激光能量控制系統(tǒng)及激光切割的制造方法
【專利摘要】一種激光能量控制系統(tǒng)，包括偏振選擇器、偏振衰減片組及多位氣缸；偏振選擇器用于調(diào)節(jié)P偏振激光與S偏振激光的比率；偏振衰減片組包括多個(gè)分別設(shè)于多位氣缸上的具有不同衰減倍率區(qū)間的偏振衰減片、形成衰減能力逐漸變大的連續(xù)衰減倍率區(qū)間，且相鄰兩偏振衰減片的衰減倍率區(qū)間存在重疊；多位氣缸可以沿垂直于通過(guò)偏振選擇器的激光光束的傳播方向運(yùn)動(dòng)；當(dāng)激光光束通過(guò)偏振選擇器后，得到不同比率的P偏振激光與S偏振激光，多位氣缸運(yùn)動(dòng)，使得P偏振激光可以從連續(xù)衰減區(qū)間任一衰減倍率處透過(guò)，S偏振激光被偏振衰減片組反射。本實(shí)用新型還提供一種包含上述激光能量控制系統(tǒng)的激光切割機(jī)，得到既能實(shí)現(xiàn)工作功率恒定又能實(shí)現(xiàn)工作功率連續(xù)的激光切割機(jī)。
【專利說(shuō)明】 激光能量控制系統(tǒng)及激光切割機(jī)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及激光加工【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種激光能量控制系統(tǒng)及激光切割機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的激光切割機(jī)通常包括激光器、光路系統(tǒng)、振鏡掃描系統(tǒng)以及激光聚焦系統(tǒng)。激光器輸出的激光光束依次傳輸至光路系統(tǒng)、振鏡掃描系統(tǒng)以及激光聚焦系統(tǒng)，并被激光聚焦系統(tǒng)聚焦成小光斑。振鏡掃描系統(tǒng)利用小光斑對(duì)待切割工件進(jìn)行切割。由于激光器的工作電壓和環(huán)境溫度的波動(dòng)，導(dǎo)致激光器輸出的功率不恒定，從而導(dǎo)致聚焦形成的小光斑的功率不恒定(即工作功率不恒定)，進(jìn)而導(dǎo)致傳統(tǒng)的激光切割機(jī)不能滿足高精度的切割要求。
[0003]此外，激光器自身的輸出功率是非連續(xù)的(調(diào)節(jié)激光器的輸出功率時(shí)，調(diào)劑前的功率與調(diào)節(jié)后的功率之間的最小差值為激光器自身固有的單位刻度)，很難根據(jù)實(shí)際情況，選擇任意功率值來(lái)進(jìn)行切割。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]基于此，有必要提供一種既能實(shí)現(xiàn)工作功率恒定又能實(shí)現(xiàn)工作功率連續(xù)的激光能量控制系統(tǒng)及激光切割機(jī)。
[0005]一種激光能量控制系統(tǒng)，包括偏振選擇器、偏振衰減片組以及多位氣缸；
[0006]所述偏振選擇器用于將通過(guò)的激光光束調(diào)節(jié)為具有不同比率的P偏振激光與S偏振激光；
[0007]所述偏振衰減片組包括多個(gè)具有不同衰減倍率區(qū)間的偏振衰減片，多個(gè)具有不同衰減倍率區(qū)間的偏振衰減片分別設(shè)于所述多位氣缸的不同承載位上、形成衰減能力逐漸變大的連續(xù)衰減倍率區(qū)間，且所述偏振衰減片組中的相鄰兩偏振衰減片的衰減倍率區(qū)間存在
重疊；
[0008]所述多位氣缸可以沿垂直于通過(guò)所述偏振選擇器的激光光束的傳播方向運(yùn)動(dòng)；
[0009]當(dāng)激光光束通過(guò)所述偏振選擇器后，得到不同比率的P偏振激光與S偏振激光，所述多位氣缸沿垂直于通過(guò)所述偏振選擇器的激光光束的傳播方向運(yùn)動(dòng)，使得所述P偏振激光可以從所述連續(xù)衰減區(qū)間任一衰減倍率處透過(guò)，所述S偏振激光被所述偏振衰減片組反射。
[0010]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述偏振衰減片組包括3片具有不同衰減倍率區(qū)間的偏振衰減片，分別為第一偏振衰減片、第二偏振衰減片及第三偏振衰減片；
[0011]所述第一偏振衰減片、所述第二偏振衰減片及所述第三偏振衰減片的衰減倍率區(qū)間分別為O?0.35,0.30?0.80及0.70?1.00 ;
[0012]所述第一偏振衰減片、所述第二偏振衰減片及所述第三偏振衰減片兩兩平行設(shè)置，且所述第一偏振衰減片、所述第二偏振衰減片及所述第三偏振衰減片均與所述多位氣缸的運(yùn)動(dòng)方向成45度角。
[0013]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述偏振選擇器為半波片。
[0014]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述激光能量控制系統(tǒng)還包括光收集器，所述光收集器用于收集被所述偏振衰減片組反射的S偏振激光。
[0015]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述多位氣缸為多位電池閥控制氣缸。
[0016]一種激光切割機(jī)，包括激光器、光學(xué)傳導(dǎo)系統(tǒng)、振鏡掃描系統(tǒng)、激光聚焦系統(tǒng)以及上述的激光能量控制系統(tǒng)；
[0017]所述激光器射出的激光光束依次傳輸至所述激光能量控制系統(tǒng)、所述光學(xué)傳導(dǎo)系統(tǒng)、所述振鏡掃描系統(tǒng)以及所述激光聚焦系統(tǒng)，并經(jīng)所述激光聚焦系統(tǒng)聚焦成光斑，所述振鏡掃描系統(tǒng)利用所述光斑進(jìn)行切割；
[0018]其中，當(dāng)激光光束通過(guò)所述偏振選擇器后，得到的P偏振激光從所述連續(xù)衰減區(qū)間任一衰減倍率處透過(guò)，并傳輸至所述光學(xué)傳導(dǎo)系統(tǒng)。
[0019]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述光學(xué)傳導(dǎo)系統(tǒng)包括第一反射鏡、擴(kuò)束鏡以及第二反射鏡，經(jīng)所述激光能量控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)后的激光光束依次傳輸至所述第一反射鏡、擴(kuò)束鏡以及
第二反射鏡。
[0020]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述激光器為綠光激光器。
[0021]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述激光器射出的激光光束的波長(zhǎng)為532nm。
[0022]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述激光切割機(jī)還包括用于抓取待切割件的坐標(biāo)的CCD定位系統(tǒng)，所述CCD定位系統(tǒng)與所述振鏡掃描系統(tǒng)配合使用，確保待切割件的切割位置的自動(dòng)化定位。
[0023]上述激光切割機(jī)工作時(shí)，當(dāng)因激光器輸出的功率不恒定而到導(dǎo)致工作功率不恒定時(shí)，可以驅(qū)動(dòng)多位氣缸使得P偏振激光從連續(xù)衰減區(qū)間的某一衰減倍率處透過(guò)，以得到恒定工作功率。當(dāng)通過(guò)調(diào)整激光器自身的刻度不能得到某一特定功率的激光光束時(shí)，可以驅(qū)動(dòng)多位氣缸使得P偏振激光從連續(xù)衰減區(qū)間的某一衰減倍率處透過(guò)，得到特定功率的工作功率，從而使得上述激光切割機(jī)能實(shí)現(xiàn)工作功率連續(xù)。因此，上述激光切割機(jī)既能實(shí)現(xiàn)工作功率恒定又能實(shí)現(xiàn)工作功率連續(xù)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1為一實(shí)施方式的激光切割機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖2為圖1中的激光能量控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]為了便于理解本實(shí)用新型，下面將參照相關(guān)附圖對(duì)本實(shí)用新型的激光切割機(jī)進(jìn)行更全面的描述。附圖中給出了本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例。但是，本實(shí)用新型可以以許多不同的形式來(lái)實(shí)現(xiàn)，并不限于本文所描述的實(shí)施例。相反地，提供這些實(shí)施例的目的是使對(duì)本實(shí)用新型的公開內(nèi)容的理解更加透徹全面。
[0027]需要說(shuō)明的是，當(dāng)元件被稱為“固定于”另一個(gè)元件，它可以直接在另一個(gè)元件上或者也可以存在居中的元件。當(dāng)一個(gè)元件被認(rèn)為是“連接”另一個(gè)元件，它可以是直接連接到另一個(gè)元件或者可能同時(shí)存在居中元件。[0028]除非另有定義，本文所使用的所有的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語(yǔ)與屬于本實(shí)用新型的【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中在本實(shí)用新型的說(shuō)明書中所使用的術(shù)語(yǔ)只是為了描述具體的實(shí)施例的目的，不是旨在于限制本實(shí)用新型。本文所使用的術(shù)語(yǔ)“及/或”包括一個(gè)或多個(gè)相關(guān)的所列項(xiàng)目的任意的和所有的組合。
[0029]如圖1及圖2所示，一實(shí)施方式中的激光切割機(jī)10，包括激光器100、激光能量控制系統(tǒng)200、光學(xué)傳導(dǎo)系統(tǒng)300、振鏡掃描系統(tǒng)400、激光聚焦系統(tǒng)500以及CXD (ChargeCoupled Device,電荷藕合器件)定位系統(tǒng)600。激光切割機(jī)10用于切割放置于真空吸附系統(tǒng)20上的待切割件30。
[0030]在本實(shí)施方式中，激光器100為綠光激光器，其射出的激光光束40的波長(zhǎng)為500?570nm。激光光束40的波長(zhǎng)對(duì)于后續(xù)聚焦得到的光斑的直徑大小以及光斑的功率密度很重要。進(jìn)一步，射出的激光光束40的波長(zhǎng)優(yōu)選為532nm，聚焦得到的光斑的直徑為微米量級(jí)，光斑的功率密度的大于IOKM瓦每平方米。
[0031]激光能量控制系統(tǒng)200包括偏振選擇器210、偏振衰減片組220、多位氣缸230以及光收集器240。
[0032]偏振選擇器210用于將通過(guò)偏振選擇器210的激光光束40調(diào)節(jié)為具有不同比率的P偏振激光與S偏振激光。當(dāng)激光光束40通過(guò)偏振選擇器210后，即得到不同比率的P偏振激光與S偏振激光。P偏振激光可以透光偏振衰減片組220，而S偏振激光將被偏振衰減片組220反射。在本實(shí)施方式中，偏振選擇器210為半波片。
[0033]偏振衰減片組220包括多個(gè)具有不同衰減倍率區(qū)間的偏振衰減片，多個(gè)具有不同衰減倍率區(qū)間的偏振衰減片分別設(shè)于多位氣缸230的不同承載位上。設(shè)于多位氣缸上的多個(gè)具有不同衰減倍率區(qū)間的偏振衰減片形成衰減能力逐漸變大的連續(xù)衰減倍率區(qū)間，且偏振衰減片組220中的相鄰兩偏振衰減片的衰減倍率區(qū)間存在重疊部分。
[0034]多位氣缸230可以沿垂直于通過(guò)偏振選擇器210的激光光束40的傳播方向運(yùn)動(dòng)，也即多位氣缸230的運(yùn)動(dòng)方向與激光光束40的傳播方向垂直。在本實(shí)施方式中，多位氣缸230為多位電池閥控制氣缸。多位氣缸230的承載位的數(shù)目為三個(gè)。偏振衰減片組220包括三個(gè)具有不同衰減倍率區(qū)間的偏振衰減片，分別為第一偏振衰減片222、第二偏振衰減片224及第三偏振衰減片226。第一偏振衰減片222、第二偏振衰減片224及第三偏振衰減片226的衰減倍率區(qū)間分別為O?0.35,0.30?0.80及0.70?1.00。第一偏振衰減片222、第二偏振衰減片224及第三偏振衰減片226的兩兩平行，且第一偏振衰減片222、第二偏振衰減片224及第三偏振衰減片226均與多位氣缸230的運(yùn)動(dòng)方向成45度角(也與激光光束40的傳播方向成45度角)，得到衰減能力逐漸變大的連續(xù)衰減倍率區(qū)間，且連續(xù)衰減倍率區(qū)間為O?1.00。
[0035]可以理解，在其他實(shí)施方式中，多位氣缸230的承載位的數(shù)目可以多于偏振衰減片組220中的偏振衰減片的數(shù)目。第一偏振衰減片222、第二偏振衰減片224及第三偏振衰減片226的衰減倍率區(qū)間可以為其任意區(qū)間，得到的連續(xù)衰減倍率區(qū)間可以為O?1.00中的任意中間區(qū)間段。
[0036]光收集器240用于收集被偏振衰減片組220反射的S偏振激光，以免被反射的S偏振激光損傷其他部件。在本實(shí)施方式中，光收集器240具有黑體結(jié)構(gòu)。
[0037]在本實(shí)施方式中，光學(xué)傳導(dǎo)系統(tǒng)300包括第一反射鏡310、擴(kuò)束鏡320以及第二反射鏡330，經(jīng)激光能量控制系統(tǒng)200調(diào)節(jié)后的激光光束依次傳輸至第一反射鏡310、擴(kuò)束鏡320以及第二反射鏡330。光學(xué)傳導(dǎo)系統(tǒng)300的主要作用是改變激光光束40的傳播方向以及對(duì)激光光束40進(jìn)行擴(kuò)束，以使整個(gè)激光切割機(jī)10的結(jié)構(gòu)更緊湊、更美觀。可以理解，在其他實(shí)施方式中，光學(xué)傳導(dǎo)系統(tǒng)不限于上述結(jié)構(gòu)。
[0038]激光器100射出的激光光束40依次傳輸至激光能量控制系統(tǒng)200、光學(xué)傳導(dǎo)系統(tǒng)300、振鏡掃描系統(tǒng)400以及激光聚焦系統(tǒng)500,并經(jīng)激光聚焦系統(tǒng)500聚焦成光斑,振鏡掃描系統(tǒng)400利用光斑進(jìn)行切割。
[0039]進(jìn)一步，為了自動(dòng)化定位待切割件30的切割位置，上述激光切割機(jī)10還包括用于抓取待切割件30的坐標(biāo)的CCD定位系統(tǒng)600。在對(duì)待切割件30進(jìn)行切割時(shí)，振鏡掃描系統(tǒng)400與CCD定位系統(tǒng)600間具有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，利用振鏡掃描系統(tǒng)400的擺動(dòng)來(lái)控制光斑在CCD定位系統(tǒng)600上的精確二維坐標(biāo)，將光斑調(diào)整到最佳的位置再進(jìn)行切割。CXD定位系統(tǒng)600與振鏡掃描系統(tǒng)400配合使用，確保待切割件30的切割位置的自動(dòng)化定位。
[0040]上述激光切割機(jī)10工作時(shí)，當(dāng)因激光器100輸出的功率不恒定而到導(dǎo)致工作功率不恒定時(shí)，可以驅(qū)動(dòng)多位氣缸230使得P偏振激光從連續(xù)衰減區(qū)間的某一衰減倍率處透過(guò)，以得到恒定工作功率。當(dāng)通過(guò)調(diào)整激光器100自身的刻度不能得到某一特定功率的激光光束時(shí)，可以驅(qū)動(dòng)多位氣缸230使得P偏振激光從連續(xù)衰減區(qū)間的某一衰減倍率處透過(guò)，得到特定功率的工作功率，從而使得上述激光切割機(jī)10能實(shí)現(xiàn)工作功率連續(xù)。因此，上述激光切割機(jī)10既能實(shí)現(xiàn)工作功率恒定又能實(shí)現(xiàn)工作功率連續(xù)。
[0041]以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本實(shí)用新型的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)本實(shí)用新型專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。因此，本實(shí)用新型專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種激光能量控制系統(tǒng)，其特征在于，包括偏振選擇器、偏振衰減片組以及多位氣缸； 所述偏振選擇器用于將通過(guò)的激光光束調(diào)節(jié)為具有不同比率的P偏振激光與S偏振激光; 所述偏振衰減片組包括多個(gè)具有不同衰減倍率區(qū)間的偏振衰減片，多個(gè)具有不同衰減倍率區(qū)間的偏振衰減片分別設(shè)于所述多位氣缸的不同承載位上、形成衰減能力逐漸變大的連續(xù)衰減倍率區(qū)間，且所述偏振衰減片組中的相鄰兩偏振衰減片的衰減倍率區(qū)間存在重置; 所述多位氣缸可以沿垂直于通過(guò)所述偏振選擇器的激光光束的傳播方向運(yùn)動(dòng)； 當(dāng)激光光束通過(guò)所述偏振選擇器后，得到不同比率的P偏振激光與S偏振激光，所述多位氣缸沿垂直于通過(guò)所述偏振選擇器的激光光束的傳播方向運(yùn)動(dòng)，使得所述P偏振激光可以從所述連續(xù)衰減區(qū)間任一衰減倍率處透過(guò)，所述S偏振激光被所述偏振衰減片組反射。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光能量控制系統(tǒng)，其特征在于，所述偏振衰減片組包括3片具有不同衰減倍率區(qū)間的偏振衰減片，分別為第一偏振衰減片、第二偏振衰減片及第三偏振裳減片； 所述第一偏振衰減片、所述第二偏振衰減片及所述第三偏振衰減片的衰減倍率區(qū)間分別為 O ~0.35,0.30 ~0.80 及 0.70 ~1.00 ; 所述第一偏振衰減片、所述第二偏振`衰減片及所述第三偏振衰減片兩兩平行設(shè)置，且所述第一偏振衰減片、所述第二偏振衰減片及所述第三偏振衰減片均與所述多位氣缸的運(yùn)動(dòng)方向成45度角。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光能量控制系統(tǒng)，其特征在于，所述偏振選擇器為半波片。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光能量控制系統(tǒng)，其特征在于，所述激光能量控制系統(tǒng)還包括光收集器，所述光收集器用于收集被所述偏振衰減片組反射的S偏振激光。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光能量控制系統(tǒng)，其特征在于，所述多位氣缸為多位電池閥控制氣缸。
6.—種激光切割機(jī),其特征在于,包括激光器、光學(xué)傳導(dǎo)系統(tǒng)、振鏡掃描系統(tǒng)、激光聚焦系統(tǒng)以及如權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的激光能量控制系統(tǒng)； 所述激光器射出的激光光束依次傳輸至所述激光能量控制系統(tǒng)、所述光學(xué)傳導(dǎo)系統(tǒng)、所述振鏡掃描系統(tǒng)以及所述激光聚焦系統(tǒng)，并經(jīng)所述激光聚焦系統(tǒng)聚焦成光斑，所述振鏡掃描系統(tǒng)利用所述光斑進(jìn)行切割； 其中，當(dāng)激光光束通過(guò)所述偏振選擇器后，得到的P偏振激光從所述連續(xù)衰減區(qū)間任一衰減倍率處透過(guò)，并傳輸至所述光學(xué)傳導(dǎo)系統(tǒng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的激光切割機(jī)，其特征在于，所述光學(xué)傳導(dǎo)系統(tǒng)包括第一反射鏡、擴(kuò)束鏡以及第二反射鏡，經(jīng)所述激光能量控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)后的激光光束依次傳輸至所述第一反射鏡、擴(kuò)束鏡以及第二反射鏡。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的激光切割機(jī)，其特征在于，所述激光器為綠光激光器。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的激光切割機(jī)，其特征在于，所述激光器射出的激光光束的波長(zhǎng)為532nm。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的激光切割機(jī)，其特征在于，所述激光切割機(jī)還包括用于抓取待切割件的坐標(biāo)的CCD定位系統(tǒng)，所述CCD定位系統(tǒng)與所述振鏡掃描系統(tǒng)配合使用，確保待切割件的切割位置的自動(dòng)化定位。`
【文檔編號(hào)】B23K26/064GK203380509SQ201320477999
【公開日】2014年1月8日 申請(qǐng)日期:2013年8月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月6日
【發(fā)明者】蘇培林, 覃濤, 呂洪杰, 翟學(xué)濤, 楊朝暉, 高云峰 申請(qǐng)人:深圳市大族激光科技股份有限公司, 深圳市大族數(shù)控科技有限公司