本實(shí)用新型屬于光學(xué)領(lǐng)域，尤其涉及一種三維紫外激光加工設(shè)備。

背景技術(shù)：

隨著激光技術(shù)的不斷發(fā)展，越來越多的產(chǎn)品需求激光進(jìn)行三維(3-Dimension，簡稱3D)曲面加工。尤其是電子設(shè)備和可穿戴設(shè)備等產(chǎn)品對(duì)三維曲面加工的需求越來越廣泛，比如，需要在鼠標(biāo)曲面進(jìn)行三維激光打標(biāo)，需要在手機(jī)外殼三維曲面進(jìn)行激光直接成型激光活化加工，需要在產(chǎn)品曲面的精細(xì)打標(biāo)、3D手機(jī)曲屏加工或模具型腔精細(xì)蝕刻等。

然而，目前對(duì)三維曲面加工基本依賴于傳統(tǒng)的化學(xué)蝕紋工藝，激光加工容易產(chǎn)生畸變，加工精度不高，無法實(shí)現(xiàn)三維曲面激光精密加工。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，有必要針對(duì)上述只能對(duì)三維曲面進(jìn)行蝕紋加工，無法實(shí)現(xiàn)三維曲面激光精密加工問題，提供一種三維紫外激光加工設(shè)備。

本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種三維紫外激光加工設(shè)備，包括：紫外激光器、工作臺(tái)、三維激光振鏡、振鏡控制裝置和CCD視覺裝置；

所述紫外激光器位于所述工作臺(tái)的基座上；所述三維激光振鏡位于所述紫外激光器靠近所述工作臺(tái)的加工臺(tái)側(cè)的一端；

所述振鏡控制裝置與所述三維激光振鏡連接；所述CCD視覺裝置位于所述三維激光振鏡的上方；所述CCD視覺裝置與所述振鏡控制裝置連接；

所述CCD視覺裝置在檢測(cè)位于所述加工臺(tái)上的待加工物件為三維曲面時(shí)，根據(jù)所述待加工物件的三維曲面參數(shù)確定所述待加工物件的三維曲面加工軌跡，通過所述振鏡控制裝置控制所述三維激光振鏡輸出的激光光束對(duì)準(zhǔn)所述加工臺(tái)，且控制所述三維激光振鏡輸出的激光光束軌跡與所述待加工物件的三維曲面加工軌跡一致，以使所述紫外激光器發(fā)出的激光光束經(jīng)過所述三維激光振鏡偏轉(zhuǎn)后，從所述三維激光振鏡輸出的激光光束對(duì)所述待加工物件進(jìn)行激光三維曲面加工。

進(jìn)一步地，所述CCD視覺裝置包括：CCD攝像機(jī)和工控機(jī)；

所述CCD攝像機(jī)位于所述三維激光振鏡的上方，所述CCD攝像機(jī)與所述工控機(jī)連接；所述工控機(jī)與所述振鏡控制裝置連接；

所述CCD攝像機(jī)用于將采集的所述待加工物件的三維曲面圖像發(fā)送給所述工控機(jī)，所述工控機(jī)根據(jù)所述三維曲面圖像獲得所述待加工物件的三維曲面參數(shù)，根據(jù)所述待加工物件的三維曲面參數(shù)確定所述待加工物件的三維曲面加工軌跡，通過所述振鏡控制裝置控制所述三維激光振鏡輸出的激光光束對(duì)準(zhǔn)所述加工臺(tái)，且控制所述三維激光振鏡輸出的激光光束軌跡與所述待加工物件的三維曲面加工軌跡一致。

進(jìn)一步地，所述三維紫外激光加工設(shè)備還包括：升降裝置；

所述升降裝置位于所述加工臺(tái)的下方，用于升降所述加工臺(tái)。

進(jìn)一步地，所述三維紫外激光加工設(shè)備還包括：紫外激光擴(kuò)束鏡；

所述紫外激光擴(kuò)束鏡位于所述紫外激光器和所述三維激光振鏡之間，所述紫外激光擴(kuò)束鏡用于改變所述紫外激光器輸出激光光束的直徑和角度。

進(jìn)一步地，所述三維紫外激光加工設(shè)備還包括：光路固定板；

所述光路固定板位于所述紫外激光器和所述工作臺(tái)的基座之間，用于固定所述紫外激光器。

本實(shí)用新型實(shí)施例提供的三維紫外激光加工設(shè)備，通過紫外激光器位于工作臺(tái)的基座上；三維激光振鏡位于紫外激光器靠近工作臺(tái)的加工臺(tái)側(cè)的一端；振鏡控制裝置與三維激光振鏡連接；CCD視覺裝置位于三維激光振鏡的上方；CCD視覺裝置根據(jù)獲取的待加工物件的三維曲面參數(shù)，根據(jù)待加工物件的三維曲面參數(shù)確定待加工物件的三維曲面加工軌跡，通過振鏡控制裝置控制三維激光振鏡，使得三維激光振鏡輸出的光束軌跡與待加工物件的三維曲面加工軌跡一致，實(shí)現(xiàn)了通過激光將預(yù)先設(shè)定的三維紋理數(shù)學(xué)模型印記在待加工物件三維曲面的對(duì)應(yīng)位置，從而實(shí)現(xiàn)了激光對(duì)待加工物件三維曲面的精密加工。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的三維紫外激光加工設(shè)備左視圖的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的三維紫外激光加工設(shè)備主視圖的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的三維紫外激光加工設(shè)備正等軸二側(cè)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的三維紫外激光加工設(shè)備的結(jié)構(gòu)框圖示意圖。

附圖標(biāo)記說明：

1-紫外激光器； 2-工作臺(tái)； 3、三維激光振鏡；

4-振鏡控制裝置； 5-工作臺(tái)的基座； 6-工作臺(tái)的加工臺(tái)；

7-激光器電源； 8-激光光束； 9-顯示屏；

10-主機(jī)； 11-升降裝置； 12-升降手柄；

13-紫外激光擴(kuò)束鏡； 14-光路固定板； 15-振鏡保護(hù)玻璃；

16-振鏡控制卡； 17-振鏡控制系統(tǒng)； 18-控制線路配盤；

19-CCD視覺裝置。

具體實(shí)施方式

為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的三維紫外激光加工設(shè)備左視圖的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的三維紫外激光加工設(shè)備主視圖的結(jié)構(gòu)示意圖，圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的三維紫外激光加工設(shè)備正等軸二側(cè)的結(jié)構(gòu)示意圖，圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的三維紫外激光加工設(shè)備的結(jié)構(gòu)框圖示意圖。如圖1至圖4所示，該三維紫外激光加工設(shè)備包括：紫外激光器1、工作臺(tái)2、三維激光振鏡3、振鏡控制裝置4和電荷耦合器件視覺裝置19。

紫外激光器1位于工作臺(tái)的基座5上；三維激光振鏡3位于紫外激光器1靠近工作臺(tái)的加工臺(tái)6側(cè)的一端；振鏡控制裝置4與三維激光振鏡3連接；電荷耦合器件視覺裝置位于三維激光振鏡3的上方；電荷耦合器件視覺裝置19與振鏡控制裝置4連接。

電荷耦合器件視覺裝置19在檢測(cè)位于加工臺(tái)6上的待加工物件為三維曲面時(shí)，根據(jù)待加工物件的三維曲面參數(shù)確定待加工物件的三維曲面加工軌跡，通過振鏡控制裝置4控制三維激光振鏡3輸出的激光光束8對(duì)準(zhǔn)加工臺(tái)6，且控制三維激光振鏡3輸出的激光光束8軌跡與待加工物件的三維曲面加工軌跡一致，以使紫外激光器1發(fā)出的激光光束8經(jīng)過三維激光振鏡3偏轉(zhuǎn)后，從三維激光振鏡3輸出的光束對(duì)待加工物件進(jìn)行激光三維曲面加工。

本實(shí)用新型實(shí)施例三維激光振鏡3的X軸掃面振鏡、Y軸掃面振鏡和Z軸移動(dòng)振鏡構(gòu)成了三軸的數(shù)控系統(tǒng)。紫外激光器1插入激光器電源7可以產(chǎn)生激光光束8，從紫外激光器1發(fā)出的光束分別通過Z軸移動(dòng)振鏡，入射到X軸掃描振鏡和Y軸掃描振鏡，通過控制X軸掃描振鏡和Y軸掃描振鏡的反射角度，可以使紫外激光器1發(fā)出的光束在X、Y兩個(gè)方向進(jìn)行掃描合成，從而達(dá)到對(duì)紫外激光器1產(chǎn)生的光束偏轉(zhuǎn)的目的，使具有一定功率密度的激光光束8聚焦點(diǎn)在待加工物件的三維曲面上。其中，本實(shí)用新型實(shí)施例可以將紫外激光器1產(chǎn)生的光束統(tǒng)稱為激光光束8。根據(jù)待加工物件的高度特征，通過控制Z軸移動(dòng)振鏡的移動(dòng)，可以自動(dòng)調(diào)整激光光束8的焦距，確保激光聚焦點(diǎn)正好落在待加工物件的三維曲面上。

本實(shí)用新型實(shí)施例通過電荷耦合器件(Charge-Coupled Device，簡稱CCD)視覺裝置19控制X軸掃描振鏡和Y軸掃描振鏡的反射角度以及控制Z軸移動(dòng)振鏡的移動(dòng)。具體的，CCD視覺裝置19根據(jù)獲取的待加工物件的三維曲面參數(shù)，按預(yù)先設(shè)定的三維紋理數(shù)學(xué)模型確定待加工物件的三維曲面加工軌跡，通過振鏡控制裝置4控制X軸掃描振鏡和Y軸掃描振鏡的反射角度以及控制Z軸移動(dòng)振鏡的移動(dòng)，從而控制三維激光振鏡3輸出的光束聚焦點(diǎn)在待加工物件三維曲面上的運(yùn)動(dòng)軌跡，使得三維激光振鏡3輸出的光束軌跡與待加工物件的三維曲面加工軌跡一致，實(shí)現(xiàn)了激光對(duì)待加工物件三維曲面的加工。

三維激光打標(biāo)、三維激光直接成型激光活化加工和三維激光蝕紋等三維曲面加工均是將事先指定的文字、紋理、圖案和圖像等平面設(shè)計(jì)的信息，以紋理映射的方法，按指定的位置、朝向和大小印記在三維曲面表面，獲得相應(yīng)的三維紋理數(shù)學(xué)模型。本實(shí)用新型可通過CCD視覺裝置19根據(jù)獲取的待加工物件的三維曲面參數(shù)，按預(yù)先設(shè)定的三維紋理數(shù)學(xué)模型確定待加工物件的三維曲面加工軌跡，通過振鏡控制裝置4控制三維激光振鏡3，使得三維激光振鏡3輸出的光束軌跡與待加工物件的三維曲面加工軌跡一致，實(shí)現(xiàn)了激光將預(yù)先設(shè)定的三維紋理數(shù)學(xué)模型印記在待加工物件三維曲面的對(duì)應(yīng)位置，實(shí)現(xiàn)了激光對(duì)待加工物件三維曲面的精密加工。

需要說明的是，根據(jù)不同的加工要求，激光器可以為紅外激光器或紫外激光器。本實(shí)用新型實(shí)施例激光器采用紫外激光器，一方面紫外激光器1產(chǎn)生的紫外激光光束8具有高的切割質(zhì)量和高的切割速度，可以使得待加工物件在加工中無機(jī)械變形，以及加工完后無崩邊現(xiàn)象，切口小，切口邊緣整齊；另一方面紫外激光器1產(chǎn)生的能量聚集集中，可以使得落在待加工物件上的激光光束8能量密度高，加工速度快，以及紫外激光器產(chǎn)生的波長短，對(duì)待加工物件進(jìn)行局部加工，可以對(duì)待加工物件非激光光束8照射部位不產(chǎn)生影響或產(chǎn)生較小的影響。

在進(jìn)一步的實(shí)施方式中，CCD視覺裝置19包括：CCD攝像機(jī)和工控機(jī)；CCD攝像機(jī)位于三維激光振鏡3的上方，CCD攝像機(jī)與工控機(jī)連接；工控機(jī)與振鏡控制裝置4連接；CCD攝像機(jī)用于將采集的待加工物件的三維曲面圖像發(fā)送給工控機(jī)，工控機(jī)根據(jù)三維曲面圖像獲得待加工物件的三維曲面參數(shù)，根據(jù)待加工物件的三維曲面參數(shù)確定待加工物件的三維曲面加工軌跡，通過振鏡控制裝置4控制三維激光振鏡3輸出的光束對(duì)準(zhǔn)加工臺(tái)6，且控制三維激光振鏡3輸出的光束軌跡與待加工物件的三維曲面加工軌跡一致。

本實(shí)用新型實(shí)施例CCD視覺裝置由CCD攝像機(jī)和工控機(jī)組成，CCD攝像機(jī)中的攝像頭可以采集待加工物件三維曲面的位置標(biāo)識(shí)點(diǎn)，得到精確的待加工物件的三維曲面圖像，對(duì)待加工物件的三維曲面定位的精度高，且無需人工干擾，操作簡單，定位效率高。工控機(jī)根據(jù)CCD攝像機(jī)中的攝像頭獲取的三維曲面圖像，確定從三維激光振鏡3輸出的光束在待加工物件三維曲面的加工軌跡，其中，加工軌跡為通過激光加工而印記在三維曲面上的紋理信息。具體的，如圖1所示，工控機(jī)包括顯示屏9和主機(jī)10，顯示屏9顯示CCD攝像頭采集的待加工物件的三維曲面圖像，以及顯示主機(jī)10確定的待加工物件的三維曲面加工軌跡；主機(jī)10根據(jù)三維曲面圖像獲得待加工物件的三維曲面參數(shù)，根據(jù)待加工物件的三維曲面參數(shù)確定待加工物件的三維曲面加工軌跡，以及通過振鏡控制裝置4控制三維激光振鏡3。

在進(jìn)一步的實(shí)施方式中，三維紫外激光加工設(shè)備還包括：升降裝置11；升降裝置11位于加工臺(tái)6的下方，用于升降加工臺(tái)6。本實(shí)用新型實(shí)施例中可以在工作臺(tái)2上設(shè)置一個(gè)升降手柄12，通過人工控制升降手柄12來控制升降裝置11的升降；也可以將升降裝置11與CCD視覺裝置中的工控機(jī)連接，通過工控機(jī)控制升降手柄12來控制升降裝置11的升降。本實(shí)用新型實(shí)施例中的升降裝置11在升降的過程中可以左右移動(dòng)，也可以旋轉(zhuǎn)移動(dòng)。

由于三維激光振鏡3的工作角度一般為30度，因此，在待加工物件角度較小的三維曲面部位，往往不處于三維激光振鏡3的工作區(qū)域。本實(shí)用新型通過在工作臺(tái)2上設(shè)置一個(gè)升降裝置11，即增加一個(gè)二軸數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)2，通過升降裝置11對(duì)待加工物件三維曲面X軸的傾斜旋轉(zhuǎn)角度和Z軸回轉(zhuǎn)角度的數(shù)控調(diào)整，使得待加工物件角度較小的三維曲面部位處于三維激光振鏡的工作區(qū)域。本實(shí)用新型實(shí)施例中由升降裝置11的二軸數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)2與上述實(shí)施例中X軸掃面振鏡、Y軸掃面振鏡和Z軸移動(dòng)振鏡構(gòu)成的三軸的數(shù)控系統(tǒng)一起構(gòu)成五軸數(shù)控系統(tǒng)，可加工待加工物件角度較小的三維曲面部位，增加對(duì)待加工物件三維曲面部位的加工范圍，實(shí)現(xiàn)大幅面的三維曲面的加工。

在進(jìn)一步的實(shí)施方式中，三維紫外激光加工設(shè)備還包括：紫外激光擴(kuò)束鏡13；紫外激光擴(kuò)束鏡13位于紫外激光器1和三維激光振鏡3之間，紫外激光擴(kuò)束鏡13用于改變紫外激光器1輸出激光光束8的直徑和角度。具體的，紫外激光擴(kuò)束鏡13是能夠改變紫外激光器1輸出激光光束8直徑尺寸和發(fā)散角度的鏡頭組件，本實(shí)用新型通過紫外激光擴(kuò)束鏡13改變激光光束8的直徑和角度，以便將紫外激光器1產(chǎn)生的激光光束8用于不同型號(hào)的三維激光振鏡3。

在進(jìn)一步的實(shí)施方式中，三維紫外激光加工設(shè)備還包括：光路固定板14；光路固定板14位于紫外激光器1和工作臺(tái)2的基座5之間，用于固定紫外激光器1。本實(shí)用新型通過光路固定板14固定紫外激光器1，以便紫外激光器1產(chǎn)生的激光光束8在固定方向范圍，激光光束8不偏移，提高紫外激光器1產(chǎn)生的激光光束8的穩(wěn)定性。

在進(jìn)一步的實(shí)施方式中，三維紫外激光加工設(shè)備還包括：振鏡保護(hù)玻璃15；振鏡保護(hù)玻璃15覆蓋在三維激光振鏡3的振鏡頭上。本實(shí)用新型通過振鏡保護(hù)玻璃15覆蓋在三維激光振鏡3的振鏡頭上，以確保三維激光振鏡3的振鏡頭不被損壞，提高三維激光振鏡3的使用壽命。

在進(jìn)一步的實(shí)施方式中，振鏡控制裝置4包括：振鏡控制卡16、振鏡控制系統(tǒng)17和控制線路配盤18。振鏡控制卡16與三維激光振鏡3連接，振鏡控制系統(tǒng)17與CCD視覺裝置19連接，根據(jù)CCD視覺裝置19的控制指令，通過控制卡控制三維激光振鏡3?？刂凭€路配盤18用于存放振鏡控制系統(tǒng)17的控制線路，確保振鏡控制裝置4中的控制線路整潔、美觀。

該三維紫外激光加工設(shè)備，通過紫外激光器位于工作臺(tái)的基座上；三維激光振鏡位于紫外激光器靠近工作臺(tái)的加工臺(tái)側(cè)的一端；振鏡控制裝置與三維激光振鏡連接；CCD視覺裝置位于三維激光振鏡的上方；CCD視覺裝置根據(jù)獲取的待加工物件的三維曲面參數(shù)，按預(yù)先設(shè)定的三維紋理數(shù)學(xué)模型確定待加工物件的三維曲面加工軌跡，通過振鏡控制裝置控制三維激光振鏡，使得三維激光振鏡輸出的光束軌跡與待加工物件的三維曲面加工軌跡一致，實(shí)現(xiàn)了通過紫外激光將預(yù)先設(shè)定的三維紋理數(shù)學(xué)模型印記在待加工物件三維曲面的對(duì)應(yīng)位置，實(shí)現(xiàn)了激光對(duì)待加工物件三維曲面的精密加工。

以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。