[實用新型]激光雕刻切割機自動實時調焦裝置

無效

• 申請號: 200920086637.1
• 申請日: 2009-06-12
• 公開（公告）號: CN201456866U
• 公開（公告）日: 2010-05-12
• 發明（設計）人: 田承新
• 申請（專利權）人: 武漢眾泰數碼光電設備有限公司
• 主分類號: B44B1/00
• 分類號: B44B1/00;B23K26/04;B23K26/08;B23K26/36;G05B19/042
• 代理公司: 武漢帥丞知識產權代理有限公司 42220
• 代理人: 朱必武

技術領域

本實用新型涉及一種激光雕刻切割設備，特別是涉及一種激光雕刻切割機自動實時調焦裝置。

背景技術

現有普通激光雕刻切割設備，X、Y軸的二維加工只能對工件的某一平面進行加工，如果表面不平度大于±0.5毫米，就會使焦點離開工件表面，大大降低了激光加工點的功率密度，使加工質量下降甚至加工失敗；而三維激光加工一般需要預先設計三維數據模型，設計三維數據模型需要成本昂貴的設備，人工設計難度大，時間長，效率低，且如果在批量加工時工件的外形誤差過大也會使加工失敗。

而現有的自動對焦激光雕刻切割設備有兩類，一類是接觸式方式，如專利號為CN00205163X的一種激光雕刻機的自動對焦構造，主要是在激光雕刻筆的筆座上垂直設立一電子式探針，該電子探針設為頂部具有凸緣的適當長度的圓管，圓管上下段各設有一凹環，供筆車座上的定位柱卡摯定位，而圓管端面的圓心處設有開孔，供內部二段式的電子感測棒突伸于外，籍由Z軸帶動的平臺電動上升，使加工物件表面接觸到探針，并依軟件所存儲的鏡片焦距，計算后下降至聚焦面即完成自動對焦，且電子探針在工作時可向上收合，不致觸碰到工作物。但這種設備只能對平面工件進行靜態對焦，使用受到局限。

另一類為非接觸式CCD方式，如專利號為CN200710067504.5的一種仿形種激光加工方法，屬于激光加工領域，該方法利用CCD激光位移傳感器來探測激光頭與被加工件之間的距離，生成被雕刻材料三維地形圖，通過PID控制算法來控制激光頭的位置，確保激光的焦點落在被加工件的表面，實現對異型材料進行激光切割和雕刻。以及一種激光雕刻機，包括機架，激光頭，與激光頭連接的X軸，Y軸飛行機構，與工作表面垂直的Z軸驅動機構，CCD激光位移傳感器以及用與控制仿形雕刻的上為控制器。本發明提供一種能夠實現動態調焦，在雕刻過程中實時調焦，實現異型平面雕刻的仿形激光雕刻加工方法及其激光雕刻機。但此方法為用CCD采集圖象數據由電腦軟件計算三維數據后進行加工，屬于仿形加工需要高像數CCD和電腦和PID控制算法，成本高，使用時不能脫離電腦，現在廣泛使用的脫機激光雕刻切割機使用不便，另外，由于激光頭上增加電機和升降機構增加了激光頭的質量，對運動速度和精度會有很大影響。

發明內容

本實用新型的目的是提供一種激光雕刻切割機自動實時調焦裝置，采用此裝置的激光雕刻切割機能在雕刻切割工作過程中無接觸地自動實時檢測激光頭與被加工物件的距離，并實時調整激光頭與被加工物件之間的距離，不需要預先設計三維數據模型，能動態的對不平工件和異形工件進行三維激光雕刻切割加工，加工速度快，精度高。

為了達到上述目的，本實用新型的激光雕刻切割機自動實時調焦裝置，包括機架、工作平臺、X軸直線單元、Y軸直線單元、z軸直線單元和聚焦頭，其特征在于：還包括超聲波傳感器和DSP控制系統；

Y軸直線單元的導軌安裝在機架上，X軸直線單元與Y軸直線單元垂直，X軸直線單元的導軌與Y軸直線單元的滑塊連接，聚焦頭與X軸直線單元的滑塊連接，超聲波傳感器通過連接板固定安裝在聚焦頭上，z軸直線單元的軸承座固定安裝在機架上，z軸直線單元的螺帽與工作平臺連接，DSP控制系統通過數據線與超聲波傳感器、z軸直線單元的電動機連接。

所述的z軸直線單元包括電動機、絲桿、螺帽和軸承座，軸承座在絲桿兩端與絲桿滑動連接，螺帽在絲桿上與絲桿采用螺紋滑動連接，電動機的輸出軸與絲桿連接，電動機為步進電機或伺服電機。

所述的機架為金屬結構件，是整個激光雕刻切割機的支撐連接件。

所述的超聲波傳感器為非接觸式超聲波測距傳感器，它能實時測量出被加工物件表面與聚焦頭之間的距離，并把所測得的數據傳送給DSP控制系統。

所述的聚焦頭包括聚焦鏡座、聚焦鏡筒和連接板，聚焦鏡座連接在X軸直線運動單元的滑塊上，聚焦鏡筒安裝在聚焦鏡座下部，連接板固定在聚焦鏡筒上，連接板的作用是用來連接聚焦頭與超聲波傳感器，聚焦鏡筒還用于安裝聚焦鏡片。

所述的工作平臺為被加工件的承載平臺，工作時，被加工件置于工作平臺上。