[发明专利]一种激光加工装置及方法

说明书

本发明提供了激光加工装置，包括加工台、控制系统、用于发射激光束的激光发射系统、用于上下料的自动上下料系统和用于获取工件位置信息的视觉系统，控制系统根据视觉系统反馈的信息控制激光发射系统工作；还提供了激光加工方法：自动上下料系统上料至加工台；视觉系统识别待加工件的位置并反馈给控制系统；控制系统根据接收到的待加工件的位置信息，控制激光发射系统发射激光加工待加工件；自动上下料系统下料。控制系统控制自动上下料系统上下料，在视觉系统获取工件的位置信息后传给控制系统，控制系统接收信息后，控制激光发射系统发出激光束进行加工，整个加工装置都由控制系统控制完成，整个加工方法简单高效，因此提高了自动化程度。

技术领域

本发明属于激光加工技术领域，更具体地说，是涉及一种激光加工装置及方法。

背景技术

材料优质的属性对很多产品来说是不可或缺的，例如玻璃用来制作智能手机的显示屏，显示屏有着钢化的外壳；陶瓷坚硬，化学性质稳定，可用来制作电子零部件和电路基板以及电气绝缘体；蓝宝石极其坚硬、耐划伤、适合用于半导体和LED技术。正因为如此，玻璃、蓝宝石和陶瓷被广泛应用于消费类电子产品、移动智能终端和可穿戴产品等领域。上述材料的共同点是加工困难，由于它们易碎且都是非常坚硬的材料，因而挑战着铣、钻和磨等传统制造工艺的极限，传统工艺加工这些材料时，不仅刀具磨损快，还需多个加工环节才能获得足够好的加工质量。

而激光加工与工件无接触，不存在工具的磨损。此外，激光聚焦后光斑小，能量密度高，切割速度快，加工精度高，加工不同形状的零件，无需更换“刀具”，只需改变激光器的输出参数可实现众多复杂零件的切割等，已广泛应用于上述材料的切割加工。

然而，目前工业应用的主流激光器脉宽多在微秒、纳秒级，此脉宽量级的激光器作用于材料时，存在热影响区较大、工件易崩边、裂纹等问题。此外，纳秒激光对蓝宝石玻璃、强化玻璃等透明材料加工效率偏低，且加工精度和质量不能满足产品要求。

然而，当传统激光进行材料加工时，因为脉宽足够短，当热传导到周边的材料上之前，被加工区域的材料已经汽化，此时材料中的电子与晶格之间没有足够的时间产生温度平衡，能够实现真正意义上的材料“冷”加工，加工效果和精度都会大幅提升，可实现玻璃、蓝宝石和陶瓷的高质量、高精度激光加工。而红外皮秒激光加工此类材料是很有效的，但目前红外皮秒激光加工设备普遍存在自动化程度低、操作难度较大等问题，使得皮秒激光在工业生产中规模化受到一定的限制。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种激光加工装置，以解决现有技术中存在的自动化程度低的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种激光加工装置，包括加工台、控制系统及分别与所述控制系统通信连接的激光发射系统、自动上下料系统和视觉系统，所述激光发射系统用于发射激光束至所述加工台，所述自动上下料系统用于为所述加工台上下料，所述视觉系统用于获取置于所述加工台上的工件的位置信息，所述控制系统根据所述视觉系统反馈的位置信息控制所述激光发射系统工作。

进一步地，还包括聚焦系统，所述聚焦系统用于将所述激光发射系统发射的激光束聚焦到所述加工台的加工位置上，所述聚焦系统与所述控制系统通信连接。

进一步地，所述聚焦系统包括振镜，所述振镜设置在所述激光发射系统和所述加工台之间。

进一步地，所述聚焦系统还包括场镜，所述场镜设置在所述振镜和所述加工台之间。

进一步地，还包括外光路系统，所述外光路系统用于将所述激光发射系统发射的激光束导向所述加工台。

进一步地，所述外光路系统包括扩束镜和反射镜，所述扩束镜设置在所述激光发射系统和所述振镜之间，所述反射镜设置在所述扩束镜和所述振镜之间。

进一步地，还包括冷却系统，所述冷却系统用于冷却所述激光发射系统。