CN211939488U - 采用飞秒激光制作smt阶梯钢网的装置 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开一种采用飞秒激光制作SMT阶梯钢网的装置，包括：飞秒激光器、整形单元、光路转折单元、扫描振镜系统、视觉系统、抓取机构和运动平台；所述整形单元用于对所述飞秒激光器产生的飞秒激光束进行整形；所述光路转折单元用于将所述飞秒激光器产生的飞秒激光束传播至所述扫描振镜系统；所述扫描振镜系统用于通过激光切割钢片和通过激光焊接钢片；所述视觉系统用于进行视觉定位，从而使所述扫描振镜系统可开展切割和焊接；所述抓取机构用于抓取物体；所述运动平台用于承载物体。本申请实施例可实现清洁、无污染、更高效制作SMT阶梯钢网。

Description

采用飞秒激光制作SMT阶梯钢网的装置

技术领域

本申请涉及SMT阶梯钢网制作技术领域，特别涉及一种采用飞秒激光制作SMT阶梯钢网的装置。

背景技术

SMT(Surface Mounted Technology,表面贴装技术)阶梯钢网是SMT钢网的一种。在阶梯钢网的钢片上局部位置有加厚或局部位置有减薄的钢网。一般而言，增厚的区域称为step up，减薄的区域称为step down，用来在SMT锡膏印刷时在电路板上形成不同厚度的锡膏层。

随着SMT贴片行业发展的需要，对SMT阶梯钢网的需求量越来越大。SMT钢网上的阶梯区域多通过蚀刻或电铸工艺制作。然而，蚀刻或电铸由于工艺本身原因对环境会造成很大污染，这对于生产制造商来说是一个严重的问题。环境污染的问题将大大地增加生产的风险，且同时蚀刻或电铸工艺的复杂过程也会使整个生产时间相对较长，降低生产的效率，无法最大化满足生产的需求和对环保的要求。

以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本申请的发明构思及技术方案，其并不必然属于本申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。

实用新型内容

本申请提出一种采用飞秒激光制作SMT阶梯钢网的装置，可实现清洁、无污染、更高效制作SMT阶梯钢网。

一种采用飞秒激光制作SMT阶梯钢网的装置，包括：飞秒激光器、整形单元、光路转折单元、扫描振镜系统、视觉系统、抓取机构和运动平台；

所述整形单元用于对所述飞秒激光器产生的飞秒激光束进行整形；

所述光路转折单元用于将所述飞秒激光器产生的飞秒激光束传播至所述扫描振镜系统；

所述扫描振镜系统用于通过激光切割钢片和通过激光焊接钢片；

所述视觉系统用于进行视觉定位，从而使所述扫描振镜系统可开展切割和焊接；

所述抓取机构用于抓取物体；

所述运动平台用于承载物体。

在一些优选的实施方式中，所述整形单元为扩束镜，用于进行扩束和调试所述飞秒激光束的发散角度。

在一些优选的实施方式中，所述光路转折单元包括一个或多个反射镜。

在一些优选的实施方式中，所述扫描振镜系统包括扫描振镜和扫描场镜；所述扫描场镜安装在所述扫描振镜上。

在一些优选的实施方式中，所述抓取机构为可伸缩吸爪盘机构。

在一些优选的实施方式中，所述运动平台包括第一运动平台和第二运动平台；所述第一运动平台用于承载母片；所述第二运动平台用于承载阶梯料片。

在一些优选的实施方式中，还包括Y方向运动模组；所述运动平台与所述Y方向运动模组连接。

在一些优选的实施方式中，还包括固定板；所述固定板可沿两个方向运动；所述扫描振镜系统、所述视觉系统和所述抓取机构均与所述固定板固定连接。

在一些优选的实施方式中，还包括X方向运动模组和Z方向运动模组；所述Z方向运动模组与所述X方向运动模组连接；所述固定板与所述X方向运动模组连接。

在一些优选的实施方式中，所述飞秒激光器的单脉冲能量为200uJ至300uJ。

与现有技术相比，本申请实施例的有益效果有：

采用飞秒激光光源来对用于制作SMT阶梯钢网的钢片进行精密扫描切割和扫描焊接，能够实现更好的切割边缘精度以及能够减少焊接的热影响区域，能够大幅提高制作SMT阶梯钢网的精度。通过将切割和焊接一体化，能够实现更有效率地制作SMT阶梯钢网。本申请实施例可实现清洁、无污染、更高效制作SMT阶梯钢网。

附图说明

图1示出本申请一个实施例的采用飞秒激光制作SMT阶梯钢网的装置的一部分结构；

图2示出本申请一个实施例的采用飞秒激光制作SMT阶梯钢网的装置的另一部分结构；

图3为本申请一个实施例的采用飞秒激光制作SMT阶梯钢网的方法的流程示意图。

具体实施方式

为了使本申请实施例所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合图1至图3及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。另外，连接即可以是用于固定作用也可以是用于电路连通作用。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”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申请实施例和简化描述，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申请的限制。

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该特征。在本申请实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

参考图1和图2，本实施例提供一种采用飞秒激光制作SMT阶梯钢网的装置，为一种采用飞秒激光精密切割和焊接来制作SMT阶梯钢网的装置，包括：飞秒激光器1、整形单元2、光路转折单元20、扫描振镜系统30、视觉系统10、抓取机构7、运动平台40和固定板11。

飞秒激光器1是用来产生高峰值功率窄脉宽激光的激光发生源。飞秒激光器1的激光功率首选50W；飞秒激光器1的单脉冲能量首选200uJ至300uJ；飞秒激光器1产生的飞秒激光的波长为1030nm。飞秒激光器1产生的飞秒激光束对金属材料加工热影响区域小且加工精度高。

整形单元2用于对飞秒激光器1产生的飞秒激光束进行整形。在本实施例中，整形单元2为扩束镜，用于对从飞秒激光器1出射的飞秒激光束进行扩束和调试激光束的发散角度，为扩束倍数为3至5倍的扩束镜。

光路转折单元20用于将飞秒激光器1产生的飞秒激光束传播至扫描振镜系统30。在本实施例中，光路转折单元20包括第一反射镜3和第二反射镜4；第一反射镜3和第二反射镜4用来对飞秒激光束进行光路转折，比如90°路径转折，将飞秒激光束转折反射到扫描振镜系统30的入光口；第一反射镜3和第二反射镜4为具有45度反射功能的镜片。在其它实施例中，光路转折单元20可包括一个、三个、四个、五个或者六个以上的反射镜。

从飞秒激光器1出射的飞秒激光束经整形单元2也即扩束镜进行光束扩束，扩束出射的飞秒激光束入射到第一反射镜3；第一反射镜3将飞秒激光束90°转折反射到第二反射镜4；第二反射镜4再将飞秒激光束90°反射到扫描振镜系统30的入光口。

扫描振镜系统30用于通过激光切割钢片和通过激光焊接钢片。其中，钢片用于制作SMT阶梯钢网；在本实施例中，钢片包括母片钢片、阶梯料片钢片、切割母片钢片得到的母片和从阶梯料片钢片上切割下来的阶梯料片。母片钢片和阶梯料片钢片是用来制作SMT阶梯钢网的不同厚度的两种钢片。扫描振镜系统30采用现有技术中的扫描振镜系统。扫描振镜系统30包括扫描振镜5和扫描场镜6。扫描场镜6安装在扫描振镜5上。

扫描振镜5用于将激光束进行二维平面轨迹扫描运动，通过运动控制卡来实现平面轨迹运动也即加工图档路径的控制。在本实施例中，扫描振镜5为入射光直径为10mm且扫描速度为1mm/s至5mm/s的扫描振镜。扫描振镜5具有入光口。

扫描场镜6用于对激光束进行聚焦，具体是适配扫描振镜55进行激光束的聚焦。在本实施例中，扫描场镜6为焦距50mm至80mm且扫描范围为30mm*30mm的远心镜头。

飞秒激光束经过扫描振镜5内部的振镜片反射至扫描场镜6聚焦在加工平面对钢片进行切割和焊接。

视觉系统10用于进行视觉定位，具体是在切割和焊接的时候进行自动定位，比如对钢片、孔位和焊缝进行定位，从而使扫描振镜系统30可开展切割和焊接。在本实施例中，视觉系统10为CCD(Charge Coupled Device，电荷耦合元件)视觉系统。

抓取机构7用于抓取物体。物体是指钢片和SMT阶梯钢网。在本实施例中，抓取机构7为可伸缩吸爪盘机构，用于对从阶梯料片钢片切割下来的阶梯料片进行移除和放置，也即进行取料和放料；可伸缩吸爪盘机构采用吸盘结构实现阶梯料片的抓吸，采用气缸装置来实现伸缩移动。

运动平台40用于承载物体；具体是在加工的过程中承载母片、阶梯料片、半完成的SMT阶梯钢网和完成的SMT阶梯钢网。在本实施例中，运动平台40包括第一运动平台8和第二运动平台9；第一运动平台8用于承载母片；第二运动平台9用于承载阶梯料片。

本实施例的采用飞秒激光制作SMT阶梯钢网的装置还包括Y方向运动模组，运动平台40与Y方向运动模组连接，从而实现沿Y方向运动，具体是沿+Y方向和-Y方向运动。具体的，第一运动平台8和第二运动平台9安装在Y方向运动模组上，可进行±Y方向运动；其中，Y方向的运动行程为±400mm。

扫描振镜系统30、视觉系统10和抓取机构7均与固定板11固定连接。固定板11为挂板，可沿两个方向运动。也即，固定板11用于支撑和移动扫描振镜系统30、视觉系统10和抓取机构7。第一运动平台8和第二运动平台9位于固定板11的下方。在其它实施例中，扫描振镜系统30、视觉系统10和抓取机构7可通过与其它部件连接来实现支撑和移动。

本实施例的采用飞秒激光制作SMT阶梯钢网的装置还包括X方向运动模组和Z方向运动模组。X方向运动模组可左右运动。Z方向运动模组可上下运动。固定板11安装在Z方向运动模组上，可沿±Z方向也即上下方向运动；其中，Z方向的运动行程为±100mm。Z方向运动模组安装在X方向运动模组上，可沿±X方向也即左右方向运动，X方向的运动行程为±800mm。如此，固定板11可带动扫描振镜系统30、视觉系统10和抓取机构7沿X方向和Z方向运动。

结合本实施例的采用飞秒激光制作SMT阶梯钢网的方法对本实施例进行说明；参考图3，该方法包括步骤S1至步骤S9。

步骤S1、切割母片钢片。

扫描振镜系统30通过飞秒激光束切割厚度为0.1mm的母片钢片，在母片钢片上切割出一个指定形状的通孔，得到带有孔位的母片；孔位为通孔。抓取机构7将从母片钢片切割出的中间片挪到废料槽。

步骤S2、切割阶梯料片钢片。

扫描振镜系统30通过飞秒激光束切割厚度为0.12mm的阶梯料片钢片，在阶梯料片钢片上切割出一个指定形状的阶梯料片。抓取机构7将阶梯料片吸附提起。

步骤S3、对母片的孔位进行视觉定位。

视觉系统10也即CCD视觉系统扫描厚度为0.1mm的母片上孔位的位置。

步骤S4、放置及固定阶梯料片。

抓取机构7将真空吸盘吸住的0.12mm阶梯料片从第一运动平台8移动到位于第二运动平台9的0.1mm母片的孔位的上方，并依据视觉系统10的定位将0.12mm阶梯料片放置在第二运动平台9上且刚好位于孔位中。完成0.12mm阶梯料片的放置后，第二运动平台9通过真空吸附来固定0.12mm阶梯料片。

步骤S5、对阶梯料片和母片进行正面点焊。

扫描振镜系统30对0.1mm的母片和0.12mm的阶梯料片的图形拼接边缘进行点焊固定。

步骤S6、对阶梯料片和母片进行正面缝焊，得到半完成的SMT阶梯钢网。

扫描振镜系统30对0.1mm的母片和0.12mm的阶梯料片的图形拼接边缘进行全部缝焊，得到半完成的SMT阶梯钢网。

步骤S7、对半完成的SMT阶梯钢网进行翻面并固定。

在0.1mm母片的正面阶梯图形都焊接完成后，在运动平台上将半完成的SMT阶梯钢网进行翻面并通过真空吸附来固定；具体可以是通过机器翻面，也可以手动翻面。

步骤S8、定位半完成的SMT阶梯钢网的反面焊接路径。

视觉系统10在0.1mm母片的反面制作阶梯图形的位置进行路径的精准定位，得到反面焊接路径。

步骤S9、对半完成的SMT阶梯钢网的反面进行缝焊。

根据视觉系统10得到的反面焊接路径，扫描振镜系统30对0.1mm母片的反面拼接位置进行缝焊，从而得到完成的SMT阶梯钢网。

根据上述可知，将用于制作SMT阶梯钢网的母片钢片和阶梯料片钢片真空吸附在运动平台40上，扫描振镜系统30聚焦飞秒激光束将母片钢片和阶梯料片钢片按照图档切割出带孔位的母片以及阶梯料片，然后通过视觉系统10将阶梯料片与母片的孔位进行对位拼接，由抓取机构7完成放置。运动平台40通过真空吸附将对位拼接的母片和阶梯料片固定。扫描振镜系统30先对拼接材料也即母片和阶梯料片进行点焊固定，然后进行全图形缝焊。在正面所有阶梯图形都焊接完成后，将半完成的SMT阶梯钢网翻面并通过真空固定在运动平台40上。视觉系统10对半完成的SMT阶梯钢网的反面进行定位，找到反面焊接路径。扫描振镜系统30根据反面焊接路径对阶梯拼焊的位置进行缝焊，从而完成SMT阶梯钢网的制作。采用飞秒激光光源来对用于制作SMT阶梯钢网的钢片进行精密扫描切割和扫描焊接，能够实现更好的切割边缘精度以及能够减少焊接的热影响区域，能够大幅提高制作SMT阶梯钢网的精度。通过将切割和焊接一体化，能够实现更有效率地制作SMT阶梯钢网。

本领域的技术人员可以理解实施例方法中的全部或部分流程可以由计算机程序来命令相关的硬件完成，程序可存储于计算机可读取存储介质中，程序在执行时，可包括如各方法实施例的流程。而前述的存储介质包括：ROM或随机存储记忆体RAM、磁碟或者光盘等各种可存储程序代码的介质。

以上内容是结合具体/优选的实施方式对本申请所作的进一步详细说明，不能认定本申请的具体实施只局限于这些说明。对于本申请所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，其还可以对这些已描述的实施方式做出若干替代或变型，而这些替代或变型方式都应当视为属于本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种采用飞秒激光制作SMT阶梯钢网的装置，其特征在于，包括：飞秒激光器、整形单元、光路转折单元、扫描振镜系统、视觉系统、抓取机构和运动平台；

所述整形单元用于对所述飞秒激光器产生的飞秒激光束进行整形；

所述光路转折单元用于将所述飞秒激光器产生的飞秒激光束传播至所述扫描振镜系统；

所述扫描振镜系统用于通过激光切割钢片和通过激光焊接钢片；

所述视觉系统用于进行视觉定位，从而使所述扫描振镜系统可开展切割和焊接；

所述抓取机构用于抓取物体；

所述运动平台用于承载物体。

2.根据权利要求1所述装置，其特征在于：所述整形单元为扩束镜，用于进行扩束和调试所述飞秒激光束的发散角度。

3.根据权利要求1所述装置，其特征在于：所述光路转折单元包括一个或多个反射镜。

4.根据权利要求1所述装置，其特征在于：所述扫描振镜系统包括扫描振镜和扫描场镜；所述扫描场镜安装在所述扫描振镜上。

5.根据权利要求1所述装置，其特征在于：所述抓取机构为可伸缩吸爪盘机构。

6.根据权利要求1所述装置，其特征在于：所述运动平台包括第一运动平台和第二运动平台；所述第一运动平台用于承载母片；所述第二运动平台用于承载阶梯料片。

7.根据权利要求1所述装置，其特征在于：还包括Y方向运动模组；所述运动平台与所述Y方向运动模组连接。

8.根据权利要求1所述装置，其特征在于：还包括固定板；所述固定板可沿两个方向运动；所述扫描振镜系统、所述视觉系统和所述抓取机构均与所述固定板固定连接。

9.根据权利要求8所述装置，其特征在于：还包括X方向运动模组和Z方向运动模组；所述Z方向运动模组与所述X方向运动模组连接；所述固定板与所述X方向运动模组连接。

10.根据权利要求1所述装置，其特征在于：所述飞秒激光器的单脉冲能量为200uJ至300uJ。

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