CN112775553A

CN112775553A - 一种玻璃雾度调控的激光加工装置及其加工方法

Info

Publication number: CN112775553A
Application number: CN201911087728.1A
Authority: CN
Inventors: 朱建发
Original assignee: Shenzhen Jiezhizao Technology Co ltd
Current assignee: Shenzhen Jiezhizao Technology Co ltd
Priority date: 2019-11-08
Filing date: 2019-11-08
Publication date: 2021-05-11

Abstract

本发明公开了一种玻璃雾度调控的激光加工装置及其加工方法，属于激光精密加工技术领域，激光加工装置包括激光器、扩束镜、振镜、场镜、吸尘装置、待加工工件、工控机、打标卡和CCD，所述激光器、扩束镜和振镜依次设于同一水平线上，振镜底部依次设有场镜和吸尘装置，待加工工件设于吸尘装置底部，所述吸尘装置一侧设有空气出口；激光加工方法包括，固定待加工工件，采用多图层多扫码方向的图档导入切割软件中，使用CCD对工件加工位置定位，最后对加工表面进行雾化处理；本发明可实现不同程度的雾度、外观雾化效果均匀、无彩虹纹、无条纹等优点。另外，此激光加工方法对环境污染小，有利于保护环境。

Description

一种玻璃雾度调控的激光加工装置及其加工方法

技术领域

本发明涉及激光精密加工技术领域，具体地说，尤其涉及一种玻璃雾度调控的激光加工装置及其加工方法。

背景技术

随着社会的发展，保护环境日益重要，采用传统的化学方法来调控玻璃雾度对环境有一定的污染。玻璃的应用范围非常广泛及普及，可运用于家居玻璃装饰、防眩目玻璃、手机后盖背板等方面。因玻璃的强度高、耐腐蚀、耐划伤、美观等优点，可利用激光加工技术调控出不同雾度的玻璃，适用于不同的应用领域。例如，在强光照射下，普通玻璃制造成的台面对入射到室内的阳光进行反射，从而对用户造成一定的眩目，影响用户的视力；而利用激光加工技术调控出合适雾度的玻璃，用于冰箱门的制作，不仅可以防止眩目，而且用户还可以在冰箱门外各个位置观测到冰箱内部的环境。另外，在手机后盖背板方面，采用一定雾度的玻璃制作出手机后盖背板不仅有利于信号传输，而且有较好的美感及触感。

目前工业上调控玻璃雾度的方法主要有三种，利用机械研磨法，使用磨料在磨盘压力下对玻璃表面作相对运动，使玻璃表面变毛。其缺点是速度较慢，不适合大批量生产，不能加工复杂结构；利用磨料喷射法，通过磨料喷射来达到磨砂效果。但该方法加工成本高，定位困难；利用化学刻蚀法，采用化学试液与玻璃进行化学反应，达到刻蚀目的，但操作过程繁琐，且对环境影响较大。而采用激光加工技术，一方面不仅可通过精确度调控玻璃表面形貌、亦可调整参数对玻璃内部进行加工，以获得不同水平的雾度，满足不同领域的需求；另一方面，激光加工技术具有较高的加工生产效率、环境污染小、尺寸范围大小精确可控等优点。

激光调控玻璃雾度主要原理是高能量、窄脉冲的激光与玻璃表面相互作用使玻璃表面产生凹凸不平的无序痕迹从而改变玻璃表面的光学特性。通过调控加工参数使光斑按照一定的规则在玻璃表面重叠可以实现表面雾化的光学/视觉效果。目前，该技术存在的主要问题是：均匀的直线填充会在玻璃表面形成一定规律的条纹，类似于光栅结构。由于衍射色散的存在，会导致“彩虹纹”等问题；而且，由于振镜等光学器件存在一定的定位误差，在视觉上会出现细长条纹。因此，无法达到玻璃表面雾化效果均匀、无彩虹纹、无条纹等要求。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中克服机械研磨、磨料喷砂和化学刻蚀存在的问题，即提高加工生产效率、实现大批量生产及减少加工过程对环境的污染，以及改善目前激光线性填充方式加工存在的外观纹路、彩虹纹等缺陷，实现玻璃不同程度的雾化。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

本发明公开了一种玻璃雾度调控的激光加工装置，其中，包括激光器、扩束镜、振镜、场镜、吸尘装置、待加工工件、工控机、打标卡和CCD，所述激光器、扩束镜和振镜依次设于同一水平线上，所述振镜底部依次设有场镜和吸尘装置，所述待加工工件设于吸尘装置底部，所述吸尘装置一侧设有空气出口。

进一步地，所述工控机控制打标卡和CCD，所述打标卡控制激光器发射激光光源。

进一步地，所述激光器型号为Amplitude Yuja 10W，扩束镜型号为BEX-1030-5XI，振镜型号为intelliscan se 14，场镜型号为 017700-025-26，CCD型号为CYCLOPSU130H2，光源型号为 MV-RL35X15-V。

一种玻璃雾度调控的激光加工方法，其特征在于：加工步骤包括：

S1、将待加工工件悬空放置，且通过吸力***固定待加工工件；

S2、采用多图层、多扫描方向的图档，并导入切割软件中，调节激光器的光路***，使得激光焦点置于待加工工件的表面；

S3、使用高精度的摄像头CCD对待加工工件的加工位置进行精准定位；

S4、此套加工设备采用的是电脑控制的数控自动化操作***，待加工工件自动移动到指定的加工位置，切割软件根据多图层多扫描方向的图档调控合适的加工参数，对待加工工件表面进行雾化处理；

以上待加工工件为未被强化的玻璃样品。

进一步地，所述步骤S4具体包括：

(1)通过绘图软件绘制多图层多扫描方向加工图形；

(2)调节激光器光源参数及加工参数，使激光光斑沿着不同的图层及不同的扫描方向在玻璃表面不断地重叠，留下凹凸不平的痕迹，使玻璃表面达到雾化的效果；

(3)对加工结束后的玻璃样品进行雾度值及粗糙度测量。

进一步地，所述激光器光源参数包括功率、频率及脉冲宽度，所述加工参数包括扫描速度、空跑速度、频率、线间距、开闭激光延时、跳跃延时、扫描方向及图层数量。

进一步地，所述加工装置固定于线性电机移动平台，将待加工工件悬空放置于加工治具上，且通过吸力***固定。

进一步地，所述待加工工件上方吸尘装置一侧设有真空吸气装置，可将加工过程中产生的细微颗粒吸走。

进一步地，所述激光器采用飞秒激光器，其输出的功率小于12W，输出频率为100-500kHz，激光波长为1064nm，脉冲宽度小于500fs。

进一步地，在光路***中采用5倍扩束镜对激光光束进行扩束。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：可以精准定位加工区域、精确控制加工范围；通过控制不同的加工参数，可实现不同程度的雾度、外观雾化效果均匀、无彩虹纹、无条纹等优点。另外，此激光加工方法对环境污染小，有利于保护环境。

附图说明

图1为本发明玻璃雾度调控的激光加工方法的流程示意图；

图2为本发明玻璃雾度调控的激光加工方法的加工治具及微小颗粒吸收装置的示意图。

图中：1激光器、2扩束镜、3振镜、4场镜、5吸尘装置、6待加工工件、7工控机、8打标卡、9CCD。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

请参照图1，一种玻璃雾度调控的激光加工装置，包括激光器1、扩束镜2、振镜3、场镜4、吸尘装置5、待加工工件6、工控机7、打标卡8和CCD 9，所述激光器1、扩束镜2和振镜3依次设于同一水平线上，所述振镜3底部依次设有场镜4和吸尘装置6，所述待加工工件6设于吸尘装置5底部，所述吸尘装置5一侧设有空气出口，空气出口连接吸气装置，工控机控制打标卡和CCD，所述打标卡控制激光器发射激光光源。

激光器型号为Amplitude Yuja 10W，扩束镜型号为 BEX-1030-5XI，振镜型号为intelliscan se 14，场镜型号为 017700-025-26，CCD型号为CYCLOPS U130H2，光源型号为MV-RL35X15-V。

请参照图2，一种玻璃雾度调控的激光加工方法，加工步骤包括：

S1、设计一套加工治具，将待加工工件悬空放置，且通过吸力系统固定待加工工件；

S2、采用多图层、多扫描方向的图档，并导入切割软件中，调节激光器的光路***，使得激光焦点置于待加工工件的表面；值得注意的是，在光路***中采用5倍扩束镜对激光光束进行扩束。

S4、此套加工设备采用的是电脑控制的数控自动化操作***，待加工工件自动移动到指定的加工位置，切割软件根据多图层多扫描方向的图档调控合适的加工参数，对待加工工件表面进行雾化处理。

以上步骤中所述的待加工工件为未被强化的玻璃样品。

步骤S4具体包括：

(1)通过绘图软件绘制多图层多扫描方向加工图形；

(2)调节激光器光源参数及加工参数，使激光光斑沿着不同的图层及不同的扫描方向在玻璃表面不断地重叠，留下凹凸不平的痕迹，使玻璃表面达到雾化的效果。

(3)对加工结束后的玻璃样品进行雾度值及粗糙度测量。

激光器光源参数包括功率、频率及脉冲宽度；加工参数包括扫描速度、空跑速度、频率、线间距、开闭激光延时、跳跃延时、扫描方向及图层数量。

加工装置固定于线性电机移动平台，将待加工工件悬空放置于加工治具上，且通过吸力***固定样品。

待加工工件上方设有真空吸气装置，可将加工过程中产生的细微颗粒吸走，减少环境污染。

激光器采用飞秒激光器，其输出的功率小于12W，输出频率为 100-500kHz，激光波长为1064nm，脉冲宽度小于500fs。

本发明的激光加工方法最小可加工的玻璃厚度为0.55mm。

具体地，为了防止钢铁加工平台的反射对玻璃雾化加工的影响，如图1所示实施例中，设计一套加工治具，将样品悬空放置，并通过吸力***固定样品，以防在加工过程中加工平台的抖动影响加工精度。另外设置个吸气装置，吸收加工过程中产生微小颗粒。

均匀的直线填充会导致玻璃表面形成一定排列规律的条纹，类似于光栅结构，由于光栅结构会产生衍射色散，因此会造成彩虹纹的出现，且由于振镜等有一定的定位误差，在视觉上玻璃表面雾化区域会出现细长条纹而影响美观。为解决上述问题，如图2所述的实施例，采用多图层填充多扫描方向的加工方式，这样可以避免光斑在某个直线方向上呈现规律的排列而导致细长条纹及彩虹纹的产生。将多图层填充多扫描方向的图档导入切割软件上，调节激光器的光路***，使得激光焦点位于待加工工件的表面。调节不同的激光器参数及加工参数，可实现不同程度的玻璃雾化效果。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种玻璃雾度调控的激光加工装置，其特征在于：包括激光器、扩束镜、振镜、场镜、吸尘装置、待加工工件、工控机、打标卡和CCD，所述激光器、扩束镜和振镜依次设于同一水平线上，所述振镜底部依次设有场镜和吸尘装置，所述待加工工件设于吸尘装置底部，所述吸尘装置一侧设有空气出口。

2.根据权利要求1所述的玻璃雾度调控的激光加工装置，其特征在于：所述工控机控制打标卡和CCD，所述打标卡控制激光器发射激光光源。

3.根据权利要求1所述的玻璃雾度调控的激光加工装置，其特征在于：所述激光器型号为Amplitude Yuja 10W，扩束镜型号为BEX-1030-5XI，振镜型号为intelliscan se 14，场镜型号为017700-025-26，CCD型号为CYCLOPS U130H2，光源型号为MV-RL35X15-V。

4.一种玻璃雾度调控的激光加工方法，其特征在于：加工步骤包括：

以上待加工工件为未被强化的玻璃样品。

5.根据权利要求1所述的玻璃雾度调控的激光加工方法，其特征在于：所述步骤S4具体包括：

(1)通过绘图软件绘制多图层多扫描方向加工图形；

(3)对加工结束后的玻璃样品进行雾度值及粗糙度测量。

6.根据权利要求5所述的玻璃雾度调控的激光加工方法，其特征在于：所述激光器光源参数包括功率、频率及脉冲宽度，所述加工参数包括扫描速度、空跑速度、频率、线间距、开闭激光延时、跳跃延时、扫描方向及图层数量。

7.根据权利要求1所述的玻璃雾度调控的激光加工方法，其特征在于：所述加工装置固定于线性电机移动平台，将待加工工件悬空放置于加工治具上，且通过吸力***固定。

8.根据权利要求1所述的玻璃雾度调控的激光加工方法，其特征在于：所述待加工工件上方吸尘装置一侧设有真空吸气装置，可将加工过程中产生的细微颗粒吸走。

9.根据权利要求1所述的玻璃雾度调控的激光加工方法，其特征在于：所述激光器采用飞秒激光器，其输出的功率小于12W，输出频率为100-500kHz，激光波长为1064nm，脉冲宽度小于500fs。

10.根据权利要求1所述的玻璃雾度调控的激光加工方法，其特征在于：在光路***中采用5倍扩束镜对激光光束进行扩束。