[發明專利]雙工作臺驅動激光加工機及其加工方法

有效

• 申請號: 201010198930.4
• 申請日: 2010-06-12
• 公開（公告）號: CN101870039A
• 公開（公告）日: 2010-10-27
• 發明（設計）人: 孟凡輝;許志偉;宋波;張孝其;趙志偉;高愛梅;劉紅英;王定臨
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第四十五研究所
• 主分類號: B23K26/36
• 分類號: B23K26/36;B23K26/42;B23K26/08;B23K26/06
• 代理公司: 石家莊新世紀專利商標事務所有限公司 13100
• 代理人: 張貳群

1.一種雙工作臺驅動激光加工機，其特征在于具有以下機械結構：第一工作臺、第二工作臺、激光束傳遞裝置(LBDS)、真空吸附承片臺和圖像采集裝置；

第一工作臺，即二維掃描振鏡組件(3)，其結構具有：第一反射鏡(31)、第二反射鏡(32)，它和遠心f-θ透鏡(33)和支撐框架(34)；

第二工作臺，即XYZ三維工作臺；

激光束傳遞裝置(LBDS)(4)，由激光器(41)、激光束擴束鏡(42)和其它光學轉向鏡組成，它和振鏡組件(3)通過光學耦合方式物理連接；

真空吸附承片臺(1)，安裝于Y向工作臺(102)上，跟隨XY工作臺(10)在水平面內移動，用以完成工件(2)的定位和吸附；工件(2)位于振鏡組件(3)的遠心f-θ透鏡(33)的下方；

圖像采集裝置(8)，具有CMOS圖像傳感器(81)、2X放大物鏡(82)和LED環形照明光源(83)；

振鏡組件(3)和圖像采集裝置(8)均裝在Z向工作臺(103)上。

2.根據權利要求1所述的雙工作臺驅動激光加工機，其特征在于所述的XYZ三維工作臺具有十字疊裝式XY工作臺(10)及其上面的Z向工作臺(103)；十字疊裝式XY工作臺(10)即兩維導軌式工作臺，設有絲杠導軌結構，利用永磁同步電機(PMSM)驅動、絲杠傳動、滑動導軌導向完成旋轉運動到直線運動的轉換，并通過兩條開放式光柵尺(119)進行位置測量和構成全閉環定位控制。

3.根據權利要求1或2所述的雙工作臺驅動激光加工機，其特征在于所述的真空吸附承片臺具有承片臺基座(12)、承片臺基板(13)和承片臺外框(14)，承片臺外框中間為蜂窩板(16)，蜂窩板的真空腔通過彈簧軟管與吸塵器連接，工件(2)通過膠帶(29)粘接在工件框架(28)上，真空吸附機械手放置于蜂窩板上，并設有微型導桿氣缸(19)、固定板(17)、夾緊板(18)和圓柱定位銷(27)組成的氣動卡具工件機械定位機構。

4.根據權利要求1、2或3所述的雙工作臺驅動激光加工機的加工方法，其特征在于分為P1非對位加工或P2對位加工兩種情形，兩種情形可以基于統一的仿射變換模型，將工件坐標空間映射到加工坐標空間，即第一工作臺加工坐標(x_s，y_s)和第二工作臺加工坐標(x_t，y_t)，從而將CAD數據圖案轉移至工件，使加工后的圖形特征位置誤差控制在理想精度范圍內；所述的仿射變換模型，可用一個仿射變換矩陣表示，待定參數a₁₁、a₁₂、a₁₃、a₂₁、b₁₃和b₂₃除表征了剛體定位平移、旋轉分量信息外，還建模了工件自身縮放、切變兩種變形誤差信息；工件坐標經過CAD/CAM數據處理模塊(6)處理后得到的第一工作臺各振鏡掃描網格單元數據坐標(u_s，v_s)，到第一工作臺加工坐標(x_s，y_s)和第二工作臺加工坐標(x_t，y_t)的映射關系為：

xs-xt=a11us+a12vs+b13+cam_xoffset+a11(0.5+m)Du+a12(0.5+n)Dvys-yt=a21us+a22vs+b23+cam_yoffset+a21(0.5+m)Du+a22(0.5+n)Dv]]>

在確保振鏡掃描加工坐標(x_s，y_s)局域性的前提條件下，第一工作臺和第二工作臺可以統一協調控制，也可以單獨控制。