CN203712074U - 高精度双重传感器激光扫描振镜***及其扫描振镜电机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于激光加工技术领域，尤其涉及一种高精度双重传感器激光扫描振镜***及其扫描振镜电机，包括聚焦***、执行电动机、控制***，所述聚焦***与所述执行电动机连接，所述执行电动机与所述控制***连接，扫描振镜电机包括与所述同轴振镜电机分别连接的光栅传感器、光电传感器。本实用新型的有益效果是：实现了电机位置的实时校准功能，借助温度漂移控制***减少***的温漂问题，最终完成激光的高精度定位。
Description
技术领域
本实用新型属于激光加工技术领域，尤其涉及一种高精度双重传感器激光扫描振镜***及其扫描振镜电机。
背景技术
振镜激光扫描***是由xy两维扫描聚焦镜组成，其工作原理是将激光器输出的激光束经扩束镜放大准直后依次经过x轴扫描振镜、y轴扫描振镜和扫描聚焦镜汇聚到工件表面，通过控制x轴、y轴扫描振镜的转动来控制激光光束在材料表面的x方向和y方向上移动距离和位置，对工件表面进行加工，对于三维立体扫描则还有z轴扫描振镜。扫描振镜控制***具有输出力矩大，转动惯量小、速度快、精度高以及运动稳定等特点，被广泛用于打标、雕刻、钻孔、切割、焊接、快速加工等领域。
随着我国工业发展迅速，激光在各行各业的应用越来越广泛，对激光精确、快速的控制要求也越来越高，如何以最低的制造成本获得扫描振镜最佳的应用效果，达到最理想的扫描范围、达到最高的扫描速度、能够达到最小的焦斑、实现精准定位，以满足不同的高科技领域的应用，已成为当前激光行业众多专家和学者非常关心的问题。
实用新型内容
为了克服上述现有技术的不足，本实用新型的目的是提供一种高精度双重传感器激光扫描振镜***及其扫描振镜电机，实现了激光扫面振镜的精确定位，可自动进行本身所发生的位置误差调整，最终实现达到激光扫描振镜***的高精度定位和实时自动校正功能。
为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种高精度双重传感器激光扫描振镜***，包括聚焦***、执行电动机、控制***，所述聚焦***与所述执行电动机连接，所述执行电动机与所述控制***连接；
所述聚焦***包括激光器、扩束镜、动态聚焦***、物镜、x轴同轴振镜、y轴同轴振镜、z轴同轴振镜，所述激光器与所述扩束镜连接，所述扩束镜与所述动态聚焦***连接，所述动态聚焦***设置在所述z轴同轴振镜上，所述动态聚焦***与所述物镜连接，所述物镜与所述x轴同轴振镜连接，所述x轴同轴振镜与所述y轴同轴振镜连接，所述x轴同轴振镜和所述y轴同轴振镜的镜面中心与所述激光器和所述扩束镜的光轴重合，所述动态聚焦***的中心与所述x轴同轴振镜和y轴同轴振镜镜面中心重合；
所述控制***包括扫描控制器和激光控制器，所述扫描控制器与所述激光控制器连接，所述激光控制器与所述激光器连接，所述扫描控制器与所述执行电动机连接；
所述x轴同轴振镜、y轴同轴振镜、z轴同轴振镜分别与x轴扫描振镜电机、y轴扫描振镜电机、z轴扫描振镜电机连接，所述x轴振镜扫描电机、y轴振镜扫描电机、z轴振镜是电机均与所述执行电动机连接。
所述执行电动机为伺服驱动电机。
所述x轴扫描振镜电机、所述y轴扫描振镜电机、所述z轴扫描振镜电机均包括同轴振镜电机、与同轴振镜电机连接的电机驱动***、光栅传感器、光电传感器、光电传感器信号处理电路、光电传感器调剂控制电路、实时位置校正***、低频阻尼电路、位置比较电路、闭环控制电路，所述光栅传感器、光电传感器分别与所述同轴振镜电机连接，所述光电传感器调剂控制电路与所述光电传感器单向输入连接，所述光电传感器信号处理电路向所述光电传感器单向输出连接，所述光栅传感器、所述光电传感器调剂控制电路分别与所述实时位置校正***连接，所述光电传感器分别与所述低频阻尼电路、位置比较电路连接，所述低频阻尼电路、位置比较电路分别与所述电机驱动***连接，所述闭环控制电路与所述电机驱动***闭环连接。
本实用新型的有益效果是：利用光电传感器和光栅物理传感器组成的双重传感器，完成对同轴电机运动的实时检测，借助实时位置校正***低阻尼电路、位置比较电路，从而达到激光扫面振镜的精确定位，并且***本身具有PID自动校正功能，可自动进行本身所发生的位置误差调整，最终实现达到激光扫描振镜***的高精度定位和实时自动校正功能，且重复定位精度基本上控制在了千分之六弧度，线性度可达千分之一以内，满足了高端客户的需求。本实用新型实现了电机位置的实时校准功能，借助温度漂移控制***减少***的温漂问题，最终完成激光的高精度定位。
附图说明
图1为本实用新型激光扫描振镜***示意图；
图2为本实用新型的扫描振镜电机的结构示意图。
图中，1、激光器，2、扩束镜，3、动态聚焦***，4、物镜，5、x轴同轴振镜，6、y轴同轴振镜，7、z轴同轴振镜，8、扫描控制器，9、激光控制器，10、x轴扫描振镜电机，11、y轴扫描振镜电机，12、z轴扫描振镜电机，13、伺服驱动电机，14、同轴振镜电机，15、电机驱动***，16、光栅传感器，17、光电传感器，18、光电传感器信号处理电路，19、光电传感器调剂控制电路，20、实时位置校正***，21、低频阻尼电路，22、位置比 较电路，23、闭环控制电路，24、扫描工作平面。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的一种具体实施方式做出说明。
如图1、图2所示，本实用新型提供一种高精度双重传感器激光扫描振镜***，包括聚焦***、执行电动机、控制***，所述聚焦***与所述执行电动机连接，所述执行电动机与所述控制***连接；
所述聚焦***包括激光器1、扩束镜2、动态聚焦***3、物镜4、x轴同轴振镜5、y轴同轴振镜6、z轴同轴振镜7，所述激光器1与所述扩束镜2连接，所述扩束镜2与所述动态聚焦***3连接，所述动态聚焦***3设置在所述z轴同轴振镜7上，所述动态聚焦***3与所述物镜4连接，所述物镜4与所述x轴同轴振镜5连接，所述x轴同轴振镜5与所述y轴同轴振镜6连接，所述x轴同轴振镜5和所述y轴同轴振镜6的镜面中心与所述激光器1和所述扩束镜2的光轴重合，所述动态聚焦***3的中心与所述x轴同轴振镜5和y轴同轴振镜6镜面中心重合；
所述控制***包括扫描控制器8和激光控制器9，所述扫描控制器8与所述激光控制器9连接，所述激光控制器9与所述激光器1连接，所述扫描控制器8与所述执行电动机连接；
所述x轴同轴振镜5、y轴同轴振镜6、z轴同轴振镜7分别与x轴扫描振镜电机10、y轴扫描振镜电机11、z轴扫描振镜电机12连接，所述x轴振镜扫描电机10、y轴振镜扫描电机11、z轴振镜扫描电机12均与所述执行电动机连接。
所述执行电动机为伺服驱动电机。
执行电动机主要为检流计式有限转角电动机，其机械偏转角一般在±20°以内。反射镜片粘接在执行电动机的转轴上，与执行电动机构成同轴振镜，通过执行电动机的旋转带动反射镜的偏转来实现激光束的偏转。激光器1发射的光束经过扩束镜后，得到均匀的平行光束，然后通过动态聚焦***的聚焦以及光学放大后依次投射到X轴同轴振镜5、Y轴同轴振镜6上，控制***控制z轴同轴振镜7带动动态聚焦***3在z轴方向上下移动，最后将激光聚焦点反射到扫描工作平面24上，形成扫描工作平面24上的扫描点。
一种扫描振镜电机，包括同轴振镜电机14、与同轴振镜电机14连接的电机驱动***15，其特征在于还包括光栅传感器16、光电传感器17、光电传感器信号处理电路18、光电传感器调剂控制电路19、实时位置校正***20、低频阻尼电路21、位置比较电路22、闭环控制电路23，所述光栅传感器16、光电传感器17分别与所述同轴振镜电机14连接，所述光电传感器调剂控制电路19与所述光电传感器17单向输入连接，所述光电传感器信号 处理电路18与所述光电传感器17单向输出连接，所述光栅传感器16、所述光电传感器调剂控制电路19分别与所述实时位置校正***20连接，所述光电传感器17分别与所述低频阻尼电路21、位置比较电路22连接，所述低频阻尼电路21、位置比较电路22分别与所述电机驱动***15连接，所述闭环控制电路23与所述电机驱动***15闭环连接。
以上对本实用新型的一个实例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本实用新型的专利涵盖范围之内。
Claims (3)
1.一种高精度双重传感器激光扫描振镜***，包括聚焦***、执行电动机、控制***，所述聚焦***与所述执行电动机连接，所述执行电动机与所述控制***连接；
所述聚焦***包括激光器、扩束镜、动态聚焦***、物镜、x轴同轴振镜、y轴同轴振镜、z轴同轴振镜，所述激光器与所述扩束镜连接，所述扩束镜与所述动态聚焦***连接，所述动态聚焦***设置在所述z轴同轴振镜上，所述动态聚焦***与所述物镜连接，所述物镜与所述x轴同轴振镜连接，所述x轴同轴振镜与所述y轴同轴振镜连接，所述x轴同轴振镜和所述y轴同轴振镜的镜面中心与所述激光器和所述扩束镜的光轴重合，所述动态聚焦***的中心与所述x轴同轴振镜和y轴同轴振镜镜面中心重合；
所述控制***包括扫描控制器和激光控制器，所述扫描控制器与所述激光控制器连接，所述激光控制器与所述激光器连接，所述扫描控制器与所述执行电动机连接；
所述x轴同轴振镜、y轴同轴振镜、z轴同轴振镜分别与x轴扫描振镜电机、y轴扫描振镜电机、z轴扫描振镜电机连接，所述x轴振镜扫描电机、y轴振镜扫描电机、z轴振镜是电机均与所述执行电动机连接。
2.根据权利要求1所述的高精度双重传感器激光扫描振镜***，其特征在于所述执行电动机为伺服驱动电机。
3.根据权利要求1所述的高精度双重传感器激光扫描振镜***，其特征在于所述x轴扫描振镜电机、所述y轴扫描振镜电机、所述z轴扫描振镜电机均包括同轴振镜电机、与同轴振镜电机连接的电机驱动***、光栅传感器、光电传感器、光电传感器信号处理电路、光电传感器调剂控制电路、实时位置校正***、低频阻尼电路、位置比较电路、闭环控制电路，所述光栅传感器、光电传感器分别与所述同轴振镜电机连接，所述光电传感器调剂控制电路与所述光电传感器单向输入连接，所述光电传感器信号处理电路向所述光电传感器单向输出连接，所述光栅传感器、所述光电传感器调剂控制电路分别与所述实时位置校正***连接，所述光电传感器分别与所述低频阻尼电路、位置比较电路连接，所述低频阻尼电路、位置比较电路分别与所述电机驱动***连接，所述闭环控制电路与所述电机驱动***闭环连接。
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