次折射后，形成出射光束52照射在工作面60上的侧移量为X。假设该折射镜片20的镜片厚度为t，镜片的折射率为k，则根据折射定律得：

sin a/sin b＝k(光束由空气射入介质时，k＞1)

X＝t sin(a-b)/cos b

现有技术中，如图4所示，当入射光束50水平射入反光镜片70时发生反射，假设入射光束50的反射角为c，入射光束50与工作面60的距离为A，则入射光束50经过反射以后在工作面60上的水平距离为Y，则：

Y＝Acot2c

当入射光束50的入射方向不变，而由于误差导致振镜电机的电机输出轴11偏转了角度ω，带动镜片也产生了一个偏转角ω，若该镜片为所述折射镜片20时，假设入射光束50的折射偏转角为ω¹，若该镜片为现有技术中的反射镜片70时，假设入射光束50的反射偏转角为ω²，则：

sin(b-ω¹)-sin b＝sin(a-ω)/k-sin a/k

当a趋近于0时，sin a趋近于0，sin b趋近于0上式可化简为：

sin(b-ω¹)＝sin(a-ω)/k

sin b cosω¹-cosbsinω¹＝(sin a cosω-cos a sinω)/k

则sinω¹＝cosa sinω/k cosb

由于余弦函数在0-90°区间内单调递减

又b＜a

所以cosb＞cosa

又k＞1

所以sinω¹＜sinω

由于正弦函数在0-90°区间内单调递增

所以ω¹＜ω

而反射时ω²＝2ω

所以ω²＞2ω¹

结合上述公式可看出，当电机发生偏转的误差相同时，本实用新型所提供的振镜电机的折射光束的偏转角要比现有技术中反射镜片产生的反射光偏转角小一倍以上，从而减小了所述出射光束在工作面上形成的位置误差，进而提高了振镜电机的精度，也降低了干扰因素。

本公开实施例还提供了一种激光处理设备，包括上述实施例所述的振镜电机，该激光处理设备可以是激光打标机、激光焊接机、激光内雕机、激光打孔机等。

在本公开的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而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一个或者更多个该特征。在本公开的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本公开中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；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或两个元件的相互作用关系。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公开中的具体含义。

在本公开中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

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公开的至少一个实施例或示例中。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。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的实用新型后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由所附的权利要求指出。

Claims (10)

1.一种振镜电机，其特征在于，包括伺服电机和折射镜片；其中：

所述折射镜片包括入射面和出射面，在该入射面接收一入射光束并经过一次折射形成折射光束，该折射光束在该出射面经二次折射后形成出射光束照射在工作面预定位置；其中该入射光束具有预设的入射角；

所述电机的输出轴连接所述折射镜片，用以带动所述折射镜片偏转而改变所述入射角来调整所述出射光束在工作面上的位移以形成预设图形。

2.根据权利要求1所述振镜电机，其特征在于，所述折射镜片具有预设的镜片厚度，该镜片厚度与所述出射光束在工作面上的位移量相关。

3.根据权利要求1或2所述振镜电机，其特征在于，所述折射镜片具有预设的折射率，且该折射率与所述折射镜片的材质相关。

4.根据权利要求3所述振镜电机，其特征在于，所述折射镜片采用透明材料制成。

5.根据权利要求4所述振镜电机，其特征在于，所述透明材料包括玻璃、树脂或水晶。

6.根据权利要求3所述振镜电机，其特征在于，所述折射镜片的入射面和出射面中至少一个镀有增透膜。

7.根据权利要求3所述振镜电机，其特征在于，所述折射镜片通过支架与所述电机的输出轴连接。

8.根据权利要求7所述振镜电机，其特征在于，所述折射镜片固定在所述支架上，该支架通过紧固件连接在所述电机的输出轴上。

9.一种激光振镜，其特征在于，包括至少一个如权利要求1～8任一项所述振镜电机。

10.一种激光处理设备，其特征在于，包括至少一个如权利要求1～8任一项所述振镜电机。