CN210731350U

CN210731350U - 一种动态聚焦装置、及3d打印设备

Info

Publication number: CN210731350U
Application number: CN201921459786.8U
Authority: CN
Inventors: 李一奇
Original assignee: Foshan Jieyue Electronic Technology Co Ltd
Current assignee: Foshan Jieyue Electronic Technology Co Ltd
Priority date: 2019-09-02
Filing date: 2019-09-02
Publication date: 2020-06-12
Anticipated expiration: 2029-09-02

Abstract

本实用新型提供了一种动态聚焦装置，其包括：外壳，外壳包括底板、固定板和上盖，底板上设有激光出射孔；固定板上设有激光入射孔；聚焦组件，聚焦组件包括负透镜、聚焦镜筒；激光入射孔、负透镜、聚焦镜筒同轴，负透镜在其轴向方向上可移动；振镜组件，振镜组件包括X振镜和Y振镜。本实用新型中，X振镜、Y振镜引导激光光束的X轴、Y轴方向的移动；负透镜的移动引导激光光束的Z轴移动，其共同形成引导激光光束在一个三维坐标下的移动，因此，其在每一个位置均为小光斑，不会形成椭圆光斑。本实用新型的动态聚焦装置应用于3D打印设备上，有效提高打印产品的质量。

Description

一种动态聚焦装置、及3D打印设备

技术领域

本实用新型涉及激光加工技术领域，特别涉及一种动态聚焦装置、及3D打印设备。

背景技术

随着我国的快速发展，激光3D打印、激光打标等激光加工技术不断发展，其通常通过X振镜和Y振镜的移动实现激光投射位置的改变，从而实现激光加工；由于激光在工件表面的不同位置加工，激光由中心位置移至边缘位置时，由于场镜聚焦存在像差，使得激光在工件表面形成的光斑由圆形逐渐变成椭圆形；椭圆形的光斑一定程度上影响激光加工的质量和精度。

因此，如何提供一种能够实时调整激光聚焦、减少椭圆光斑形成的动态聚焦装置成为了业界需要解决的问题。

发明内容

针对现有技术的缺点，本实用新型的目的是提供一种动态聚焦装置，其聚焦过程为动态聚焦，实时调整光斑的大小，减少椭圆光斑的形成。

为了实现上述目的，本实用新型的一方面，提供了一种动态聚焦装置，其包括：

外壳，外壳包括底板、固定板和上盖，底板上设有激光出射孔；固定板上设有激光入射孔；

聚焦组件，聚焦组件包括负透镜、聚焦镜筒；激光入射孔、负透镜、聚焦镜筒同轴，负透镜在其轴向方向上可移动；聚焦镜筒内设有正透镜；

振镜组件，振镜组件包括X振镜和Y振镜。

本实用新型中，在振镜前增加固定位置的聚焦镜筒和可移动的负透镜，聚焦镜筒内设有正透镜；通过负透镜对光的发散作用，激光光束经过负透镜之后快速分散，进入正透镜的入射角度也发生变化。通过将负透镜的轴向移动，改变光束进入正透镜的角度，激光光束经过正透镜后入射到振镜的角度也不同，最后通过振镜的XY偏转镜，使光束在工作范围内工件表面的光斑最小；在整个工作范围内通过移动负透镜来引导激光光束，实现小光斑、大范围的动态聚焦效果。

本实用新型中，X振镜、Y振镜引导激光光束的X轴、Y轴方向的移动；负透镜的移动引导激光光束的Z轴移动，其共同形成引导激光光束在一个三维坐标下的移动，因此，其在每一个位置(工件表面需要打印的位置)均为小光斑，不会形成椭圆光斑。

根据本实用新型另一具体实施方式，聚焦组件还包括驱动负透镜移动的驱动装置，驱动装置为音圈电机，其定子固定于底板上，负透镜固定于音圈电机的动子上；通过动子的移动带动负透镜移动，控制方便，轴向位置精确。

根据本实用新型另一具体实施方式，聚焦组件还包括光栅装置，光栅装置与音圈电机电性连接，光栅装置通过光栅安装板固定于底板上；通过光栅装置检测和反馈音圈电机的动子移动距离，精确控制负透镜的轴向位移。

根据本实用新型另一具体实施方式，聚焦组件还包括镜筒座，镜筒座的轴向为中空，镜筒座固定于音圈电机的定子上；聚焦镜筒固定于镜筒座上。

根据本实用新型另一具体实施方式，音圈电机的定子设有入光孔和出光孔；其入光孔与激光入射孔同轴，其出光孔与镜筒座同轴。

根据本实用新型另一具体实施方式，聚焦镜筒的型号为OPEX DS7.5-355-800。

根据本实用新型另一具体实施方式，聚焦组件还包括准直器；聚焦镜筒的一端与镜筒座固定连接，聚焦镜筒的另一端连接准直器，准直器套入聚焦镜筒固定。

根据本实用新型另一具体实施方式，振镜组件还包括振镜外壳，X振镜和Y振镜均设置于振镜外壳内；振镜外壳的底部设有出光孔，其与激光出射孔同轴，出光孔上设有防护窗，达到防护的效果。

根据本实用新型另一具体实施方式，振镜组件还包括振镜座，振镜座固定于底板上，振镜外壳固定于振镜座的一侧，准直器固定于振镜座的另一侧；振镜座上设有通光孔，使得准直器的通光孔与振镜外壳的入光孔同轴。

根据本实用新型另一具体实施方式，底板上设有U型凹槽，音圈电机的定子、振镜座均固定于U型凹槽内；U型凹槽与激光出射孔连通。

本实用新型的另一方面，提供了一种3D打印设备，包括上述的动态聚焦装置，激光器发射的激光穿过激光入射孔；通过本实用新型提供的动态聚焦装置对激光器发射的激光光束进行聚焦，实现最小光斑打印，有效提高打印产品的质量。

下面结合附图对本实用新型作进一步的详细说明。

附图说明

图1是实施例1的动态聚焦装置的结构示意图；

图2是实施例1的动态聚焦装置的另一结构示意图；

图3是实施例1的动态聚焦装置的外壳示意图；

图4是实施例1的动态聚焦装置的负透镜安装示意图。

具体实施方式

实施例1

本实施例提供了一种动态聚焦装置如图1-4所示，其包括外壳1，用于固定动态聚焦装置；外壳1内设有聚焦组件和振镜组件；外壳1包括底板12、固定板11和上盖(图中未示出)，底板12上设有激光出射孔122；固定板11上设有激光入射孔111；激光器发射的激光从激光入射孔111射入至聚焦组件实现聚焦，聚焦后经振镜组件后从激光出射孔122射出，打至工件表面进行激光加工。

聚焦组件包括负透镜22、聚焦镜筒24；负透镜22俗称猫眼，其对光束具有发散作用；聚焦镜筒24内设有正透镜；激光入射孔111、负透镜22、聚焦镜筒24同轴，负透镜22在其轴向方向上可移动；驱动负透镜22移动的驱动装置为音圈电机21，其定子固定于底板12上，负透镜22固定于音圈电机21的动子212上，参见图4，动子212内设有负透镜安装座222，负透镜22通过橡胶圈221固定于负透镜安装座222内，负透镜安装座222的另一侧设有保护盖223，保护负透镜22、防尘；音圈电机21带动动子212移动，通过动子212的移动带动负透镜22移动，控制方便，轴向位置精确。本实施例的音圈电机21通过光栅装置26控制其移动距离，光栅装置26与音圈电机21电性连接，光栅装置26通过光栅安装板261固定于底板12上；通过光栅装置26检测和范阔音圈电机21的动子移动的距离，精确控制负透镜22的位移，进一步提高激光加工的质量和精度。聚焦镜筒24通过镜筒座23固定，镜筒座23的轴向为中空，镜筒座23固定于音圈电机21的定子上；聚焦镜筒24的一端与镜筒座23固定连接，聚焦镜筒24的另一端连接准直器25，准直器25套入聚焦镜筒24固定。

音圈电机21的定子设有入光孔和出光孔；其入光孔与激光入射孔111同轴，其出光孔与镜筒座23同轴；激光从激光入射孔111穿过入光孔，传播至负透镜22，穿过负透镜22至出光孔，再至聚焦镜筒24，到达正透镜实现聚焦；负透镜22的移动引导激光光束的Z轴移动，聚焦镜筒24的型号为OPEX DS7.5-355-800。

振镜组件包括X振镜和Y振镜。振镜组件还包括振镜外壳3，X振镜和Y振镜均设置于振镜外壳3内；振镜外壳3的底部设有出光孔，其与激光出射孔122同轴。振镜外壳3通过振镜座31固定于底板12上，振镜外壳3固定于振镜座31的一侧，准直器25固定于振镜座31的另一侧；振镜座上设有通光孔，使得准直器25的通光孔与振镜外壳3的入光孔同轴。X振镜、Y振镜引导激光光束的X轴、Y轴方向的移动；与负透镜22引导激光光束的Z轴移动，共同形成引导激光光束在一个三维坐标下的移动，因此，其在每一个位置(工件表面需要打印的位置)均为小光斑，不会形成椭圆光斑。

底板12上设有U型凹槽121，音圈电机21的定子、振镜座31均固定于U型凹槽121内；U型凹槽121与激光出射孔122连通；便于固定和安装。

本实施例的另一方面，提供一种3D打印设备，包括上述的动态聚焦装置，激光器发射的激光穿过激光入射孔111；通过动态聚焦装置对激光器发射的激光光束进行聚焦，实现最小光斑打印，有效提高打印产品的质量。

虽然本实用新型以较佳实施例揭露如上，但并非用以限定本实用新型实施的范围。任何本领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型的发明范围内，当可作些许的改进，即凡是依照本实用新型所做的同等改进，应为本实用新型的范围所涵盖。

Claims

1.一种动态聚焦装置，其特征在于，所述动态聚焦装置包括：

外壳，所述外壳包括底板、固定板和上盖，所述底板上设有激光出射孔；所述固定板上设有激光入射孔；

聚焦组件，所述聚焦组件包括负透镜、聚焦镜筒；所述激光入射孔、所述负透镜、所述聚焦镜筒同轴，所述负透镜在其轴向方向上可移动；所述聚焦镜筒内设有正透镜；

振镜组件，所述振镜组件包括X振镜和Y振镜。

2.如权利要求1所述的动态聚焦装置，其特征在于，所述聚焦组件还包括驱动所述负透镜移动的驱动装置，所述驱动装置为音圈电机，其定子固定于所述底板上，所述负透镜固定于所述音圈电机的动子上。

3.如权利要求2所述的动态聚焦装置，其特征在于，所述聚焦组件还包括光栅装置，所述光栅装置与所述音圈电机电性连接，所述光栅装置通过光栅安装板固定于所述底板上。

4.如权利要求3所述的动态聚焦装置，其特征在于，所述聚焦组件还包括镜筒座，所述镜筒座的轴向为中空，所述镜筒座固定于所述音圈电机的定子上；所述聚焦镜筒固定于所述镜筒座上。

5.如权利要求4所述的动态聚焦装置，其特征在于，所述音圈电机的定子设有入光孔和出光孔；其入光孔与所述激光入射孔同轴，其出光孔与所述镜筒座同轴。

6.如权利要求5所述的动态聚焦装置，其特征在于，所述聚焦组件还包括准直器；所述聚焦镜筒的一端与所述镜筒座固定连接，所述聚焦镜筒的另一端连接所述准直器，所述准直器套入所述聚焦镜筒固定。

7.如权利要求6所述的动态聚焦装置，其特征在于，所述振镜组件还包括振镜外壳，所述X振镜和所述Y振镜均设置于所述振镜外壳内；所述振镜外壳的底部设有出光孔，其与所述激光出射孔同轴。

8.如权利要求7所述的动态聚焦装置，其特征在于，所述振镜组件还包括振镜座，所述振镜座固定于所述底板上，所述振镜外壳固定于所述振镜座的一侧，所述准直器固定于所述振镜座的另一侧；所述振镜座上设有通光孔，使得所述准直器的通光孔与所述振镜外壳的入光孔同轴。

9.如权利要求8所述的动态聚焦装置，其特征在于，所述底板上设有U型凹槽，所述音圈电机的定子、所述振镜座均固定于所述U型凹槽内；所述U型凹槽与所述激光出射孔连通。

10.一种3D打印设备，其特征在于，所述3D打印设备包括权利要求1-9任一项所述的动态聚焦装置，激光器发射的激光穿过激光入射孔。