一种脆性材料激光微加工系统的制作方法

1.本实用新型涉及切割领域，特别是一种脆性材料激光微加工系统。


背景技术：

2.脆性材料激光切割是一种非接触式切割方法，与传统的刀轮切割方法相比，激光切割具有切割质量好，崩边小，使用范围广，生产成本低等优点。激光切割实际上是利用聚焦镜将高能激光聚焦到材料表面，产生足够使材料熔化甚至气化的高温，再以辅助气体喷射其它使材料分离，从而达到切割的目的。
3.激光微加工系统一般包括激光器、光路组件及成像组件，其中，激光器发出的激光经光路组件处理后聚焦到工件表面以实现对工件的切割，成像组件则实现对工件的切割轨迹的成像检测。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的就是提供了一种脆性材料激光微加工系统，其包括：
5.安装机架；
6.设置在所述安装机架上的激光器、扩束镜、转折组件、聚焦物镜、成像物镜及相机，其中，所述激光器、所述扩束镜及所述转折组件设置在所述安装机架的上侧并处于同一水平安装轴线上，所述聚焦物镜设置在所述安装机架的下侧并与所述转折组件处于同一竖直安装轴线上，所述成像物镜和所述相机设置在所述转折组件的上方；
7.切割机台，所述切割机台位于所述聚焦物镜的下方，所述切割机台用于承载待切割的工件；
8.所述激光器发出的激光经所述扩束镜扩束后入射至所述转折组件，经所述转折组件反射至所述聚焦物镜，并经所述聚焦物镜聚焦后出射至所述切割机台，以实现对承载于所述切割机台上的工件的切割；
9.自所述工件反射回的光线次透过所述聚焦物镜、所述述转折组件后到达所述成像物镜，并经所述成像物镜聚焦后进入至所述相机。
10.本实用新型提供的脆性材料激光微加工系统，将激光器、光路组件、成像组件安装在同一安装机架上。与传统的激光微加工系统相比，本实用新型的脆性材料激光微加工系统的结构更加简单、紧凑，从而使得脆性材料激光微加工系统的控制及维护更将便捷。
11.在一些实施例中，所述转折组件包括透反镜，所述透反镜呈45
°
角设置。
12.提供了一种结构简单的转折组件，其一方面能够将水平方向发射的激光进行90
°
转向折射成垂直方向，从而使得激光顺利入射至聚焦物镜。其另一方面能够使得工件反射的光线顺利入射至成像物镜。
13.在一些实施例中，所述脆性材料激光微加工系统还包括用于驱动所述安装机架升降的升降驱动机构。
14.通过设置升降驱动机构，能够驱动安装机架在竖直方向上升降，从而实现对本实
用新型的加工焦点的调节。
15.在一些实施例中，所述切割机台包括第一水平驱动机构、第二水平驱动机构及承载台，其中：所述承载台连接在所述第二水平驱动机构的驱动端上，所述第二水平驱动机构连接在所述第一水平驱动机构的驱动端上，所述承载台用于承载所述工件，所述第一水平驱动机构用于驱动所述承载台在第一水平方向上平移，所述第二水平驱动机构用于驱动所述承载台在与所述第一水平方向垂直的第二水平方向上平移。
16.通过第一水平驱动机构、第二水平驱动机构及承载台的配合，切割机台能够带动工件在第一水平方向及第二水平方向上平移，从而实现工件在水平面上的位置调整。
17.在一些实施例中，所述脆性材料激光微加工系统还包括连接在所述安装机架的下的并位于所述聚焦物镜上方的光源。
18.通过设置光源，提升了相机对工件的切割轨迹的成像效果。
19.在一些实施例中，所述脆性材料激光微加工系统还包括设置在所述安装机架的上侧的扩束镜调整架，所述扩束镜连接在所述扩束镜调整架上，所述扩束镜调整架用于调节所述扩束镜的角度。
20.通过设置扩束镜调整架，实现了对扩束镜的位置调节，使得扩束镜扩束后的激光能够准确地入射至转折组件的光圈中心。
附图说明
21.图1为本实用新型提供的脆性材料激光微加工系统的结构示意图；
22.图2为本实用新型提供的脆性材料激光微加工系统的光路结构示意图；
23.图1至图2中包括：
24.安装机架1、切割机台2、激光器3、扩束镜4、转折组件5、聚焦物镜6、成像物镜7、相机8、升降驱动机构9、光源10、扩束镜调整架11、第一水平驱动机构21、第二水平驱动机构22、承载台23。
具体实施方式
25.本实用新型提供了一种脆性材料激光微加工系统，如图1和图2所示，本实用新型的脆性材料激光微加工系统包括安装机架1、切割机台2，以及设置在安装机架1上的激光器3、扩束镜4、转折组件5、聚焦物镜6、成像物镜7及相机8。其中：
26.激光器3、扩束镜4及转折组件5设置在安装机架1的上侧并处于同一水平安装轴线上，聚焦物镜6设置在安装机架1的下侧并与转折组件5处于同一竖直安装轴线上，成像物镜7和相机8设置在转折组件5的上方。
27.切割机台2，切割机台2位于聚焦物镜6的下方，切割机台2用于承载待切割的工件。
28.本实用新型的脆性材料激光微加工系统的工作过程大致如下：
29.将待切割的工件置于切割机台2上。
30.激光器3发出的激光经扩束镜4扩束后入射至转折组件5，经转折组件5反射至聚焦物镜6，并经聚焦物镜6聚焦后出射至切割机台2，从而实现对承载于切割机台2上的工件的切割。
31.同步的，自工件反射回的光线依次透过聚焦物镜6、转折组件5后到达成像物镜7，
并经成像物镜7聚焦后进入至相机8，从而实现对切割轨迹的成像、监控。
32.可见，本实用新型中，激光器3、光路组件、成像组件均被安装在同一安装机架1上，从而使得脆性材料激光微加工系统的结构更加简单、紧凑。
33.可选的，转折组件5为一透反镜，如图2所示，透反镜呈45
°
角设置，透反镜的入射表面朝下。沿水平安装轴线传播的激光入射至透反镜后产生90
°
转折，从而实现沿竖直安装轴线向下入射至聚焦物镜6，并最终经聚焦物镜6聚焦后射出。
34.可选的，为了降低激光损耗，透反镜的入射表面涂覆或沉积有与激光的波长相匹配的光学薄膜，激光入射至透反镜的入射表面后，其中的绝大多数光线产生90
°
转折，只有极少量的光线透射出透反镜。
35.可选的，本实用新型的脆性材料激光微加工系统还包括用于驱动安装机架1升降的升降驱动机构9，通过升降驱动机构9的驱动，安装机架1能够带动安装在其上的各光组件同步升降，从而实现本实用新型的加工焦点的z轴调节。
36.可选的，切割机台2包括第一水平驱动机构21、第二水平驱动机构22及承载台23，其中：承载台23连接在第二水平驱动机构22的驱动端上，第二水平驱动机构22连接在第一水平驱动机构21的驱动端上，承载台23用于承载工件，第一水平驱动机构21用于驱动承载台23在第一水平方向(如x轴方向)上平移，第二水平驱动机构22用于驱动承载台23在与第一水平方向垂直的第二水平方向(如y轴方向)上平移。
37.通过第一水平驱动机构21、第二水平驱动机构22的配驱动，承载于承载台23上的工件得以实现在第一水平方向(如x轴方向)及第二水平方向(如y轴方向)上的平移，从而实现工件在水平面上的位置调整，以获得预定的切割轨迹。
38.可选的，本实用新型的脆性材料激光微加工系统还包括连接在安装机架1的下侧的并位于聚焦物镜6上方的光源10。光源10发出的可见光照射至工件表面，从而实现了对切割轨迹的补光，进一步提升了相机8对切割轨迹的成像效果。
39.可选的，本实用新型的脆性材料激光微加工系统还包括设置在安装机架1的上侧的扩束镜调整架11，扩束镜4连接在扩束镜调整架11上，扩束镜调整架11用于调节扩束镜4的角度，从而使得经扩束镜4扩束后的激光能够准确地入射至转折组件5的光圈中心。
40.上文对本实用新型进行了足够详细的具有一定特殊性的描述。所属领域内的普通技术人员应该理解，实施例中的描述仅仅是示例性的，在不偏离本实用新型的真实精神和范围的前提下做出所有改变都应该属于本实用新型的保护范围。本实用新型所要求保护的范围是由所述的权利要求书进行限定的，而不是由实施例中的上述描述来限定的。