一种表面微织构皮秒激光加工装置及方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114682918A(43)申请公布日2022.07.01(21)申请号202210534866.5(22)申请日2022.05.17(71)申请人南京航空航天大学地址210016江苏省南京市秦淮区御道街29号(72)发明人郝秀清怯士航张路明万雅芳夏安南张靖辰杨吟飞赵国龙李亮何宁(74)专利代理机构北京高沃律师事务所11569专利代理师韩雪梅(51)Int.Cl.B23K26/36(2014.01)B23K26/352(2014.01)B23K26/70(2014.01)权利要求书2页说明书7页附图2页(54)发明名称一种表面微织构皮秒激光加工装置及方法(57)摘要本发明涉及一种表面微织构皮秒激光加工装置，属于表面微织构皮秒激光加工领域，装置包括：支撑单元、运动单元、视觉单元以及激光传导单元；所述支撑单元包括：底座、第一支撑柱、第二支撑柱以及横梁；所述运动单元包括：气动导轨X轴、气动导轨Y轴、旋转轴C轴以及上Z轴；所述视觉单元包括：第一相机和第二相机；所述激光引导单元包括：固定板、激光器以及光路，所述激光器用于发射激光至所述光路，所述光路用于光束整形和调整激光路径；所述工作单元包括：工件和工作板。本发明中的上述方案能够快速实现工件的识别定位和位置角度调整，满足微细结构件的加工需求，充分发挥激光加工的效率优势，实现微细结构件的高效高精度加工。CN114682918ACN114682918A权利要求书1/2页1.一种表面微织构皮秒激光加工装置，其特征在于，所述加工装置包括：支撑单元、运动单元、视觉单元以及激光传导单元；所述支撑单元包括：底座、第一支撑柱、第二支撑柱以及横梁；所述运动单元包括：气动导轨X轴、气动导轨Y轴、旋转轴C轴以及上Z轴；所述视觉单元包括：第一相机和第二相机；所述激光引导单元包括：固定板、激光器以及光路，所述激光器用于发射激光至所述光路，所述光路用于光束整形和调整激光路径；所述工作单元包括：工件和工作板；所述第一支撑柱与所述第二支撑柱对称固定在所述底座上，所述横梁固定连接在所述第一支撑柱与第二支撑柱上端；所述气动导轨X轴固定在所述底座上，所述气动导轨Y轴固定在所述气动导轨X轴上；所述旋转轴C轴则固定在所述气动导轨Y轴上，所述Z轴竖直固定在所述横梁前方，以实现Z向的移动；所述激光器固定在所述横梁上，所述固定板固定在所述横梁上，且所述固定板位于所述激光器一旁；所述第一相机竖直固定在所述Z轴上，所述第二相机固定横梁上；所述工作板固定在旋转轴C轴上，所述工件放置在工作板上。2.根据权利要求1所述的表面微织构皮秒激光加工装置，其特征在于，所述第一相机为：旁轴高倍率相机。3.根据权利要求1所述的表面微织构皮秒激光加工装置，其特征在于，所述第二相机为：同轴大视野相机。4.根据权利要求1所述的表面微织构皮秒激光加工装置，其特征在于，所述光路包括：扩束镜、第一反光镜、第二反光镜、第三反光镜、第四反光镜以及振镜；所述扩束镜固定在所述固定板上，并对准所述激光器的出光口，所述第一反光镜、所述第二反光镜和所述第三反光镜均固定在所述固定板上，所述第一反光镜一端对准扩束镜的出光口，将光路右转90°，所述第二反光镜的一端对准所述第一反光镜的出光口，再将光路右转90°，所述第三反光镜的一端对准所述第二反光镜的出光口将光路向下转90°，所述第四反光镜固定在第二相机旁并使一端对准第二反光镜，使光路从第一相机中穿过并导入所述振镜中，所述振镜固定在所述Z轴上并使出光口竖直向下。5.根据权利要求1所述的表面微织构皮秒激光加工装置，其特征在于，所述底座为大理石底座。6.根据权利要求1所述的表面微织构皮秒激光加工装置，其特征在于，所述激光器为皮秒激光器。7.一种表面微织构皮秒激光加工方法，其特征在于，所述加工方法包括：将工件放置在工作台上；由计算机控制四轴控制卡驱动气动导轨X轴和气动导轨Y轴开始工作，执行固定运动轨迹，使平台沿固定轨迹在8cm×8cm范围内开始巡检；在平台移动同时，与激光光路同轴的同轴大视野相机从逆着光路的方向从振镜获取下方的图像信息，利用大范围视野相机不断截取图像并用计算机对图像进行识别，直至识别2CN114682918A权利要求书2/2页出目标刀具轮廓信息，巡检结束，气动导轨X轴和气动导轨Y轴停止运动；以刀具的一条边为基准，与标准方向对比，计算出需要调整的角度，并控制C轴旋转，将刀具的方向调正；再以工件两条边的焦点为标记点与标准原点位置进行对比，计算与标准位置的差值，并控制气动导轨X轴、气动导轨Y轴将刀具移动至标准原点位置，完成初步定位调整；所述标准方向为：将图像中心作为标准原点，以机床的X轴、Y轴移动方向为标准方向；计算机控制气动导轨X轴、气动导轨Y轴将刀具移动至旁轴旁轴高倍