CN210346617U - 一种加工装置 - Google Patents

Abstract

一种加工装置，适于加工一工件，包括：光学组件以及加工光源。光学组件包括透镜模块、辅助光源以及至少一第一扫描装置，辅助光源发出辅助光线，辅助光线穿过透镜模块并经由至少一第一扫描装置照射该工件，其中辅助光线经由透镜模块转换光形并于工件表面形成线状光斑，加工装置通过线状光斑扫描工件以获得光件的表面信息。加工光源发出的加工光线经由至少一第一扫描装置加工该工件。本实用新型的加工装置可在不额外安装机械手臂或滑轨等移动设备的状况下扫描工件表面并取得整个工件表面的表面信息，提高加工装置本身的工作效能。

Description

一种加工装置

技术领域

本实用新型是有关于一种加工装置，尤其是有关于一种具有辅助光源以扫描工件表面信息的的加工装置。

背景技术

现有的光学加工装置通常都是利用装置内部的光学系统向工件照射由光源发出的光线，用以进行打标(marking)、曝光(exposure)、蚀刻(etching)、冲孔(punching)、刻划(scribing)或切割(dicing)等工作。而工件的待加工表面不一定是平整的平面，可能具有多个明显的凹凸起伏处，因此现有的光学加工装置中还需要一种外挂式的光学扫描装置，用于扫描工件的表面信息以提升光学加工装置的加工精确度。

然而光学扫描装置与光学加工装置是两个各自独立的设备，因此光学加工装置的制造厂商或设备整合厂商必须要自行整合这两种设备，例如将光学扫描装置与光学加工装置各自的坐标系统相互进行转换等。而这种外挂式的光学扫描装置仅能够取得工件一部分的表面信息，若要取得工件整体的待加工表面信息则需要另外替光学扫描装置加装机械手臂、滑轨、履带等移动机构，如此一来会大幅增加设备所需成本。此外，现有的光学加工装置工作时，需先根据工件的图面设定加工时程(或程序)，再根据从光学扫描装置得到的表面信息修改欲加工的位置，如此一来整体工时也会大幅增加。因此，仍有必要提供一种加工装置以解决现有光学加工装置的缺点。

先前技术段落只是用来帮助了解本实用新型内容，因此在先前技术段落所揭露的内容可能包含一些没有构成所属技术领域中具有通常知识者所知道的习知技术。在先前技术段落所揭露的内容，不代表所述内容或者本实用新型一个或多个实施例所要解决的问题，在本实用新型申请前已被所属技术领域中具有通常知识者所知晓或认知。

实用新型内容

根据现有技术的缺点，本实用新型的目的是提供一种加工装置，其具有辅助光源可扫描待加工的工件表面，以取得整个工件表面的表面信息。

本实用新型的另一目的是提供一种加工装置，其不须另外安装机械手臂或滑轨等移动设备即可对待加工工件表面进行扫描，以提高加工装置本身的工作效能。

本实用新型的其他目的和优点可以从本实用新型所揭露的技术特征中得到进一步的了解。

为达上述一部分或全部目的或是其他目的，本实用新型的一实施例揭露一种加工装置，用于加工一工件，包括光学组件与加工光源，光学组件包括透镜模块、辅助光源以及至少一第一扫描装置，辅助光源用于发出辅助光线，辅助光线穿过透镜模块并经由至少一第一扫描装置照射工件，辅助光线经由透镜模块转换光形并于工件表面形成线状光斑，加工装置通过线状光斑扫描工件以获得工件的表面信息，加工光源用于发出加工光线至光学组件，其中加工光线经由至少一第一扫描装置加工工件。

在一实施例中，加工装置还包括感光元件以及控制单元，辅助光线照射工件并形成反射光，其中控制单元电性连接于透镜模块、辅助光源、至少一第一扫描装置、加工光源以及感光元件，且感光元件感测反射光并对应发出感测讯号至控制单元。

在一实施例中，控制单元根据感测讯号控制加工光源与至少一第一扫描装置以加工工件。

在一实施例中，光学组件还包括第二扫描装置，控制模块电性连接于第二扫描装置，且加工光线依序经由第二扫描装置与至少一第一扫描装置以加工工件。

在一实施例中，感测讯号包括多个影像讯号，且控制单元根据这些影像讯号计算工件表面信息以选择性地控制加工光源、至少一第一扫描装置与第二扫描装置。

在一实施例中，透镜模块包括光形调整透镜以及切换结构，控制单元控制切换结构以使光形调整透镜移入或移离辅助光线的光路径。

在一实施例中，光学组件还包括场镜模块，且场镜模块聚焦加工光线以加工工件。

在一实施例中，光学组件还包括分光镜，且加工光线的光路径与辅助光线的光路径至少部分重合于分光镜。

基于上述，本实用新型的实施例至少具有以下其中一个优点或功效。在本实用新型的实施例中，光学组件中具有透镜模块，辅助光源发出的辅助光线经过透镜模块转换并经由至少一第一扫描装置照射工件，而在工件表面上形成线状光斑，如此一来即可在不额外安装机械手臂或滑轨等移动设备的状况下扫描工件表面并取得整个工件表面的表面信息，提高加工装置本身的工作效能。

为让本实用新型的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。

附图说明

图1是根据本实用新型所揭露的一实施例，表示加工装置的架构示意图；

图2是根据图1所揭露的实施例，表示加工装置的系统方块示意图；

图3是根据本实用新型所揭露的另一实施例，表示加工装置的架构示意图；

图4是根据图3的实施例，表示加工装置的系统方块示意图；

图5是根据本实用新型所揭露的再一实施例，表示加工装置的架构示意图；以及

图6是根据本实用新型所揭露的再一实施例，表示加工装置的架构示意图。

10、10A、10B、10C 加工装置

20 光学组件

21 壳体

22 透镜模块

221 光形调整透镜

222 切换结构

223 位置

23 出光口

24 辅助光源

241 辅助光线

242 反射光

26 第一扫描装置

27 第二扫描装置

28 分光镜

29 场镜模块

30 加工光源

31 加工光线

40 工件

41 表面

42 线状光斑

43A、43B 凹槽

50 感光元件

60 控制单元

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。

有关本实用新型之前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考图式之一较佳实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本实用新型。

图1是根据本实用新型所揭露的一实施例，表示加工装置的架构示意图。请参考图1，加工装置10适于加工工件40，加工装置10包括光学组件20与加工光源30。光学组件20还包括透镜模块22、辅助光源24以及至少一个第一扫描装置26(图1中示意性地绘示为2个第一扫描装置26，但并不以此为限)，辅助光源24用于发出辅助光线241，其中辅助光线241穿过透镜模块22并经由至少一个第一扫描装置26照射工件40，且辅助光线241经由透镜模块22将光形由点状转换为线状，并于工件40的表面41形成线状光斑42，如此一来，加工装置10可通过线状光斑42扫描工件40的表面41，以获得表面41的表面信息。举例而言，第一扫描装置26例如是可旋转的反射镜，当第一扫描装置26旋转时即可改变辅助光线241的照射方向，也就是说可以改变线状光斑42于工件40的表面41的位置，使加工装置10得以通过线状光斑42扫描表面41上的其他区域。

请继续参考图1，加工光源30用于发出加工光线31至光学组件20，其中加工光线31经由至少一个第一扫描装置26以加工工件40，也就是说，加工光线31照射至第一扫描装置26后，当第一扫描装置26旋转时即可改变加工光线31的照射方向，以调整加工光线31于工件40的表面41的加工位置。本实施例中，辅助光源24与加工光源30例如是镭射光源，其中加工光源30的功率高于辅助光源24的功率。举例而言，辅助光源24例如是功率约20mW的镭射光源，较佳的是采用蓝光或绿光镭射光源，以提高感测准确性，加工光源30例如是功率约20w至2kW的镭射光源，用以对工件40进行镭射加工，其中镭射光源例如是氦氖镭射、二氧化碳镭射、镭射二极管或其他适当的镭射光源，此外，辅助光源24与加工光源30也可以设计为能够发出其他波长的光例如红光、红外光、紫外光等，也可使用其他功率足够的光源取代镭射光源，本实用新型不以此为限。

图2是根据本实用新型所揭露的一实施例，表示加工装置的系统方块示意图。请参考图1与图2，加工装置10还包括感光元件50以及控制单元60，辅助光线241照射工件40时会形成反射光242，其中控制单元60电性连接于透镜模块22、辅助光源24、第一扫描装置26、加工光源30以及感光元件50，且感光元件50感测反射光242并对应发出感测讯号至控制单元60。本实施例中，感光元件50例如是CCD(Charge-coupled Device，感光耦合元件)感光设备，控制单元60例如是有单核心或多核心的中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，或是其他可程序化之一般用途或特殊用途的微处理器(Microprocessor)、数位讯号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、可程序化控制器、特殊应用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)或其他类似元件或上述元件的组合搭配，本实用新型对此并不加以限制。

请继续参考图1与图2，透镜模块22包括光形调整透镜221与切换结构222，光形调整透镜221装设于切换结构222上，控制单元60控制切换结构222以使光形调整透镜221移入或移离辅助光线241的光路径。举例而言，当不需对工件40的表面41进行扫描时，控制单元60可控制切换结构222将光形调整透镜221移动至位置223。本实施例中，光形调整透镜221例如是柱状透镜(columnar lens)、鲍威尔透镜(Powell lens)或是其他能够将点状光斑在一特定方向上扩展为线状的光学元件，切换结构222例如是采用气动式切换机构、旋转式切换机构、滑轨模块或是其他合适的机构，本实用新型不以此为限。

请参考图1与图2，一般而言，工件40的表面41上通常具有多个凹凸不平处(图中示意性地绘示2个具有特定几何形状的凹槽43A、43B，但不限于此)，当加工装置10发出的加工光线31对其中一个凹槽43A进行加工时，控制单元60可同时控制辅助光源24以形成线状光斑41扫描另一凹槽43B。感光元件50再根据接收到的反射光242所对应发出的感测讯号，例如是包含各凹槽43A、43B的影像信息，控制单元60根据这些影像信息进行工件表面41与各凹槽43A、43B的表面信息的计算，再根据这些表面信息换算出各种加工信息，例如工件补偿量、焊道位置坐标等，如此一来控制单元60即可根据这些加工信息控制加工光源60与第一扫描装置26以对工件40进行加工。相较于现有的光加工装置，本实用新型的加工装置10可在不额外安装机械手臂或滑轨等移动设备的状况下扫描工件表面并取得整个工件的表面信息，提高加工装置10本身的工作效能。此外，本实施例经由透镜模块22改变辅助光线241的光形而在工件表面41上形成线状光斑42，因此能够通过线状光斑42直接扫描工件40，以获得表面41的表面信息并通过控制单元60实时转换为加工信息。此外当需要对多个工件进行加工时，加工装置10也可以同时通过线状光斑42同时扫描多个工件，如此一来能够大幅减少加工所需时间。

请参考图1，本实施例中，加工装置10还包括壳体21，壳体21包覆光学组件20内的所有元件与感光元件50，如此一来，使用者不需要自行整合或组装这些元件，提高加工装置10的使用便利性。此外，光学组件20还包括至少一分光镜28(图中示意性地绘示1个，但不以此为限)，分光镜28例如是半穿透半反射镜，本实施例中分光镜28可反射辅助光线241并令加工光线31穿透，如此一来辅助光线241与加工光线31在传递至第一扫描装置26的至少部分光路径为共享，可简化光学组件20内部光路径的复杂度。另外，光学组件20还可选择性地设置场镜模块29，场镜模块29例如是包括F-θ透镜(F-theta lens，又称平场聚焦透镜)，用以聚焦辅助光线241与加工光线31，然而本实用新型并不以此为限，F-θ透镜可以其他能够聚焦光线的透镜取代，光学组件20也可不设置场镜模块29以降低设备成本。

图3是根据本实用新型所揭露的另一实施例，表示加工装置的架构示意图，图4是根据图3所揭露的实施例，表示加工装置的系统方块示意图。请参考图3与图4，加工装置10A与图1、图2所揭露的加工装置10相似，相同的元件以相同的标号表示，在此不再加以赘述。加工装置10A与加工装置10的差异在于，光学组件20中还包括第二扫描装置27，控制单元60电性连接于第二扫描装置27，辅助光源24所发出的辅助光线241依序经由第二扫描装置27与至少一第一扫描装置26扫描工件40的表面41，以获得表面41的表面信息，加工光源30所发出的加工光线31依序经由第二扫描装置27与至少一第一扫描装置26，以对工件40加工。此外，感光元件50所发出的感测讯号例如是包括多个影像讯号，控制单元60根据这些影像讯号进行工件40的表面信息的计算，以选择性地控制加工光源30、至少一第一扫描装置26与第二扫描装置27，其中第二扫描装置27例如是至少一透镜组成。举例而言，当待加工的工件40的表面41上具有起伏较大的凹槽43A或43B时，控制单元60可控制第一扫描装置26以调整加工光线31的照射位置或角度，例如是调整垂直于表面41的方向上的照射位置或角度，并通过第二扫描装置27对加工光线31进行聚焦，如此一来加工装置10A可在不移动或改变工件40的摆放位置或角度的情形下对表面41上的凹槽43A、43B加工。

图5是根据本实用新型所揭露的再一实施例，表示加工装置的架构示意图。请参考图5，加工装置10B与加工装置10、10A相似，相同的元件以相同的标号表示，在此不再加以赘述。加工装置10B与加工装置10、10A的差异在于，第二扫描装置27位于加工光线31的光路径上，其中加工光线31例如是依序经由第二扫描装置27与至少一第一扫描装置26以对工件40加工，而辅助光线241则经由第一扫描装置26扫描工件40的表面41，而没有通过第二扫描装置27进行聚焦。

图6是根据本实用新型所揭露的再一实施例，表示加工装置的架构示意图。请参考图6，加工装置10C与加工装置10、10A、10B相似，相同的元件以相同的标号表示，在此不再加以赘述。加工装置10C与加工装置10、10A、10B的差异在于，光学组件20不具备场镜模块29，辅助光线241与加工光线31经由第一扫描装置26改变行进方向后，由出光口23直接照射工件40的表面41。此外，本实施例的加工装置10C的光学组件20不具备第二扫描装置27，然而光学组件20也能够于适当位置装设第二扫描装置27以聚焦辅助光线241或加工光线31，本实用新型并不以此为限。

综上所述，在本实用新型的实施例中，辅助光源发出的辅助光线穿过透镜模块并经由至少一第一扫描装置照射工件，其中辅助光线经由透镜模块转换光形并于工件表面形成线状光斑，加工光源发出的加工光线经由至少一第一扫描装置加工工件，如此一来加工装置可在不额外安装机械手臂或滑轨等移动设备的状况下扫描工件表面并取得整个工件表面的表面信息，提高加工装置本身的工作效能。

惟以上所述者，仅为本实用新型之较佳实施例而已，当不能以此限定本实用新型实施之范围，即大凡依本实用新型申请专利范围及实用新型内容所作之简单的等效变化与修饰，皆仍属本实用新型专利涵盖之范围内。另外本实用新型的任一实施例或申请专利范围不须达成本实用新型所揭露之全部目的或优点或特点。此外，摘要部分和标题仅是用来辅助专利文件搜寻之用，并非用来限制本实用新型之权利范围。此外，本说明书或申请专利范围中提及的“第一”、“第二”等用语仅用以命名元件(element)的名称或区别不同实施例或范围，而并非用来限制元件数量上的上限或下限。

Claims (8)

1.一种加工装置，用于加工一工件，其特征在于，包括：

一光学组件，包括一透镜模块、一辅助光源以及至少一第一扫描装置，该辅助光源用于发出一辅助光线，该辅助光线穿过该透镜模块并经由该第一扫描装置照射该工件，其中该辅助光线经由该透镜模块转换光形并于该工件的一表面形成线状光斑，且该加工装置通过该线状光斑扫描该工件以获得该工件的表面信息；以及

一加工光源，发出一加工光线至该光学组件，其中该加工光线经由该第一扫描装置加工该工件。

2.根据权利要求1所述的加工装置，其特征在于，还包括一感光元件以及一控制单元，该辅助光线照射该工件并形成一反射光，其中该控制单元电性连接于该透镜模块、该辅助光源、该至少一第一扫描装置、该加工光源以及该感光元件，且该感光元件感测该反射光并对应发出一感测讯号至该控制单元。

3.根据权利要求2所述的加工装置，其特征在于，其中该控制单元根据该感测讯号控制该加工光源与该至少一第一扫描装置以加工该工件。

4.根据权利要求2所述的加工装置，其特征在于，其中该光学组件还包括一第二扫描装置，该控制模块电性连接于该第二扫描装置，且该加工光线依序经由该第二扫描装置与该至少一第一扫描装置以加工该工件。

5.根据权利要求4所述的加工装置，其特征在于，其中该感测讯号包括多个影像讯号，且该控制单元根据该些影像讯号计算该工件的该些表面信息以选择性地控制该加工光源、该至少一第一扫描装置与该第二扫描装置。

6.根据权利要求2所述的加工装置，其特征在于，其中该透镜模块包括一光形调整透镜以及一切换结构，且该控制单元控制该切换结构以使该光形调整透镜移入或移离该辅助光线的光路径。

7.根据权利要求1所述的加工装置，其特征在于，其中该光学组件还包括一场镜模块，且该场镜模块聚焦该加工光线以加工该工件。

8.根据权利要求1所述的加工装置，其特征在于，其中该光学组件还包括一分光镜，且该加工光线的光路径与该辅助光线的光路径至少部分重合于该分光镜。

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