一種三維激光雕刻機的控制系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于激光設備領域，尤其涉及一種三維激光雕刻機的控制系統。
【背景技術】
[0002]傳統的激光加工系統，如激光打標機、激光切割機等，多應用于平面加工領域。通常使用振鏡或者機械導軌實現二維掃描，而對激光三維加工技術的研究很少。工業中，常用導軌來實現Z方向的移動，具有加工范圍大的優點。但是，高速激光三維加工應用領域，由于導軌的速度慢、實時性差，無法滿足新的生產需求，亟需一種全新的系統設計。
【發明內容】
[0003]為了克服上述技術問題，本發明的目的旨在提供一種三維激光雕刻機的控制系統，其實現了對加工件的三維雕刻，且加工速度快、效率高和工作可靠穩定。
[0004]為了實現上述技術目的，本發明所采取的技術方案如下:
[0005]—種三維激光雕刻機的控制系統，包括三維激光光路系統單元、DSP控制單元以及計算機控制單元；
[0006]進一步，所述三維激光光路系統單元包括全反鏡、調制器、激光器、半反鏡、動態聚焦鏡、二維掃描振鏡組以及平場聚焦鏡；其中，所述全反鏡、調制器、激光器、半反鏡、動態聚焦鏡、二維掃描振鏡組、平場聚焦鏡依照順序串接形成三維激光的光路系統單元；所述二維掃描振鏡組控制激光光束在加工件表面的X軸方向和Y軸方向，動態聚焦鏡控制激光光束焦點在一定范圍Z軸的方向掃描；
[0007]進一步，所述DSP控制單元包括一基于PCI總線的掃描控制卡和存儲器；所述掃描控制卡分別和三維激光掃描單元、計算機控制單元電性連接，且其可接收計算機控制單元的控制指令來對二維掃描振鏡組、動態聚焦鏡和激光束進行三維實時控制；
[0008]進一步，所述計算機控制單元加載有激光三維加工圖紙，實現對三維激光掃描單元的控制。
[0009]進一步，所述全反鏡鍍有基頻光全反膜層。
[0010]進一步，所述調制器為聲光調制開關。
[0011]進一步，所述激光器為半導體栗浦固體激光器DPL。
[0012]進一步，所述二維掃描振鏡組采用德國SCANLAB公司的hurrySCANOlO型號的二維掃描振鏡組。
[0013]進一步，所述動態聚焦鏡采用德國SCANLAB公司的var1SCAN@20型號的動態聚焦
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[0014]進一步，所述掃描控制卡采用德國SCANLAB公司的RTC4型號掃描控制卡。
[0015]本發明的有益效果:本發明通過高速掃描的二維掃描振鏡組、半導體栗浦固體激光器DPL、動態聚焦鏡、平場聚焦鏡燈等系統硬件的相互配合，尤其二維掃描振鏡組以1m/s的速度對加工工件的X和Y軸的掃描，動態聚焦鏡對加工工件的Z軸掃描，實現了激光三維雕刻機能夠快速工作，提高了工作效率。
【附圖說明】
[0016]圖1是本發明控制系統的結構連接框圖；
[0017]圖2是本發明的三維激光光路系統單元結構連接圖；
【具體實施方式】
[0018]如圖1所示，三維激光雕刻機的控制系統，包括三維激光光路系統單元、DSP控制單元以及計算機控制單元。
[0019]如圖1和圖2所示，三維激光光路系統單元包括全反鏡10、調制器20、激光器30、半反鏡40、動態聚焦鏡50、二維掃描振鏡組60以及平場聚焦鏡70 ;其中，全反鏡10、調制器20、激光器30、半反鏡40、動態聚焦鏡50、二維掃描振鏡組60、平場聚焦鏡70依照順序串接形成三維激光的光路系統單元。
[0020]本發明的全反鏡鍍有基頻光全反膜層，提高了光源輸入轉換效率。
[0021]本發明的調制器20為聲光調制開關，其可以在很短時間內獲得高峰值的功率脈沖。本發明采用0S2141-B型號的聲光調制器。
[0022]本發明的激光器30采用半導體栗浦固體激光器DPL，其具有高功率輸出，穩定可靠，體積小和重量輕的特點。
[0023]本發明動態聚焦鏡50采用德國SCANLAB公司的var1SCAN@20型號，其由兩組透鏡組成，一組是負透鏡，另一組是正透鏡。激光光束從負透鏡端入射被擴束后，再經正透鏡聚焦，然后出射。本發明采用1.06 μ m波長的動態聚焦鏡。
[0024]二維掃描振鏡組60是由兩個振鏡組成的，這兩個振鏡分別控制X方向、Y方向掃描。當振鏡轉動一個微小的角度，激光焦點相應快速地沿著直線移動一段距離。振鏡的振動速度，即激光束掃描速度由計算機精確控制。本發明的二維掃描振鏡組采用德國SCANLAB公司的hurrySCANOlO型號的二維掃描振鏡組。hurrySCANOlO的二維掃描振鏡組振鏡光圈，即接受的入射激光束的最大光斑直徑，是10_。連續的最大入射激光功率密度不能超過500W/cm2，鏡面對波長為1.06 μm的光線的反射率平均大于99.5%。二維掃描振鏡組控制有效的信號為時鐘信號、同步信號和校正信號三組，由DSP控制單元的RTC4卡提供。hurrySCANilO的振鏡最快跳轉速度為100rad/s，振鏡最大偏轉角度為±0.36rad，振鏡控制電路為16位AD。經單位換算振鏡最快跳轉速度約為24m/s，掃描范圍170*170_2，焦面掃描精度約為2.5um。振鏡的掃描速度是傳統機械導軌所無法比擬的，因此，高速掃描極大的提高了加工效率。
[0025]DSP控制單元包括一基于PCI總線的掃描控制卡和存儲器；所述掃描控制卡分別和三維激光掃描單元、計算機控制單元電性連接，且其可接收計算機控制單元的控制指令來對二維掃描振鏡組、動態聚焦鏡和激光束進行三維實時控制。其中，掃描控制卡采用德國SCANLAB公司的RTC4型號掃描控制卡。
[0026]計算機控制單元加載有激光三維加工圖紙，實現對三維激光掃描單元的控制。計算機通過PCI總線和RTC4卡進行實時通訊，將控制信號傳遞給激光器30、動態聚焦鏡50和二維掃描振鏡組60。
[0027]上述所列具體實現方式為非限制性的，對本領域的技術人員來說，在不偏離本發明范圍內，進行的各種改進和變化，均屬于本發明的保護范圍。
【主權項】
1.一種三維激光雕刻機的控制系統，其特征在于:包括三維激光光路系統單元、DSP控制單元以及計算機控制單元； 所述三維激光光路系統單元包括全反鏡、調制器、激光器、半反鏡、動態聚焦鏡、二維掃描振鏡組以及平場聚焦鏡；其中，所述全反鏡、調制器、激光器、半反鏡、動態聚焦鏡、二維掃描振鏡組、平場聚焦鏡依照順序串接形成三維激光的光路系統單元；所述二維掃描振鏡組控制激光光束在加工件表面的X軸方向和Y軸方向，動態聚焦鏡控制激光光束焦點在一定范圍Z軸的方向掃描； 所述DSP控制單元包括一基于PCI總線的掃描控制卡和存儲器；所述掃描控制卡分別和三維激光掃描單元、計算機控制單元電性連接，且其可接收計算機控制單元的控制指令來對二維掃描振鏡組、動態聚焦鏡和激光束進行三維實時控制； 所述計算機控制單元加載有激光三維加工圖紙，實現對三維激光掃描單元的控制。2.根據權利要求1所述的一種三維激光雕刻機的控制系統，其特征在于:所述全反鏡鍍有基頻光全反膜層。3.根據權利要求1所述的一種三維激光雕刻機的控制系統，其特征在于:所述調制器為聲光調制開關。4.根據權利要求1所述的一種三維激光雕刻機的控制系統，其特征在于:所述激光器為半導體栗浦固體激光器DPL。5.根據權利要求1所述的一種三維激光雕刻機的控制系統，其特征在于:所述二維掃描振鏡組采用德國SCANLAB公司的hurrySCANOlO型號的二維掃描振鏡組。6.根據權利要求1所述的一種三維激光雕刻機的控制系統，其特征在于:所述動態聚焦鏡采用德國SCANLAB公司的Var1SCAN@20型號的動態聚焦鏡。7.根據權利要求1所述的一種三維激光雕刻機的控制系統，其特征在于:所述掃描控制卡采用德國SCANLAB公司的RTC4掃描控制卡。
【專利摘要】本發明屬于激光設備領域，尤其涉及一種三維激光雕刻機的控制系統，其包括三維激光光路系統單元、DSP控制單元以及計算機控制單元。所述三維激光光路系統單元包括全反鏡、調制器、激光器、半反鏡、動態聚焦鏡、二維掃描振鏡組以及平場聚焦鏡；其中，所述全反鏡、調制器、激光器、半反鏡、動態聚焦鏡、二維掃描振鏡組、平場聚焦鏡依照順序串接形成三維激光的光路系統單元；所述DSP控制單元包括一基于PCI總線的掃描控制卡和存儲器；所述掃描控制卡分別和三維激光掃描單元、計算機控制單元電性連接。其實現了對加工件的三維雕刻，且加工速度快、效率高和工作可靠穩定。
【IPC分類】B23K26/362, B23K26/064, B23K26/046, B23K26/70, B23K26/082
【公開號】CN105149792
【申請號】CN201510577492
【發明人】劉喜生, 曾強, 晁霞, 黃艷, 黃亞平
【申請人】深圳市生生電子設備有限公司
【公開日】2015年12月16日
【申請日】2015年9月11日