CN2247070Y

CN2247070Y - 数控激光图形加工系统

Info

Publication number: CN2247070Y
Application number: CN 95227602
Authority: CN
Inventors: 陈光南; 于可; 杨金题; 罗耕星; 李方政; 纪全; 李承杰; 王显忠; 高宏; 孙传香
Original assignee: Institute of Mechanics of CAS
Current assignee: Institute of Mechanics of CAS
Priority date: 1995-12-07
Filing date: 1995-12-07
Publication date: 1997-02-12
Anticipated expiration: 2005-12-07

Abstract

一种用于为冶金、印刷、皮革等行业加工工作版辊的数控激光图形加工系统，包括支撑待制辊并使其转动的转动装置，激光雕刻装置，图形处理装置，控制装置和移动激光刀头的移动装置，在控制装置设置一辊轴转动角度的检测装置，根据检测装置给出的辊轴位置信息和图形处理装置给出的图形信息，通过激光雕刻装置对版辊进行加工，可准确制出没有位移的图形，解决了图形辊幅的闭合问题。

Description

数控激光图形加工系统

本实用新型涉及一种用来在圆辊上进行图形制版的设备，是采用激光进行图形制版的设备，所加工的模版辊可应用于冶金、纺织、皮革、印刷和广告等行业。

为了在纺织品、皮革、金属板、装饰、印刷品上印制各种不同的图形花纹，首先需将这些图案在工作辊上制成模版，传统的工艺首先需照像制版，而后在辊上涂布抗蚀剂(光敏)，干燥后再由酸蚀刻，这种方法不但要求很多工时，而且需在暗室操作，也难以解决辊幅的闭合问题。

近年来，在纺织、印刷业出现了较为先进的金刚石刀雕刻系统，该系统通过使用电脑图形处理系统，可以很方便地生成各种不同图形，然后通过控制金刚石刀头的运动，便可将图形直接快速地刻在工作辊上，但由于其采用的是金刚石刻刀，故仅能对一些质地较软的工作辊进行雕刻。中国专利CN92113223.9公布的一种激光刻花系统较好的解决了以上一些问题，但由于电机工作的稳定性和缺少有效的定位措施使该系统还存在难以保证加工精度、光刻速度和深度不易满足用户要求等问题。

本实用新型的目的在于提供一种加工精度高，适用范围广、对轴辊驱动电机转速稳定性要求不高、并可采用步进方式加工版辊的数控激光图形加工系统。

针对已有激光刻花设备存在的问题，本实用新型进行了一些改进，本实用新型的基本解决方案为：结构上基本上采用了原有装置的几个部分，即一套用于支撑待制辊并使其转动的转动装置；一套激光雕刻装置，它包括可根据电信号发出编码脉冲激光的激光器，将激光引导到辊面并将其聚焦的光学装置，用CCD摄像头成像对所加工辊表面微细结构和加工效果进行放大观测的装置和一套辅助气体吹气装置；一套用来生成待制辊所需的图形，并转换成制图所需的二进制编码点阵，从而传送给控制装置的图形处理装置；但增加了一套根据待制辊的位置信息和从图形处理装置传送来的制图编码信号控制激光雕刻装置的脉冲发射时间和个数的控制装置；一个沿辊轴方向移动所述激光雕刻装置的移动装置。控制装置包含一个根据待制辊转动角度输出电信号至激光雕刻装置以控制其脉冲发射时间和个数的探测装置，探测装置可采用设置在待制辊转动装置的转动部分的旋转编码器。

图1是本实用新型的一个实施例方框图；

图2是本实用新型的一个实施例前侧取的总体透视图；

图3为图2所示实施例的后侧透视图；

图4为本实用新型的另一个示例的方框图。

现结合图1、图2、图3对本实用新型的技术解决方案及实施作一详细介绍：在此实施例中，支撑待制辊1并使其转动的转动装置和移动激光刀头是由一台经改造后的数控机床来实现，转动装置包括主轴驱动装置7、长盘4、托架5及位于其上的心轴3；激光雕刻装置包括光调制器驱动器25，和由谐振腔输出镜17a、全反镜17b、声光调制盒18、聚光腔16、扩束镜19、全反45°传输镜20a、20b构成的激光振荡器11和由全反45°传输镜22、聚焦镜21、可见光全反镜24、CCD成像系统23构成的激光刀头12组成；激光刀头12安装在床身2后侧的拖板6上，激光振荡器11安装在床身2的后侧。图形处理装置采用计算机，使图形生成、更新灵活快速。控制装置包括一计算机，以根据图形处理装置输出的反映制图形状的编码信号控制激光雕刻装置的脉冲发射时间和个数；同时还包括一安装在主轴上可探测主轴转动角度的旋转编码器15，这一探测装置在主轴每转动360度时给图形处理装置发一脉冲，根据此信号控制装置可准确地在辊上建立起图形点阵的起始母线。另外探测装置还可以按所给定的圆周角度等分值N，在主轴每旋转360/N度时，给主控系统发送出一个脉冲信号，为本实用新型提供一个与辊的直径和转速无关而仅准确反映辊的转动情况的定时信号，从而使本实用新型可以在对辊的转动装置要求不高的情况下，在辊的旋转方向实现准确的定位。轴向拖板6及其驱动系统中增装的可精确进行监控定位的光栅尺9和闭环监控驱动系统28构成移动装置。由于增加了光栅尺9和闭环监控驱动系统28，使轴向定位精度可达±10μ。当轴向以步进形式运动时，最小步进长度可达50μ，从而使本设备的高分辨率成为可能。在激光雕刻装置中的聚焦装置中可设置扩束镜19，扩束镜19可以是可变倍数扩束镜，也可以是定倍数扩束镜。

本实用新型的基本工作过程是：先由图形处理装置的计算机27生成待制辊所需的图形，并将其转换为二进制编码点阵的形式后，传送给控制装置计算机26。图形处理计算机27根据图形尺寸和分辨率的要求确定圆周角度的等分值N。当待制辊1转动时，旋转编码器15除在每360度给控制装置计算机26发送一个母线到位信号外，将按每转动360/N度再给计算机发一列脉冲信号做为发射激光脉冲的定时信号。这样在加工中，当辊1转动时，若激光刀头12以步进方式沿辊1轴向运动，则每当激光刀头12步进一步到位后，控置部分计算机26在接到由旋转编码器15传送的母线到位信号后，便根据接下来由旋转编码器15送来的这一列定时信号和图形处理器27处理后发给控制部分计算机26的图形二进制编码点阵信号的乘积，发送给光调制驱动器25一列编码信号，从而使声光调制器18按此编码信号工作，使激光振荡器11产生编码的脉冲激光列，这一列激光经扩束镜19，全反45°传输镜20a、20b22和聚光镜21后，汇聚在辊1表面的预定点上，沿辊1的转动方向加工出一列微坑。随着激光刀头12的不断运动，便在辊1面上形成了以这些圆环形排列的微坑点阵所形成的宏观图形。同样当激光刀头12以匀速连续运动时，便会以螺旋线点阵形式形成宏观图形。

本实用新型的另一个实施例方框图如图4所示，采用了3台激光器29和相同数量的声光调制器25。本实用新型可以采用二台以上的激光器29和相同数量的调制器25，采用多台激光器29时，激光雕刻装置中的聚焦装置中配置有将多路激光汇合为平行光的多光路合束元件，即在激光刀头12内设置合束镜30，多台激光器29输出的激光经合束镜30合束后，经由聚光镜21聚焦到辊面上，当多台调制器25在时序上交替排列时，就可成倍提高加工速度，而当多台调制器25在时序上同步排列时，就可提高能量密度和峰值功率密度，从而提高加工的深度和能力。

本实用新型采用了辊轴探测装置，辊的旋转跟脉冲激光的发射定时是电结合的，可准确制出设有位移的图形，而不依赖于电动机速度的准确度，并且还有效的解决了图形辊幅的闭合问题。

Claims

1、一种用于为冶金、印刷、皮革等行业加工工作版辊的数控激光图形加工系统，包括：

一用于支撑待制辊并使其转动的转动装置；

一套激光雕刻装置，它包含可根据电信号发出编码脉冲激光的激光器，将激光引导到辊面并将其聚焦的光学装置，用CCD摄像头成像对所加工辊表面微细结构和加工效果进行放大观测的装置和一套辅助气体吹气装置；

一套用来生成待制辊所需的图形，并转换成制图所需的二进制编码点阵，从而传送给控制装置的图形处理装置；

一个沿辊轴方向移动所述激光刀头的移动装置，

其特征在于：还包括一套根据待制辊的位置信息和从图形处理装置传送来的制图编码信号控制激光雕刻装置的脉冲发射时间和个数的控制装置；控制装置包含一根据待制辊转动角度输出电信号至激光雕刻装置以控制其脉冲发射时间和个数的探测装置；移动装置配有一监控激光刀头骤焦装置轴向运动位置和定位精度的光栅尺。

2、根据权利要求1所述的数控激光图形加工系统，其特征在于探测装置为旋转编码器，旋转编码器设置在待制辊转动装置的转动部分。

3、根据权利要求1所述的数控激光图形加工系统，其特征在于激光雕刻装置包括一台ND：YAG连续激光器和一个光调制器。

4、根据权利要求1所述的数控激光图形加工系统，其特征在于激光雕刻装置包括二台以上ND：YAG连续激光器和相同数量的光调制器。

5、根据权利要求1或3或4所述的数控激光图形加工系统，其特征在于激光雕刻装置中的聚集装置中包括一可变倍数扩束镜。

6、根据权利要求1或3或4所述的数控激光图形加工系统，其特征在于激光雕刻装置中的聚集装置中包括一定倍数扩束镜。

7、根据权利要求1或4所述的数控激光图形加工系统，其特征在于在激光雕刻装置中配置有将多路激光汇合为平行光的多光路合束元件。