專利名稱：一種新型高效激光刻繪裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種激光刻繪裝置，特別是一種在計(jì)算機(jī)控制下的新型高效激光刻繪裝置。
激光技術(shù)自六十年代問(wèn)世以來(lái)，已被廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防、生物、醫(yī)學(xué)等許多領(lǐng)域。近幾年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)圖形、圖象技術(shù)的不斷發(fā)展，以及精密數(shù)控技術(shù)的日益完善，激光技術(shù)與之結(jié)合而發(fā)展起來(lái)的新興精密激光雕刻、切割技術(shù)將激光加工工業(yè)再一次推上了新臺(tái)階，并以迅猛的勢(shì)頭向前發(fā)展。九三年以來(lái)，我國(guó)先后在武漢、深圳、西安、洛陽(yáng)等地相繼開發(fā)生產(chǎn)了印章雕刻、招牌制作、圖文刻繪等領(lǐng)域的激光雕刻技術(shù)設(shè)備(如中國(guó)專利94218672.9)，使圖案雕刻、切割從根本上擺脫了傳統(tǒng)金屬刀具的束縛，真正意義上實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化?？v觀目前的這些技術(shù)，普遍采用矢量式平板自動(dòng)繪圖儀作為精密數(shù)控機(jī)構(gòu)控制激光刀具的定位、運(yùn)動(dòng)，脈沖序列的產(chǎn)生是通過(guò)繪圖儀的落、抬筆信號(hào)控制激光電源高壓放電的通、斷進(jìn)而控制激光器出光或不出光而實(shí)現(xiàn)的。正是由于這種特點(diǎn)，導(dǎo)致了這些技術(shù)存在以下難以避免的不足第一，采用矢量式繪圖儀用為數(shù)控機(jī)構(gòu)，勢(shì)必使激光刀具運(yùn)動(dòng)受繪圖儀矢量方式繪圖機(jī)理的約束，這種工作方式雖然使激光切割表現(xiàn)出了極高的效率，但是卻使激光雕刻表現(xiàn)出了嚴(yán)重的低效率和極差的加工質(zhì)量。具體來(lái)講就是激光刀具與繪圖筆繪圖時(shí)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)完全相同，使得激光刀具在雕刻一條線段時(shí)須經(jīng)歷五種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)定位在線段的一端并停留一段時(shí)間(約30毫秒)—加速—?jiǎng)蛩佟獪p速—定位在線段的另一端并停留一段時(shí)間(約30毫秒)。線段太短時(shí)激光刀具的移動(dòng)甚至從加速還不能達(dá)到勻速就要減速，激光刀具的這種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)必然導(dǎo)致激光光強(qiáng)在一條雕刻線段上的分布極不均勻而呈現(xiàn)出“凹”字型分布，從而導(dǎo)致雕刻深度嚴(yán)重的不一致，在雕刻印章時(shí)表現(xiàn)為使文字的筆劃邊緣深度過(guò)大，筆劃過(guò)細(xì)，而導(dǎo)致文字的根基不穩(wěn)，繼而導(dǎo)致在長(zhǎng)期的壓引蓋章時(shí)難以保證文字筆劃的相對(duì)位置一致，這種情況是印章雕刻行業(yè)所不能容忍的。另外，由于前述的雕刻方式在雕刻每條線段時(shí)總存在約60毫秒的無(wú)效時(shí)間浪費(fèi)，加之加、減速的時(shí)間浪費(fèi)，使得這種刻繪技術(shù)在雕刻一幅圖案時(shí)浪費(fèi)了許多時(shí)間而表現(xiàn)為嚴(yán)重的低效率。第二，由于激光束脈沖序列的產(chǎn)生是由繪圖儀落、抬筆信號(hào)控制激光電源而實(shí)現(xiàn)的，必然使本應(yīng)連續(xù)工作的激光器不得不頻率很高的反復(fù)起輝，從而使激光電源的故障率大大增高、激光管的壽命大大降低；同時(shí)使激光器的穩(wěn)定性不得不到保障進(jìn)而使雕刻時(shí)的激光光強(qiáng)難以保證一致而影響雕刻質(zhì)量?？傊壳暗耐惣夹g(shù)無(wú)論是從設(shè)備的穩(wěn)定性、使用壽命，還是從雕刻質(zhì)量和雕刻效率來(lái)看都存在著天然的不足。
本實(shí)用新型的目的是提供一種新型高效激光刻繪裝置。在計(jì)算機(jī)控制下，以激光束為刻繪刀具，以激光偏轉(zhuǎn)裝置為激光束的控制器使刻繪圖案自動(dòng)快捷高質(zhì)量的一次成型，克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。
本實(shí)用新型的實(shí)現(xiàn)
以下結(jié)合附圖進(jìn)行說(shuō)明。
附


圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖2為本實(shí)用新型激光偏轉(zhuǎn)裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
如附
圖1所示(注，圖中未畫出排氣系統(tǒng)、步進(jìn)電機(jī)及伺服電路、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、計(jì)算機(jī)控制部分等)，激光器(1)與激光偏轉(zhuǎn)裝置(2)及激光吸收體(3)在一條直線上固定設(shè)置，其中激光偏轉(zhuǎn)裝置(2)固定在支架(9)上，并與固定在滑臂(8)一端的平面反射鏡(4)相對(duì)應(yīng)，平面反射鏡(4)與滑臂(8)呈45°夾角，滑臂(8)上緊配合滑動(dòng)式活連接有滑塊(7)，滑塊(7)上固連有平面反射鏡(5)和聚焦透鏡(6)?；?8)與支架(9)呈緊配合滑動(dòng)式活連接，并沿支架(9)上的導(dǎo)軌(10)做X方向的移動(dòng)，滑塊(7)及其上固連的平面反光鏡(5)和聚焦透鏡(6)(組成激光刀具)沿滑臂(8)做Y方向的移動(dòng)。工作臺(tái)(11)位于支架(9)的下方，起支撐工件的作用。激光器(1)產(chǎn)生的連續(xù)或高重復(fù)頻率的脈沖激光束(18)直接射向固定在支架(9)上的激光偏轉(zhuǎn)裝置(2)。當(dāng)激光偏轉(zhuǎn)裝置(2)未有控制信號(hào)時(shí)，激光束(18)沿原入射方向出射，直接射入激光吸收體(3)(如功率計(jì))；當(dāng)激光偏轉(zhuǎn)裝置(2)收到控制信號(hào)時(shí)，它使激光束(18)相對(duì)于原入射方向偏轉(zhuǎn)θ角射出，并使該偏轉(zhuǎn)的激光束(18)直射到反射鏡(4)上，然后，又通過(guò)反向鏡(5)及聚焦透鏡(6)達(dá)到被刻繪工件。
如附圖2所示，激光偏轉(zhuǎn)裝置(2)(以聲光偏轉(zhuǎn)器為例進(jìn)行說(shuō)明)，主要由聲光介質(zhì)(16)、電-聲換能器(14)(亦稱超聲發(fā)生器)、吸聲(或反射)器(17)、耦合介質(zhì)(15)、電極(13)及電極引線(12)等組成。由激光器(1)射來(lái)的激光束(18)直接射在激光偏轉(zhuǎn)裝置(2)中部的聲光介質(zhì)(16)上，聲光介質(zhì)(16)的下部緊配合粘附有吸聲(或反射)器(17)，聲光介質(zhì)(16)的上部緊配合粘附有耦合介質(zhì)(15)。耦合介質(zhì)(15)上表面的一端與電極引線(12)相連，另一端與電-聲換能器(14)緊配合粘連接，電極(13)粘連于電-聲換能器(14)之上。
激光偏轉(zhuǎn)裝置的工作原理a、聲光介質(zhì)(16)用來(lái)提供聲光相互作用的場(chǎng)所。當(dāng)該介質(zhì)中建立了超聲場(chǎng)時(shí)，它的折射率就會(huì)沿聲波的傳播方向隨時(shí)間或空間按一定的規(guī)律交替變化，當(dāng)激光束(18)通過(guò)它時(shí)，由于激光與超聲場(chǎng)的相互作用，條件適合時(shí)，便使出射光偏轉(zhuǎn)θ角，且將入射能量幾乎全部轉(zhuǎn)換到該出射方向上。b、電-聲換能器(14)用來(lái)將偏轉(zhuǎn)電信號(hào)轉(zhuǎn)換成聲波信號(hào)，并經(jīng)耦合介質(zhì)(15)將聲波傳入聲光介質(zhì)(16)中去。電-聲換能器(14)由計(jì)算機(jī)通過(guò)電極引線(12)發(fā)送電信號(hào)控制。c、吸聲(或反射)器(17)當(dāng)聲波工作在行波狀態(tài)時(shí)，用來(lái)吸收已通過(guò)聲光介質(zhì)(16)的聲波，以阻止該聲波返回聲光介質(zhì)產(chǎn)生干擾；當(dāng)聲波工作在駐波狀態(tài)時(shí)，用來(lái)形成反射聲波而在聲光介質(zhì)(16)中產(chǎn)生聲波駐波。
本實(shí)用新型的激光偏轉(zhuǎn)裝置可以是聲光偏轉(zhuǎn)器，亦可以采用電光偏轉(zhuǎn)器、機(jī)械偏轉(zhuǎn)器或其它種類的偏轉(zhuǎn)器。激光器可以選二氧化碳激光器、釹玻璃激光器、YAG激光器、紅寶石激光器等。平面反射鏡和透鏡根據(jù)激光波長(zhǎng)及光強(qiáng)的不同可以是不同基質(zhì)材料和不同的鍍膜。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)及積極效果①本實(shí)用新型除利用現(xiàn)有技術(shù)(ZL94218672.9L)激光器、反光鏡和透鏡等之外，主要是在光路中增加了激光偏轉(zhuǎn)裝置，使得激光束脈沖序列的產(chǎn)生可通過(guò)數(shù)控部分輸出的控制信號(hào)控制激光偏轉(zhuǎn)元件改變光束傳播方向而實(shí)現(xiàn)，這就使得激光器可在雕刻、切割過(guò)程中保持其原有的工作狀態(tài)，即連續(xù)激光器可始終保持其連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)方式。這就從根本上保證了激光器的壽命和穩(wěn)定性。
②激光器的連續(xù)工作，使得在刻繪同一工件時(shí)光強(qiáng)能保持一致，進(jìn)而提高了刻繪質(zhì)量。
③刻繪光強(qiáng)的一致性使得本實(shí)用新型有可能在計(jì)算機(jī)控制下，采用矢量式繪圖儀作為數(shù)控機(jī)構(gòu)，大大提高刻繪工作效率。
權(quán)利要求1.一種新型高效激光刻繪裝置，主要是在光路中增設(shè)了激光偏轉(zhuǎn)裝置，其特征在于激光器(1)與激光偏轉(zhuǎn)裝置(2)及激光吸收體(3)在一條直線上固定設(shè)置，其中激光偏轉(zhuǎn)裝置(2)固定在支架(9)上，并與固定在滑臂(8)一端的平面反射鏡(4)相對(duì)應(yīng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光刻繪裝置，其特征在于由激光器(1)射來(lái)的激光束(18)直接射在激光偏轉(zhuǎn)裝置(2)中部的聲光介質(zhì)(16)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光刻繪裝置，其特征在于聲光介質(zhì)(16)的下部緊配合粘附有吸聲(或反射)器(17)，聲光介質(zhì)(16)的上部緊配合粘附有耦合介質(zhì)(15)，耦合介質(zhì)(15)的上表面一端與電極引線(12)相連，另一端與電-聲換能器(14)緊配合粘連接。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種新型高效激光刻繪裝置，涉及激光刻繪及計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)。其技術(shù)關(guān)鍵是激光器與激光偏轉(zhuǎn)裝置及激光吸收體在一條直線上固定設(shè)置，將激光偏轉(zhuǎn)裝置固定在支架上，并與固定在滑臂一端的平面反射鏡相對(duì)應(yīng)。本實(shí)用新型通過(guò)控制光路中的激光偏轉(zhuǎn)與否，替代了控制激光器通斷技術(shù)，并與計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)相結(jié)合，大大提高了刻繪工作效率，延長(zhǎng)了激光器的使用壽命，保證了刻繪的質(zhì)量。
文檔編號(hào)B23H7/38GK2252071SQ9524506
公開日1997年4月16日 申請(qǐng)日期1995年12月25日 優(yōu)先權(quán)日1995年12月25日
發(fā)明者曹勇, 溫少華 申請(qǐng)人:曹勇