一種用于CO₂激光切割雕刻機上的激光光路校正裝置及方法
【專利摘要】本發明公開了一種用于CO2激光切割雕刻機上的激光光路校正裝置及方法，該裝置包括激光發射頭，該裝置還包括連接器和調節軸，連接器與CO2激光管固定連接，調節軸安裝在連接器上；激光反射頭與調節軸相連，且激光反射頭在調節軸的帶動下移動；該裝置還包括中央處理器、定位模塊和傳感器，傳感器用于記錄反光鏡上的激光位置并將其轉換為電信號，定位模塊將傳感器采集到的電信號轉換為模擬量輸送給中央處理器，中央處理器對模擬量進行處理后控制調節軸移動，進而帶動激光發射頭移動。本發明能夠迅速且準確地調整激光光路，提高了CO2激光雕刻機工作的精確度與安全性，而且調節可見光的過程實現了自動化，并且該裝置應用廣泛，可應用于所有CO2激光設備。
【專利說明】
一種用于CO2激光切割雕刻機上的激光光路校正裝置及方法
技術領域
[0001]本發明涉及激光校正領域，尤其涉及一種用于C02激光切割雕刻機上的激光光路校正裝置及方法。
【背景技術】
[0002]0)2激光切割雕刻機在材料的加工方面用途極為廣泛。0)2激光切割雕刻機，能夠對材料進行切割、雕刻和打標，廣泛應用于電子元器件、集成電路(1C)、電工電器、手機通訊、五金制品、工具配件、精密器械、眼鏡鐘表、首飾飾品、汽車配件、塑膠按鍵、建材、PVC管材。0)2激光切割雕刻機具有加工精度高、速度快、切口平滑、使用方便、成本低、環保安全等優點。
[0003]在CO2激光切割雕刻機使用的過程中，經常需要對其激光光路進行校正。比如，廠家在生產組裝CO2激光切割雕刻機時，必須對CO2激光切割雕刻機進行光路校正，才能保證產品的質量達到要求;另外，0)2激光管的使用壽命一般為2000-3000個小時，當(》2激光管達到使用壽命時，要更換新的CO2激光管，此時，需要對0)2激光切割雕刻機激光光路重新校正;最后，在日常工作中，經常會由于操作不慎使反光鏡或CO2激光管松動，從而造成激光光路偏移。0)2激光切割雕刻機的激光光路偏移后，將嚴重影響0)2激光切割雕刻機的正常工作，使得加工精度降低，切割深度不均勻，所以對CO2激光切割雕刻機激光光路的校正是十分有必要的。
[0004]對于目前的CO2激光切割雕刻機來講，其光路的調節較為繁瑣，采用的方法一般為多次使用CO2激光點射調光相紙，反復手動調節反光鏡使橫梁在不同方向上移動其CO2激光點射斑點都在相同位置，進而調節激光光路。此法具有很大的盲目性，因為CO2激光管發出的激光是不可見光，在調節過程中沒有標準點可以參照，所以無法對CO2激光光路進行快速的校正，甚至無法成功地校正光路，嚴重影響設備使用。并且CO2激光管發出的激光其激光功率大，若反光鏡位置不對，點射時激光偏離，點射到人容易造成誤傷，點射到物易造成損壞。

【發明內容】

[0005]本發明要解決的技術問題在于針對現有技術中校正激光管時容易發生偏移，且校正難度大的缺陷，提供一種能夠準確校正激光光路，且使用方便、安全的用于C02激光切割雕刻機上的激光光路校正裝置及方法。
[0006]本發明解決其技術問題所采用的技術方案是:
[0007]—種用于CO2激光切割雕刻機上的激光光路校正裝置，包括激光發射頭，該裝置還包括連接器和調節軸，連接器與CO2激光管固定連接，調節軸安裝在連接器上;激光反射頭與調節軸相連，且激光反射頭在調節軸的帶動下移動；
[0008]該裝置還包括中央處理器、定位模塊和傳感器，傳感器用于記錄反光鏡上的激光位置并將其轉換為電信號，定位模塊將傳感器采集到的電信號轉換為模擬量輸送給中央處理器，中央處理器對模擬量進行處理后控制調節軸移動，進而帶動激光發射頭移動。
[0009]進一步地，本發明的裝置還包括電機、電機驅動器和電機控制模塊;電機與調節軸相連，電機控制模塊一端通過電機驅動器與電機相連，另一端與中央處理器相連。
[0010]進一步地，本發明的調節軸包括X方向調節軸和Y方向調節軸。
[0011]進一步地，本發明的連接器的前端和后端均設置有多個螺絲孔，通過固定螺絲進行固定。
[0012]進一步地，本發明的電機為伺服電機或步進電機。
[0013]本發明提供一種用于CO2激光切割雕刻機上的激光光路校正方法，包括以下步驟:
[0014]S1、傳感器獲取反光鏡的激光斑點位置，將其轉換為電信號，定位模塊將電信號轉換為模擬量，并將該模擬量發送給中央處理器；
[0015]S2、中央處理器根據接收到的信號進行分析處理，向電機驅動器發出控制指令，進而控制電機轉動，并帶動調節軸移動；
[0016]S3、當激光斑點位置準確時，完成調節過程。
[0017]本發明產生的有益效果是:本發明的用于C02激光切割雕刻機上的激光光路校正裝置，通過傳感器采集激光斑點位置，中央處理器能夠對其進行智能分析，進而控制調節軸帶動激光發射頭移動，達到調節激光光路的目的；本發明可以用于各種CO2激光設備中，能夠實現CO2激光光路的快速、準確、安全調整，為CO2激光設備的故障排除提供基礎;且裝置結構簡單，實現方便，能夠避免人工調節造成的不安全因素，提高調節的工作效率。
【附圖說明】
[0018]下面將結合附圖及實施例對本發明作進一步說明，附圖中:
[0019]圖1是本發明實施例的用于CO2激光切割雕刻機上的激光光路校正裝置的俯視結構示意圖；
[0020]圖2是本發明實施例的用于CO2激光切割雕刻機上的激光光路校正裝置的側視結構示意圖；
[0021]圖3是本發明實施例的用于CO2激光切割雕刻機上的激光光路校正裝置的原理示意圖；
[0022]圖4是本發明實施例的用于CO2激光切割雕刻機上的激光光路校正裝置的校正方法示意圖；
[0023]圖5是本發明實施例的用于CO2激光切割雕刻機上的激光光路校正裝置的反光鏡斑點三種情況示意圖；
[0024]圖中，1.連接器;2.激光發射器;3.調節軸;4.固定螺絲;5.電機;6.電機驅動器;7.電機控制模塊;8.中央處理器;9.定位模塊;10.傳感器;11.CO2激光管；12.第一反光鏡；13.第二反光鏡;14.第三反光鏡;15.通光孔;16.聚焦鏡;17.待加工工件。
【具體實施方式】
[0025]為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。
[0026]如圖1所示，本發明實施例的用于CO2激光切割雕刻機上的激光光路校正裝置，包括激光發射頭2，該裝置還包括連接器I和調節軸3，連接器I與⑶2激光管11固定連接，調節軸3安裝在連接器I上;激光反射頭2與調節軸3相連，且激光反射頭2在調節軸3的帶動下移動；
[0027]該裝置還包括中央處理器8、定位模塊9和傳感器10，傳感器10用于記錄反光鏡上的激光位置并將其轉換為電信號，定位模塊9將傳感器10采集到的電信號轉換為模擬量輸送給中央處理器8，中央處理器8對模擬量進行處理后控制調節軸3移動，進而帶動激光發射頭2移動ο
[0028]如圖2和圖3所示，該裝置還包括電機5、電機驅動器6和電機控制模塊7;電機5與調節軸3相連，電機控制模塊7—端通過電機驅動器6與電機5相連，另一端與中央處理器8相連。
[0029]調節軸3包括X方向調節軸和Y方向調節軸。
[0030]連接器I的前端和后端均設置有多個螺絲孔，通過固定螺絲(4)進行固定。
[0031]電機5為伺服電機或步進電機。
[0032]在本發明的另一個具體實施例中，裝置包括連接器1、激光發射器2、調節軸3、固定螺絲4、電機5、電機驅動器6、電機控制模塊7、中央處理器8、定位模塊9、傳感器10。連接器I其側面前后端具有一定數量的通孔，激光光路校正裝置由安裝于連接器I后端螺絲孔的固定螺絲4固定，激光發射器2位于連接器I的前端，與安裝于連接器I前端螺絲孔的調節軸3共同組成可以分別沿XY軸移動的整體，由電機5、電機驅動器6、電機控制模塊7、中央處理器8、定位模塊9和傳感器10組成的一套智能調節系統，可根據CO2激光和可見激光在傳感器10上的位置差異進行分析，調節電機轉動，從而控制激光發射器的位置，最終使可見激光與CO2激光線路完全重合，從而達到以可見光為參照調節CO2激光切割雕刻機激光光路的目的。
[0033]連接器I是一個固定元件，其材質為金屬或非金屬，前后端均有若干螺絲孔。激光發射器2位于連接器I的前端，其發射的可見光波長為380-780nm。調節軸3是材質為金屬或非金屬的絲桿，安裝于連接器I前端的螺絲孔內，與激光發射器2構成一個可以在XY軸方向移動的整體。固定螺絲4的材質為金屬或非金屬，安裝于連接器I后端的螺絲孔處，用于將本發明裝置固定于CO2激光切割雕刻機的CO2激光管前端。
[0034]本發明實施例的用于CO2激光切割雕刻機上的激光光路校正方法，用于實現本發明實施例的用于CO2激光切割雕刻機上的激光光路校正裝置，包括以下步驟:
[0035]S1、傳感器獲取反光鏡的激光斑點位置，將其轉換為電信號，定位模塊將電信號轉換為模擬量，并將該模擬量發送給中央處理器；
[0036]S2、中央處理器根據接收到的信號進行分析處理，向電機驅動器發出控制指令，進而控制電機轉動，并帶動調節軸移動；
[0037]S3、當激光斑點位置準確時，完成調節過程。
[0038]在本發明的另一個具體實施例中，該方法包括:首先將傳感器10置于CO2激光切割雕刻機第一反光鏡的前端，用CO2激光點射，此時傳感器10將記錄CO2激光的位置，然后將通過連接器I后端的固定螺絲4將本發明裝置固定于CO2激光管11前端，打開激光發射器電源，可見激光將照射到傳感器10上，傳感器10記錄下可見激光的位置并將其轉換成電信號傳輸給定位模塊9，定位模塊9將接收到的電信號轉換成模擬量輸送給中央處理器8，中央處理器8處理數據傳輸指令至電機控制模塊7，電機控制模塊7根據指令驅動電機5轉動。促使激光發射器2沿著X與y軸移動至其可見光斑點與C02激光點射斑點相重合。此時激光發射器2可見光照射路徑與原CO2激光路徑一致。
[0039]將傳感器移開，在第一反光鏡12前面貼上調光相紙，此時激光發射器發射的可見激光斑點將出現在調光相紙上，調節第一反光鏡12后方的螺絲，使可見光的斑點正好位于第一反光鏡12的中心，然后撕掉第一反光鏡12上的調光相紙。在第二反光鏡13的鏡面上粘貼一張調光相紙，將橫梁于Y軸方向上移動，然后根據橫梁移動過程中第二反光鏡13調光相紙上光斑的位置差調節第一反光鏡12的角度，使得橫梁在移動過程中，第二反光鏡13調光相紙上的斑點不移動且位于中心位置，此時第一反光鏡12調節完畢。
[0040]其次調節第二反光鏡13的位置，調節好第一反光鏡12之后，撕掉第二反光鏡13上的調光相紙，在第三反光鏡14鏡面上粘貼一張調光相紙，在X軸方向上移動激光頭，然后根據激光頭移動過程中調光相紙上可見光光斑的位置差調節第二反光鏡13位置與角度，使得激光頭在移動過程中調光相紙上的可見光斑點不移動且位于中心位置，此時第二反光鏡13調節完畢。
[0041]調節好第二反光鏡13之后，撕掉第三反光鏡14上的調光相紙，在第三反光鏡14下方的通光孔15處粘貼調光相紙，此時將會出現以下三種情況，如圖5所示:①光斑正好位于通光孔15中心，光路調節完畢;②光斑相對于中心點左右偏移，此時調節第三反光鏡14后方的螺絲，使光斑位于中心;③光斑位于其他位置，此時需要抬高或降低C02激光管11，重復上述所有步驟，直到可見光光斑位于通光孔15中心。調好的光路透過聚焦鏡16，在待加工工件17上形成均勻大小的聚焦斑點，所切割或雕刻的待加工工件17邊緣光滑、精準。
[0042]本發明使用可見光作參照，以解決目前由于調節過程中沒有標準點的參照，在校正激光光路過程中需要盲目且反復地調節反光鏡，從而造成光路難以校正甚至無法校正的難題；同時解決在校正過程中，由于CO2激光功率過高，當激光光路偏移過大，激光光路偏離出反光鏡，點射時損傷人或損壞物的問題。
[0043]而且，雖然目前也有一些企業或個人采用輔助裝置進行調節，但這些輔助裝置都需要手動調節球頭柱塞，調節過程相對來講仍然較麻煩，而且誤差較大。本發明引入電機、電機驅動器、電機控制模塊、中央處理器、定位模塊和傳感器組成的自動調節系統，摒棄了手動不斷調節球頭柱塞的繁瑣性，使得調節過程智能化、簡單化、精確化；同時將激光轉換成可見光，提高了操作的安全性與參照點對照的可靠性。
[0044]應當理解的是，對本領域普通技術人員來說，可以根據上述說明加以改進或變換，而所有這些改進和變換都應屬于本發明所附權利要求的保護范圍。
【主權項】
1.一種用于CO2激光切割雕刻機上的激光光路校正裝置，包括激光發射頭(2)，其特征在于，該裝置還包括連接器(I)和調節軸(3)，連接器(I)與CO2激光管(11)固定連接，調節軸(3)安裝在連接器(I)上;激光反射頭(2)與調節軸(3)相連，且激光反射頭(2)在調節軸(3)的帶動下移動； 該裝置還包括中央處理器(8)、定位模塊(9)和傳感器(10)，傳感器(10)用于記錄反光鏡上的激光位置并將其轉換為電信號，定位模塊(9)將傳感器(10)采集到的電信號轉換為模擬量輸送給中央處理器(8)，中央處理器(8)對模擬量進行處理后控制調節軸(3)移動，進而帶動激光發射頭(2)移動。2.根據權利要求1所述的用于CO2激光切割雕刻機上的激光光路校正裝置，其特征在于，該裝置還包括電機(5)、電機驅動器(6)和電機控制模塊(7);電機(5)與調節軸(3)相連，電機控制模塊(7)—端通過電機驅動器(6)與電機(5)相連，另一端與中央處理器(8)相連。3.根據權利要求1所述的用于CO2激光切割雕刻機上的激光光路校正裝置，其特征在于，調節軸(3)包括X方向調節軸和Y方向調節軸。4.根據權利要求1所述的用于CO2激光切割雕刻機上的激光光路校正裝置，其特征在于，連接器(I)的前端和后端均設置有多個螺絲孔，通過固定螺絲(4)進行固定。5.根據權利要求2所述的用于CO2激光切割雕刻機上的激光光路校正裝置，其特征在于，電機(5)為伺服電機或步進電機。6.—種權利要求1所述的用于CO2激光切割雕刻機上的激光光路校正裝置的校正方法，其特征在于，包括以下步驟: S1、傳感器獲取反光鏡的激光斑點位置，將其轉換為電信號，定位模塊將電信號轉換為模擬量，并將該模擬量發送給中央處理器； S2、中央處理器根據接收到的信號進行分析處理，向電機驅動器發出控制指令，進而控制電機轉動，并帶動調節軸移動； S3、當激光斑點位置準確時，完成調節過程。
【文檔編號】B23K26/362GK105834581SQ201610407396
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年6月8日
【發明人】趙培, 蘇軾, 王瑩
【申請人】武漢工程大學