[发明专利]一种三维激光雕刻机的控制系统

说明书

技术领域

本发明属于激光设备领域，尤其涉及一种三维激光雕刻机的控制系统。

背景技术

传统的激光加工系统，如激光打标机、激光切割机等，多应用于平面加工领域。通常使用振镜或者机械导轨实现二维扫描，而对激光三维加工技术的研究很少。工业中，常用导轨来实现Z方向的移动，具有加工范围大的优点。但是，高速激光三维加工应用领域，由于导轨的速度慢、实时性差，无法满足新的生产需求，亟需一种全新的系统设计。

发明内容

为了克服上述技术问题，本发明的目的旨在提供一种三维激光雕刻机的控制系统，其实现了对加工件的三维雕刻，且加工速度快、效率高和工作可靠稳定。

为了实现上述技术目的，本发明所采取的技术方案如下：

一种三维激光雕刻机的控制系统，包括三维激光光路系统单元、DSP控制单元以及计算机控制单元；

进一步，所述三维激光光路系统单元包括全反镜、调制器、激光器、半反镜、动态聚焦镜、二维扫描振镜组以及平场聚焦镜；其中，所述全反镜、调制器、激光器、半反镜、动态聚焦镜、二维扫描振镜组、平场聚焦镜依照顺序串接形成三维激光的光路系统单元；所述二维扫描振镜组控制激光光束在加工件表面的X轴方向和Y轴方向，动态聚焦镜控制激光光束焦点在一定范围Z轴的方向扫描；

进一步，所述DSP控制单元包括一基于PCI总线的扫描控制卡和存储器；所述扫描控制卡分别和三维激光扫描单元、计算机控制单元电性连接，且其可接收计算机控制单元的控制指令来对二维扫描振镜组、动态聚焦镜和激光束进行三维实时控制；

进一步，所述计算机控制单元加载有激光三维加工图纸，实现对三维激光扫描单元的控制。

进一步，所述全反镜镀有基频光全反膜层。

进一步，所述调制器为声光调制开关。

进一步，所述激光器为半导体泵浦固体激光器DPL。

进一步，所述二维扫描振镜组采用德国SCANLAB公司的hurrySCAN10型号的二维扫描振镜组。

进一步，所述动态聚焦镜采用德国SCANLAB公司的varioSCAN20型号的动态聚焦镜。

进一步，所述扫描控制卡采用德国SCANLAB公司的RTC4型号扫描控制卡。

本发明的有益效果：本发明通过高速扫描的二维扫描振镜组、半导体泵浦固体激光器DPL、动态聚焦镜、平场聚焦镜灯等系统硬件的相互配合，尤其二维扫描振镜组以10m/s的速度对加工工件的X和Y轴的扫描，动态聚焦镜对加工工件的Z轴扫描，实现了激光三维雕刻机能够快速工作，提高了工作效率。

附图说明

图1是本发明控制系统的结构连接框图；

图2是本发明的三维激光光路系统单元结构连接图；

具体实施方式

如图1所示，三维激光雕刻机的控制系统，包括三维激光光路系统单元、DSP控制单元以及计算机控制单元。

如图1和图2所示，三维激光光路系统单元包括全反镜10、调制器20、激光器30、半反镜40、动态聚焦镜50、二维扫描振镜组60以及平场聚焦镜70；其中，全反镜10、调制器20、激光器30、半反镜40、动态聚焦镜50、二维扫描振镜组60、平场聚焦镜70依照顺序串接形成三维激光的光路系统单元。

本发明的全反镜镀有基频光全反膜层，提高了光源输入转换效率。

本发明的调制器20为声光调制开关，其可以在很短时间内获得高峰值的功率脉冲。本发明采用OS2141-B型号的声光调制器。

本发明的激光器30采用半导体泵浦固体激光器DPL，其具有高功率输出，稳定可靠，体积小和重量轻的特点。

本发明动态聚焦镜50采用德国SCANLAB公司的varioSCAN20型号，其由两组透镜组成，一组是负透镜，另一组是正透镜。激光光束从负透镜端入射被扩束后，再经正透镜聚焦，然后出射。本发明采用1.06μm波长的动态聚焦镜。