激光打点装置制造方法
【专利摘要】本实用新型提供一种激光打点装置，包括：激光器，以及多光束聚焦镜，所述多光束聚焦镜在所述激光器的光路上设置于所述激光器和加工工件之间，所述多光束聚焦镜被设置为输出聚焦光的数量大于输入光的数量。本实用新型的技术方案可使设计出来的图形直接就加工在导光板上，工艺简单，制作周期短。
【专利说明】激光打点装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种激光打点装置，尤其涉及一种用于在导光板上加工图案的激光打点装置。
【背景技术】
[0002]目前，在导光板上加工图案的方法主要包括丝网丝刷方法和热印法。
[0003]其中，丝网丝刷方法是先用图出一张菲林，然后制做一个模具，把菲林放在模具上，导光板放在菲林下，把特殊油墨印在菲林上刮动，从而透过菲林在亚克力上形成网点图，然后再烘烤。此方法工艺复杂，油墨不环保，油墨没干时不小心易手碰坏，成品率低，制作周期长。
[0004]热印法是先设计一个图形，并制作一个模具，再根据此图形在模具上用化学刻蚀的方法在模具上形成小孔，然后加热导光板和模具，把模具上的网点图转移到导光板上。此方法工艺控制难度大，对温度及压力及时间的控制严格。模具使用次数有限，一般几万次就需要更换，模具费用很贵，另外，对挤压机要求压力大。
【发明内容】
[0005]本实用新型的目的在于提供一种通过激光在导光板上加工图案的装置。
[0006]为解决上述问题，本实用新型一实施方式中的一种激光打点装置，包括:
[0007]激光器，以及多光束聚焦镜，所述多光束聚焦镜在所述激光器的光路上设置于所述激光器和加工工件之间，所述多光束聚焦镜被设置为输出聚焦光的数量大于输入光的数量。
[0008]作为本实用新型的进一步改进，所述激光打点装置还包括一扩束镜，所述扩束镜在所述光路上设置于所述激光器和所述多光束聚焦镜之间。
[0009]作为本实用新型的进一步改进，所述激光打点装置还包括一对反射镜，所述一对反射镜在所述光路上设置于所述扩束镜和所述多光束聚焦镜之间。
[0010]作为本实用新型的进一步改进，所述激光打点装置还包括一对反射镜，所述一对反射镜在所述光路上设置于所述激光器和所述多光束聚焦镜之间。
[0011]作为本实用新型的进一步改进，所述反射镜与水平面的夹角为45度。
[0012]作为本实用新型的进一步改进，所述激光打点装置还包括运动平台，所述反射镜的其中之一设置于所述运动平台上。
[0013]作为本实用新型的进一步改进，所述多光束聚焦镜为三光束聚焦镜，所述三光束聚焦镜被设置为将输入的一束光形成三束聚焦光。
[0014]作为本实用新型的进一步改进，所述激光打点装置还包括运动平台，所述多光束聚焦镜设置于所述运动平台上。
[0015]作为本实用新型的进一步改进，所述运动平台在水平方向的运动采用直线马达驱动，在竖直方向的运动采用双轴丝杆驱动。[0016]作为本实用新型的进一步改进，所述激光打点装置还包括控制设备，所述控制设备与所述激光器和所述运动平台电性连接。
[0017]相较于现有技术，本实用新型的技术方案可使设计出来的图形直接就加工在导光板上，工艺简单，制作周期短。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为本实用新型第一实施方式中激光打点装置的原理图。
[0019]图2为本实用新型第二实施方式中激光打点装置的原理图。
[0020]图3为本实用新型第三实施方式中激光打点装置的原理图。
[0021]图4为本实用新型第四实施方式中激光打点装置的原理图。
【具体实施方式】
[0022]以下将结合附图所示的【具体实施方式】对本实用新型进行详细描述。但这些实施方式并不限制本实用新型，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本实用新型的保护范围内。
[0023]如图1，在本实用新型一实施方式中，该激光打点装置包括:激光器10，以及多光束聚焦镜20，所述多光束聚焦镜20在所述激光器10的光路上设置于所述激光器10和加工工件30之间。一般地，所述加工工件为导光板，例如，亚克力板。所述多光束聚焦镜20被设置为输出聚焦光的数量大于输入光的数量。
[0024]优选地，在本实施方式中，激光器10波长为10640nm (亚克力材料对此波长的激光有很好的吸收率)，M2〈1.2，激光功率为100W，全封闭，模块化设计；整个激光器电功率为2000W，工作频率在(TlOOKHz，光束直径7mm。
[0025]优选地，在本实施方式中，所述多光束聚焦镜20为三光束聚焦镜，所述三光束聚焦镜被设置为将输入的一束光形成三束聚焦光。所述三光束聚焦镜起到了聚焦和分光的双作用(使焦距处于同一水平面，形成3个聚焦点)，所述聚焦点的光斑间距根据需求定制为1.4mm,光斑大小定制为0.15mm,工作距离为F=190mm,此配置下使点的直径控制在0.12?
0.16mm。这样就将高能高密度的激光聚焦到需的的区域，使得能量更高，密度更高，且聚焦处于同一平面。
[0026]所述多光束聚焦镜20可以手动进行上下移动来调节焦距，以适应不同的加工工件30的厚度，加工工件30的厚度变化一般在2?6_。
[0027]在本实施方式中，所述激光打点装置还包括运动平台40，所述多光束聚焦镜20和所述激光器10设置于所述运动平台40上。所述运动平台40可带动所述多光束聚焦镜20和所述激光器10在水平方向X和竖直方向y运动。这里所指的水平方向X和竖直方向y是相对水平面而言。优选地，所述运动平台40在水平方向X的运动采用直线马达驱动，在竖直方向I的运动采用双轴丝杆驱动，并带光栅尺反馈功能。保证了重复精度在lum，定位精度在2um，X轴最大速度可达5000mm/s，提高了工作效率。另外，在水平方向x采用直线电机，可使得所述运动平台40在水平方向的运动幅面较大，速度较高。一般为5m/s，配合上所述三光束聚焦镜，可以间接的达到15m/s的速度。适用于TV行业的产量大、要求效率高、质量好的要求。[0028]在本实施方式中，所述激光打点装置还包括控制设备(图中未示出)，所述控制设备与所述激光器10和所述运动平台40电性连接，该控制设备通过计算机系统协调控制，其可自动识别DXF等格式的文件及图形，并根据文件及图形规划工艺参数，以精确控制所述激光器10和所述运动平台40。其中，加工时，所述控制设备根据光栅尺的位置反馈结果来比较判断是否开激光打点，从而克服了不同速度对打点密度的影响。优选地，该控制设备还可对所述运动平台40的运动速度、平台定位等进行控制。
[0029]如图2所示，在本实用新型的第二实施方式中，该激光打点装置包括:激光器10、多光束聚焦镜20，以及扩束镜50。所述多光束聚焦镜20在所述激光器10的光路上设置于所述激光器10和加工工件30之间。所述扩束镜50在所述光路上设置于所述激光器10和所述多光束聚焦镜20之间。一般地，所述加工工件为导光板，例如，亚克力板。所述多光束聚焦镜20被设置为输出聚焦光的数量大于输入光的数量。
[0030]优选地,在本实施方式中，激光器10波长为10640nm (亚克力材料对此波长的激光有很好的吸收率)，M2〈1.2，激光功率为100W，全封闭，模块化设计；整个激光器电功率为2000W,工作频率在(TlOOKHz，光束直径7mm。所述扩束镜50采用2倍扩束镜，以对激光进行准直，以减小发散角，扩束后光斑直径约为14mm。
[0031]优选地，在本实施方式中，所述多光束聚焦镜20为三光束聚焦镜，所述三光束聚焦镜被设置为将输入的一束光形成三束聚焦光。所述三光束聚焦镜起到了聚焦和分光的双作用(使焦距处于同一水平面，形成3个聚焦点)，所述聚焦点的光斑间距根据需求定制为1.4mm,光斑大小定制为0.15mm,工作距离为F=190mm,此配置下使点的直径控制在0.12?
0.16mm。这样就将高能高密度的激光聚焦到需的的区域，使得能量更高，密度更高，且聚焦处于同一平面。
[0032]所述多光束聚焦镜20可以手动进行上下移动来调节焦距，以适应不同的加工工件30的厚度，加工工件30的厚度变化一般在2?6_。
[0033]在本实施方式中，所述激光打点装置还包括运动平台40，所述多光束聚焦镜20、所述激光器10和扩束镜50设置于所述运动平台40上。所述运动平台40可带动所述多光束聚焦镜20、所述激光器10和扩束镜50在水平方向X和竖直方向y运动。这里所指的水平方向X和竖直方向y是相对水平面而言。优选地，所述运动平台40在水平方向X的运动采用直线马达驱动，在竖直方向I的运动采用双轴丝杆驱动，并带光栅尺反馈功能。保证了重复精度在lum，定位精度在2um，X轴最大速度可达5000mm/S，提高了工作效率。另外，在水平方向X采用直线电机，可使得所述运动平台40在水平方向的运动幅面较大，速度较高。一般为5m/s，配合上所述三光束聚焦镜，可以间接的达到15m/s的速度。适用于TV行业的产量大、要求效率高、质量好的要求。
[0034]在本实施方式中，所述激光打点装置还包括控制设备(图中未示出)，所述控制设备与所述激光器10和所述运动平台40电性连接，该控制设备通过计算机系统协调控制，其可自动识别DXF等格式的文件及图形，并根据文件及图形规划工艺参数，以精确控制所述激光器10和所述运动平台40。其中，加工时，所述控制设备根据光栅尺的位置反馈结果来比较判断是否开激光打点，从而克服了不同速度对打点密度的影响。优选地，该控制设备还可对所述运动平台40的运动速度、平台定位等进行控制。
[0035]如图3所示，在本实用新型第三实施方式中，该激光打点装置包括:激光器10、多光束聚焦镜20，以及一对反射镜60。所述多光束聚焦镜20在所述激光器10的光路上设置于所述激光器10和加工工件30之间。所述一对反射镜60在所述光路上设置于所述激光器10和所述多光束聚焦镜20之间。一般地，所述加工工件为导光板，例如，亚克力板。所述多光束聚焦镜20被设置为输出聚焦光的数量大于输入光的数量。
[0036]优选地,在本实施方式中，激光器10波长为10640nm (亚克力材料对此波长的激光有很好的吸收率)，M2〈1.2，激光功率为100W，全封闭，模块化设计；整个激光器电功率为2000W，工作频率在(TlOOKHz，光束直径7mm。
[0037]所述反射镜60采用砷化镓材料表面镀金膜(反射率高)。所述反射镜60的厚度为5_，直径为50.8_大尺寸特厚反射镜，其可减小激光打在上面的热影响而产生的变形。不仅减小了激光损失，并且配合光学调整镜架可以精密调整光的传播方向，形成飞行光路。优选地，所述反射镜60与水平面的夹角设置为45度，以保证光路全反射或接近于全反射。
[0038]优选地，在本实施方式中，所述多光束聚焦镜20为三光束聚焦镜，所述三光束聚焦镜被设置为将输入的一束光形成三束聚焦光。所述三光束聚焦镜起到了聚焦和分光的双作用(使焦距处于同一水平面，形成3个聚焦点)，所述聚焦点的光斑间距根据需求定制为1.4mm,光斑大小定制为0.15mm,工作距离为F=190mm,此配置下使点的直径控制在0.12?
0.16mm。这样就将高能高密度的激光聚焦到需的的区域，使得能量更高，密度更高，且聚焦处于同一平面。
[0039]所述多光束聚焦镜20可以手动进行上下移动来调节焦距，以适应不同的加工工件30的厚度，加工工件30的厚度变化一般在2?6_。
[0040]在本实施方式中，所述激光打点装置还包括运动平台40，所述多光束聚焦镜20和所述反射镜60的其中之一设置于所述运动平台40上。所述运动平台40可带动多光束聚焦镜20和所述反射镜60的其中之一在水平方向X和竖直方向y运动。这里所指的水平方向X和竖直方向y是相对水平面而言。优选地，所述运动平台40在水平方向X的运动采用直线马达驱动，在竖直方向I的运动采用双轴丝杆驱动，并带光栅尺反馈功能。保证了重复精度在lum，定位精度在2um，X轴最大速度可达5000mm/S，提高了工作效率。另外，在水平方向X采用直线电机，可使得所述运动平台40在水平方向的运动幅面较大，速度较高。一般为5m/s，配合上所述三光束聚焦镜，可以间接的达到15m/s的速度。适用于TV行业的产量大、要求效率高、质量好的要求。
[0041]在本实施方式中，所述激光打点装置还包括控制设备(图中未示出)，所述控制设备与所述激光器10和所述运动平台40电性连接，该控制设备通过计算机系统协调控制，其可自动识别DXF等格式的文件及图形，并根据文件及图形规划工艺参数，以精确控制所述激光器10和所述运动平台40。其中，加工时，所述控制设备根据光栅尺的位置反馈结果来比较判断是否开激光打点，从而克服了不同速度对打点密度的影响。优选地，该控制设备还可对所述运动平台40的运动速度、平台定位等进行控制。
[0042]如图4所示，在本实用新型第四实施方式中，该激光打点装置包括:激光器10、多光束聚焦镜20、扩束镜50，以及一对反射镜60。所述多光束聚焦镜20在所述激光器10的光路上设置于所述激光器10和加工工件30之间。所述扩束镜50在所述光路上设置于所述激光器10和所述反射镜60之间。所述一对反射镜60在所述光路上设置于所述扩束镜50和所述多光束聚焦镜20之间。一般地，所述加工工件为导光板，例如，亚克力板。所述多光束聚焦镜20被设置为输出聚焦光的数量大于输入光的数量。
[0043]优选地，在本实施方式中，激光器10波长为10640nm (亚克力材料对此波长的激光有很好的吸收率)，M2〈1.2，激光功率为100W，全封闭，模块化设计；整个激光器电功率为2000W，工作频率在(TlOOKHz，光束直径7mm。
[0044]所述扩束镜50采用2倍扩束镜，以对激光进行准直，以减小发散角，扩束后光斑直径约为14mm。
[0045]所述反射镜60采用砷化镓材料表面镀金膜(反射率高)。所述反射镜60的厚度为5_，直径为50.8_大尺寸特厚反射镜，其可减小激光打在上面的热影响而产生的变形。不仅减小了激光损失，并且配合光学调整镜架可以精密调整光的传播方向，形成飞行光路。优选地，所述反射镜60与水平面的夹角设置为45度，以保证光路全反射或接近于全反射。
[0046]优选地，在本实施方式中，所述多光束聚焦镜20为三光束聚焦镜，所述三光束聚焦镜被设置为将输入的一束光形成三束聚焦光。所述三光束聚焦镜起到了聚焦和分光的双作用(使焦距处于同一水平面，形成3个聚焦点)，所述聚焦点的光斑间距根据需求定制为
1.4mm,光斑大小定制为0.15mm,工作距离为F=190mm,此配置下使点的直径控制在0.12?
0.16mm。这样就将高能高密度的激光聚焦到需的的区域，使得能量更高，密度更高，且聚焦处于同一平面。
[0047]所述多光束聚焦镜20可以手动进行上下移动来调节焦距，以适应不同的加工工件30的厚度，加工工件30的厚度变化一般在2?6_。
[0048]在本实施方式中，所述激光打点装置还包括运动平台40，所述多光束聚焦镜20和所述反射镜60的其中之一设置于所述运动平台40上。所述运动平台40可带动多光束聚焦镜20和所述反射镜60的其中之一在水平方向X和竖直方向y运动。这里所指的水平方向X和竖直方向y是相对水平面而言。优选地，所述运动平台40在水平方向X的运动采用直线马达驱动，在竖直方向I的运动采用双轴丝杆驱动，并带光栅尺反馈功能。保证了重复精度在lum，定位精度在2um，X轴最大速度可达5000mm/S，提高了工作效率。另外，在水平方向X采用直线电机，可使得所述运动平台40在水平方向的运动幅面较大，速度较高。一般为5m/s，配合上所述三光束聚焦镜，可以间接的达到15m/s的速度。适用于TV行业的产量大、要求效率高、质量好的要求。
[0049]在本实施方式中，所述激光打点装置还包括控制设备(图中未示出)，所述控制设备与所述激光器10和所述运动平台40电性连接，该控制设备通过计算机系统协调控制，其可自动识别DXF等格式的文件及图形，并根据文件及图形规划工艺参数，以精确控制所述激光器10和所述运动平台40。其中，加工时，所述控制设备根据光栅尺的位置反馈结果来比较判断是否开激光打点，从而克服了不同速度对打点密度的影响。优选地，该控制设备还可对所述运动平台40的运动速度、平台定位等进行控制。
[0050]具体应用上述实施方式时，可将一个大幅面的图形文件导入控制设备，通过控制设备把图形进行排序，从左到右和从右到左形成间距一定的行距的点图，控制设备根据这些点的位置与运动平台的水平方向X光栅尺的反馈信号进行比较，当位置运动到了图形要求的位置时，就发出高电平使激光器10按照预定的出光时间进行出光，当出光时间到达后，则自动关闭激光器10。为了加快速度，光栅尺的反馈信号进行比较，一般是先从左到右，划完一行的点之后再从右到左。图形设计时的行距应当为实际的3倍，因为图形上的一行点在三光束分光镜的作用下会形成3个点，设备调试时每个点的间距是固定的，设计网点时按这个值的3倍进行设计。当完成一行时即在竖直方向y上运动，进给距离为3倍的点距值，以在另一行中开始打点。为了进一步提高效率，进给运动时控制设备进行点的处理以准备下一行的点的比较。这样整个系统在控制设备的控制下周而复始地一行一行地比较从左到右，从下到上，形成整个图形的一个面的加工。
[0051]综上所述，本实用新型利用激光的高密度能量，使材料表面熔化、并汽化，照射中心的熔化物均匀向四周溢出。接合到计算机控制运动平台，使设计出来的图形直接就加工在材料上，特点，工艺简单:只需要把图形导入电脑，通过控制软件控制网点的深度及大小就可以直接加工在产品上，制做周期短，如果设计不合理可以立即改图或者改变设备的加工工艺参数立即制做另一个样品，直到满意为止，一般I?2次即可成功，达到半小时出合格的样品。
[0052]尤其是本实用新型采用了多光束聚焦镜，可同时在加工工件表面形成多个激光点，更加有效地提高了加工效率。
[0053]应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
[0054]上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本实用新型的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本实用新型的保护范围，凡未脱离本实用新型技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种激光打点装置，其特征在于，所述激光打点装置，包括:激光器，以及多光束聚焦镜，所述多光束聚焦镜在所述激光器的光路上设置于所述激光器和加工工件之间，所述多光束聚焦镜被设置为输出聚焦光的数量大于输入光的数量。
2.根据权利要求1所述的激光打点装置，其特征在于，所述激光打点装置还包括一扩束镜，所述扩束镜在所述光路上设置于所述激光器和所述多光束聚焦镜之间。
3.根据权利要求2所述的激光打点装置，其特征在于，所述激光打点装置还包括一对反射镜，所述一对反射镜在所述光路上设置于所述扩束镜和所述多光束聚焦镜之间。
4.根据权利要求1所述的激光打点装置，其特征在于，所述激光打点装置还包括一对反射镜，所述一对反射镜在所述光路上设置于所述激光器和所述多光束聚焦镜之间。
5.根据权利要求4所述的激光打点装置，其特征在于，所述反射镜与水平面的夹角为45度。
6.根据权利要求4所述的激光打点装置，其特征在于，所述激光打点装置还包括运动平台，所述反射镜的其中之一设置于所述运动平台上。
7.根据权利要求1所述的激光打点装置，其特征在于，所述多光束聚焦镜为三光束聚焦镜，所述三光束聚焦镜被设置为将输入的一束光形成三束聚焦光。
8.根据权利要求1所述的激光打点装置，其特征在于，所述激光打点装置还包括运动平台，所述多光束聚焦镜设置于所述运动平台上。
9.根据权利要求8所述的激光打点装置，其特征在于，所述运动平台在水平方向的运动采用直线马达驱动，在竖直方向的运动采用双轴丝杆驱动。
10.根据权利要求8所述的激光打点装置，其特征在于，所述激光打点装置还包括控制设备，所述控制设备与所述激光器和所述运动平台电性连接。
【文档编号】B23K26/064GK203509347SQ201320600660
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年9月27日 优先权日:2013年9月27日
【发明者】赵裕兴, 余建华 申请人:苏州德龙激光股份有限公司