[發明專利]一種皮秒激光加工設備

在審

• 申請號: 201710918643.8
• 申請日: 2017-09-30
• 公開（公告）號: CN107745188A
• 公開（公告）日: 2018-03-02
• 發明（設計）人: 肖海兵;劉明俊
• 申請（專利權）人: 深圳信息職業技術學院
• 主分類號: B23K26/38
• 分類號: B23K26/38;B23K26/402;B23K26/70;B23K26/08;B23K26/046
• 代理公司: 深圳中一專利商標事務所44237
• 代理人: 官建紅

1.一種皮秒激光加工設備，其特征在于，用于對脆性材料進行激光精密加工，包括皮秒激光振鏡系統、機器視覺系統、控制系統、工作臺、運動系統和運動控制系統；

所述皮秒激光振鏡系統和所述機器視覺系統設置在所述工作臺上方，所述皮秒激光振鏡系統和所述運動系統與所述運動控制系統電性連接，所述運動系統與所述工作臺機械連接，所述皮秒激光振鏡系統、所述機器視覺系統、所述工作臺和所述運動控制系統均與所述控制系統電性連接；

所述工作臺固定脆性材料；所述機器視覺系統實時采集所述脆性材料的圖像數據；所述控制系統對所述圖像數據進行處理分析和顯示，得到加工位置信息；所述運動控制系統根據加工位置信息，控制所述運動系統在X方向、Y方向或Z方向上運動；所述運動系統運動時驅動所述工作臺運動，以調整所述工作臺的位置；所述運動控制系統還控制所述皮秒激光振鏡系統將皮秒激光束聚焦到所述脆性材料上的加工位置，對所述脆性材料進行激光掃描加工。

2.如權利要求1所述的皮秒激光加工設備，其特征在于，所述皮秒激光振鏡系統包括皮秒激光器、光路系統、振鏡系統和自聚焦系統，所述光路系統包括至少一個反射鏡，所述振鏡系統包括X方向掃描鏡和Y方向掃描鏡，所述自聚焦系統包括至少一個聚焦透鏡；

所述光路系統設置在所述皮秒激光器的出光側，所述振鏡系統設置在所述光路系統的出光側，所述自聚焦系統設置在所述振鏡系統的出光側，所述皮秒激光器與所述控制系統電性連接，所述X方向掃描鏡和所述Y方向掃描鏡均與所述運動控制系統電性連接，所述機器視覺系統設置在所述振鏡系統一側并跟隨所述振鏡系統運動；

所述控制系統控制所述皮秒激光器啟動并發射所述皮秒激光束；所述光路系統將所述皮秒激光束反射至所述振鏡系統；所述運動控制系統控制所述X方向掃描鏡在X方向上運動、控制所述Y方向掃描鏡在Y方向上運動；所述X方向掃描鏡和所述Y方向掃描鏡將所述皮秒激光束反射到所述自聚焦系統；所述自聚焦系統將所述皮秒激光束聚焦到所述脆性材料，以在X-Y平面內對所述脆性材料進行激光掃描加工。

3.如權利要求2所述的皮秒激光加工設備，其特征在于，所述光路系統包括沿所述皮秒激光束的傳播方向依次設置的擴束鏡、第一反射鏡、第二反射鏡、第三反射鏡、第四反射鏡、X方向平移機構和Z方向升降機構；

所述擴束鏡設置在所述皮秒激光器的出光側，所述皮秒激光器、所述擴束鏡、所述第一反射鏡和所述第二反射鏡的相對位置固定且均密封安裝，所述第三反射鏡設置在所述X方向平移機構上，所述第四反射鏡設置在所述Z方向升降機構上，所述第三反射鏡、所述第四反射鏡、所述X方向平移機構和所述Z方向升降機構設置于同一密封空間中，所述X方向平移機構和所述Z方向升降機構均與所述運動控制系統電性連接；

所述擴束鏡對所述皮秒激光束進行擴束，擴束后的所述皮秒激光束經所述第一反射鏡、所述第二反射鏡、所述第三反射鏡和所述第四反射鏡依次反射至所述振鏡系統；所述運動控制系統控制所述X方向平移機構運動，驅動所述第三反射鏡在X方向上平移；所述運動控制系統還控制所述Z方向升降機構運動，驅動所述第四反射鏡在Z方向上升降。

4.如權利要求3所述的皮秒激光加工設備，其特征在于，所述光路系統還包括光閘、第一保護鏡和第二保護鏡，所述光閘設置在所述皮秒激光器的出光側和所述擴束鏡之間，所述第一保護鏡設置在所述第二反射鏡的出光側，所述第二保護鏡設置在所述第三反射鏡的入光側，所述光閘與所述運動控制系統電性連接；

所述運動控制系統控制所述光閘改變所述皮秒激光束的發射光路，使所述皮秒激光束發射至所述擴束鏡或偏離所述擴束鏡；所述第一保護鏡阻擋灰塵落入所述第二反射鏡，所述第二保護鏡阻擋灰塵落入所述第三反射鏡。

5.如權利要求1所述的皮秒激光加工設備，其特征在于，所述皮秒激光加工設備還包括與所述控制系統電性連接的上料系統、物料移載系統、裂片系統和下料系統，所述上料系統、所述物料移載系統、所述裂片系統和所述下料系統均包括工業機械人模組；

所述上料系統將所述脆性材料運送至所述工作臺一側等待激光掃描加工；所述物料移載系統將所述工作臺一側的脆性材料移送至所述工作臺進行激光掃描加工，在完成加工時，將所述脆性材料移送至所述裂片系統；所述裂片系統對完成加工的所述脆性材料進行主料和殘料分離；所述下料系統將分離后的所述主料和所述殘料移出所述工作臺。