专利名称：大幅面激光刻画系统及其控制方法
技术领域：
本发明涉及一种激光标刻装置，具体涉及一种大幅面激光刻画系统，本发明还涉及一种大幅面激光刻画系统的控制方法。
背景技术：
本发明作出以前，现有的常规激光标刻机的标刻范围局限于聚焦镜头尺寸，标刻范围一般在200mm2以下。如涉及到大的幅面标刻，传统意义上的标刻机很难满足，要么是进口高等级聚焦镜及光扫描器、并配以大功率的激光器，从而使成本大幅度增加，而且标刻幅面还是会有一定限制；要么就是采用高精度的二维运动工作台系统，除了成本增加以外，力口工的效率也非常低下。以上两种情况，其主要原因是固定的激光束随着支撑激光器机械臂的X和Y轴相对运动完成图形标刻，要求工作台和XY轴的定位精度及位移精度都非常高， 才能实现有实用意义的图形标刻和拼接，而且驱动功耗大、移动速度慢，对大幅面标刻缺乏应用意义。另外，现有加工技术还采用电化腐蚀加工刻画，其对环境污染较大，已有限制将被淘汰。
发明内容
本发明的目的是提供一种成本低，功耗小，效率高，标刻精度高的大幅面激光刻画系统。本发明的目的是提供一种大幅面激光刻画系统的控制方法。为了达到上述目的，本发明有如下技术方案本发明的一种大幅面激光刻画系统，包括工控机，用于控制位移系统、振镜系统，用于大幅面激光刻画图形的分割处理；光纤激光器，用于大幅面激光刻画的激光器；支撑光纤激光器的三维位移系统，用于将光纤激光器的聚焦中心与大幅面激光刻画的分割图形的坐标中心原点重合定位；振镜系统，用于按照工控机的指令将光纤激光器输出激光在XY平面扫描；伺服电机系统，用于驱动位移系统；其中，工控机分别与光纤激光器、振镜系统、伺服电机系统连接，伺服电机系统与位移系统连接。本发明的一种大幅面激光刻画系统的控制方法，有以下步骤1)工控机首先将位移指令传送给伺服电机系统，伺服电机系统驱动位移系统，位移系统将光纤激光器聚焦中心与大幅面激光刻画的第一分割图块的坐标中心原点重合定位；2)位移系统运行到位后静止不动，工控机将第一分割图块中的图形处理数据指令发送到光纤激光器、振镜系统；3)振镜系统根据工控机的图形处理数据指令，将光纤激光器输出激光在XY平面扫描移动，完成第一分割图块的激光标刻；
4)完成第一分割图块激光标刻后，工控机再次控制位移系统移动，将光纤激光器聚焦中心与大幅面激光刻画的第二分割图块的坐标中心原点重合定位，到位后，开始第二分割图块的激光标刻，依此逐次完成所有分割图块的激光标刻；5)完成所有分割图块的激光标刻后，工控机控制位移系统将光纤激光器移至起始位置，使光纤激光器聚焦中心与第二个大幅面激光刻画工件的第一分割图块的坐标中心原点重合定位，开始新的标刻。其中，所述图形处理数据指令有以下步骤a)大幅面激光刻画的图形分割成第一分割图块、第一分割图块、——、第N分割图块；b)处理第一分割图块、第二分割图块、——、第N分割图块的每一点的坐标数据， 并确定坐标的中心原点位置；c)确定光纤激光器按第一分割图块、第二分割图块、——、第N分割图块的出光程序；d)确定振镜系统按第一分割图块、第二分割图块、——、第N分割图块的出光程序。由于采取了以上技术方案，本发明的优点在于1.大大提高了激光刻画范围，解决传统方法无法完成的大幅面的激光刻画；2.相对采用高精度工作台系统的大幅面激光加工，本发明的三维工作台在刻画中，在两个相邻的分割图块之间仅仅是单向移动，提高了刻画速度、精度与效率，功耗小，降低了生产运行成本；3.避免了电化腐蚀加工刻画所造成的环境污染问题；4.由于本发明不采用高精度的工作台系统或进口高等级聚焦镜及光扫描器，因此，操作简单，配件选择要求低，控制要求也低于现有技术。
图1为本发明结构的方框示意图；图2为本发明控制方法的流程图；图3为本发明工控机图形处理数据指令的流程图。图中1、工控机；2、光纤激光器；3、振镜系统；4、伺服电机系统；5、位移系统。
具体实施例方式以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。参见图1、图2、图3，本发明的一种大幅面激光刻画系统，由工控机1、光纤激光器 2、振镜系统3、伺服电机系统4、位移系统5组成，其中，工控机1分别与光纤激光器2、振镜系统3、伺服电机系统4连接，伺服电机系统4与位移系统5连接。所述伺服电机系统4包括运动控制卡、伺服电机、伺服电机驱动器、伺服电机编码器。位移系统5为三维位移系统 5，由伺服电机系统驱动。本发明的位移系统5承载光纤激光器2，将光纤激光器2的聚焦中心与大幅面激光刻画的每个分割图形的坐标中心原点重合定位，以确保两个相邻的分割图块在光纤激光束误差范围内的无缝对接，避免标刻中的误差。振镜系统3用于按照工控机1 的指令将光纤激光器2输出激光在XY平面扫描，以实现标刻。在标刻时，位移系统5及光纤激光器2定位后，保持静止不动，激光通过振镜系统3的扫描完成工件上图形标刻，这样， 位移系统5在标刻中就不会产生任何误差，确保了标刻的精度。所述三维位移系统5为具有XYZ三个自由度的机械臂组成，XY的方向与地面平行，Z的方向与地面垂直。参见图2，本发明的一种大幅面激光刻画系统的控制方法，有以下步骤1)工控机1首先将位移指令传送给伺服电机系统4，伺服电机系统4驱动位移系统5，位移系统5将光纤激光器2聚焦中心与大幅面激光刻画的第一分割图块的坐标中心原点重合定位；2)位移系统5运行到位后静止不动，工控机1将第一分割图块中的图形处理数据指令发送到光纤激光器2、振镜系统3 ；3)振镜系统3根据工控机1的图形处理数据指令，将光纤激光器2输出激光在XY 平面扫描移动，完成第一分割图块的激光标刻；4)完成第一分割图块激光标刻后，工控机1再次控制位移系统5移动，将光纤激光器2聚焦中心与大幅面激光刻画的第二分割图块的坐标中心原点重合定位，到位后，开始第二分割图块的激光标刻，依此逐次完成所有分割图块的激光标刻；5)完成所有分割图块的激光标刻后，工控机1控制位移系统将光纤激光器2移至起始位置，使光纤激光器2聚焦中心与第二个大幅面激光刻画工件的第一分割图块的坐标中心原点重合定位，开始新的标刻。参见图3，所述工控机1的图形处理数据指令有以下步骤a)大幅面激光刻画的图形分割成第一分割图块、第二分割图块、——、第N分割图块；b)处理第一分割图块、第二分割图块、——、第N分割图块的每一点的坐标数据， 并确定坐标的中心原点位置；c)确定光纤激光器2按第一分割图块、第二分割图块、——、第N分割图块的出光程序；d)确定振镜系统3按第一分割图块、第二分割图块、——、第N分割图块的出光程序。显然，本发明的上述实例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
权利要求
1.一种大幅面激光刻画系统，其特征在于包括工控机，用于控制位移系统、振镜系统，用于大幅面激光刻画图形的分割处理；光纤激光器，用于大幅面激光刻画的激光器；支撑光纤激光器的三维位移系统，用于将光纤激光器的聚焦中心与大幅面激光刻画的分割图形的坐标中心原点重合定位；振镜系统，用于按照工控机的指令将光纤激光器输出激光在XY平面扫描；伺服电机系统，用于驱动位移系统；其中，工控机分别与光纤激光器、振镜系统、伺服电机系统连接，伺服电机系统与位移系统连接。
2.一种大幅面激光刻画系统的控制方法，其特征在于有以下步骤1)工控机首先将位移指令传送给伺服电机系统，伺服电机系统驱动位移系统，位移系统将光纤激光器聚焦中心与大幅面激光刻画的第一分割图块的坐标中心原点重合定位；2)位移系统运行到位后静止不动，工控机将第一分割图块中的图形处理数据指令发送到光纤激光器、振镜系统；3)振镜系统根据工控机的图形处理数据指令，将光纤激光器输出激光在XY平面扫描移动，完成第一分割图块的激光标刻；4)完成第一分割图块激光标刻后，工控机再次控制位移系统移动，将光纤激光器聚焦中心与大幅面激光刻画的第二分割图块的坐标中心原点重合定位，到位后，开始第二分割图块的激光标刻，依此逐次完成所有分割图块的激光标刻；5)完成所有分割图块的激光标刻后，工控机控制位移系统将光纤激光器移至起始位置，使光纤激光器聚焦中心与第二个大幅面激光刻画工件的第一分割图块的坐标中心原点重合定位，开始新的标刻。
3.按照权利要求2所述的一种大幅面激光刻画系统的控制方法，其特征在于所述图形处理数据指令有以下步骤a)大幅面激光刻画的图形分割成第一分割图块、第二分割图块、——、第N分割图块；b)处理第一分割图块、第二分割图块、——、第N分割图块的每一点的坐标数据，并确定坐标的中心原点位置；c)确定光纤激光器按第一分割图块、第二分割图块、——、第N分割图块的出光程序；d)确定振镜系统按第一分割图块、第二分割图块、——、第N分割图块的出光程序。
全文摘要
本发明涉及一种激光标刻装置。本发明公开了一种大幅面激光刻画系统及其控制方法，包括工控机、光纤激光器、位移系统、振镜系统、伺服电机系统，工控机分别与光纤激光器、振镜系统、伺服电机系统连接，伺服电机系统与位移系统连接；方法位移系统将光纤激光器聚焦中心与大幅面激光刻画的第一分割图块的坐标中心原点重合定位；工控机将指令发送到光纤激光器、振镜系统；振镜系统将光纤激光器输出激光在XY平面扫描移动，完成第一分割图块的激光标刻；工控机再次控制位移系统，将光纤激光器聚焦中心与第二分割图块的坐标中心原点重合定位，开始第二分割图块的标刻，依此逐次完成所有分割图块标刻。本发明成本低，功耗小，效率高，标刻精度高。
文档编号B44B1/00GK102452269SQ201010512738
公开日2012年5月16日 申请日期2010年10月20日 优先权日2010年10月20日
发明者刘鹏, 张小明, 张志明, 舒新勇 申请人:苏州楚天光电设备有限公司