[发明专利]用于激光加工的曝光开关和曝光强度的控制装置、激光加工设备、激光加工控制方法

说明书

技术领域

本发明的实施例属于激光加工领域，具体地，涉及一种用于激光直写加工的曝光开关和曝光强度的控制装置、一种激光加工设备、一种激光加工控制方法。

技术背景

激光直写加工技术是一种数字化的加工技术，其通过计算机程序控制，可依据计算机定义的加工结构数据进行自动加工，无需人的干预，加工效率高，加工质量可靠；加工材料广谱，可对例如蓝宝石、金刚石等利用机械难以加工的硬质脆性材料进行有效加工；加工通过激光聚焦焦点作用于材料，作用区域小，并且不存在加工刀具磨损问题，加工精度高。

激光直写的加工质量不仅取决于运动系统的定位精度，激光曝光开关与扫描位置的同步及激光曝光强度的控制对加工质量也有很大的影响。目前在激光直写过程中，对于曝光的开关控制通常根据计算机查询位移台运动控制器中运动就位状态位或根据扫描速度计算运动到指定位置的时间来实现。前者的问题在于运动控制器判定到达指定误差范围内的运动就位需要时间，将造成端点的过曝光，并且运动就位前出现过冲时未关闭曝光也对加工产生不利的影响；后者的问题在于扫描速度出现误差将对曝光关闭时位置产生误差，影响加工精度。高质量的激光直写对激光曝光开关与扫描位置的同步性要求较高，根据位移台位置反馈器件的反馈硬件触发曝光的开关则能够很好解决上述问题。对于曝光的强度控制通常利用计算机控制数字模拟转换器输出模拟电压信号通过内部或外部调制来调控激光功率实现，激光曝光的控制信号需要将控制曝光开关的数字信号与控制曝光强度的模拟信号进行耦合，而计算机通常安装Windows非实时操作系统，计算机通过数字模拟转换器直接输出耦合了曝光开关的模拟信号很难保证对曝光开关实时性的要求。将控制曝光开关的数字信号单独驱动另一部调制器可实现曝光与扫描位置的高度同步，但另加调制器会增加系统的成本。

发明内容

本发明针对现有技术中的不足，提供一种用于激光加工的曝光开关和曝光强度的控制装置、一种激光加工设备和一种激光加工控制方法，利用一部激光调制器实现与扫描位置高度同步的曝光开关，进一步地，还可以随扫描速度实现变化的曝光强度控制。

根据本发明的实施例的一个方面，提出了一种用于激光加工的曝光开关和曝光强度的控制装置，包括：曝光强度输出部，输出调控激光曝光强弱的信号；硬件计数部，包括硬件计数器和位置反馈器，位置反馈器构造成提供关于位移台的位置的反馈信号，加工件固定在位移台上；单刀双掷式模拟开关芯片，具有常通端、常断端、公共端和控制端，其中：常通端接地，常断端与曝光强度输入部连接，控制端与硬件计数器连接以控制公共端与常通端连通还是与常断端连通，公共端构造成与激光调制器连接；硬件计数器接收位置反馈器所反馈的脉冲信号进行计数，在计数开始时输出开启激光曝光的第一电平值，且在计数达到阈值时输出关闭激光曝光的第二电平值，控制端基于接收到的第一电平值控制公共端与常断端连通，控制端基于接收到的第二电平值控制公共端与常通端连通。

根据本发明的实施例的另一方面，提出了一种激光加工设备，包括：激光源；激光路径，设置有激光调制器和物镜，来自激光源的激光束被激光调制器调制后经由物镜入射到加工件上；位移台，加工件固定于位移台上；和上述的用于激光加工的曝光开关和曝光强度的控制装置。

根据本发明的实施例的再一方面，提出了一种激光加工控制方法，包括步骤：提供上述的用于激光加工的曝光开关和曝光强度的控制装置；对位置反馈器所反馈的脉冲信号进行计数，在计数开始时输出开启激光曝光的第一电平值，且在计数达到阈值时输出关闭激光曝光的第二电平值。

根据本发明的实施例的还一方面，提出了一种激光加工控制方法，包括步骤：利用硬件计数器获取位移台的位置反馈脉冲信号，加工件设置在位移台上；对脉冲信号开始计数，同时开启激光曝光；和在对脉冲信号的计数达到阈值时关闭激光曝光。

附图说明

图1是根据本发明的一个示例性实施例的用于激光加工的曝光开关和曝光强度的控制装置示意图。

图2是根据本发明的一个示例性实施例的模拟开关连线示意图。

图3是加工的样品结构示意图。

图4是加工所用运动系统的示意图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。在说明书中，相同或相似的附图标号指示相同或相似的底部件。下述参照附图对本发明实施方式的说明旨在对本发明的总体发明构思进行解释，而不应当理解为对本发明的一种限制。