[实用新型]激光扫描系统及具有其的激光雕刻系统

说明书

本实用新型提供了一种激光扫描系统及具有其的激光雕刻系统。该激光扫描系统包括：Z轴单元，位于激光束的光轴上，用于改变焦点在z轴方向的位置，定义光轴为第一光轴；振镜组件，位于Z轴单元一侧的第一光轴上，激光束在经过振镜组件后由第一光轴偏转为第二光轴，振镜组件用于改变焦点在x轴方向和y轴方向的位置；场镜，位于振镜组件与工件之间的第二光轴上，用于聚焦被振镜组件偏转的激光束以形成焦点；成像单元，用于采集被工件反射的照明光束以进行成像。本实用新型在三轴振镜中增加了成像单元，通过获取工件表面的图像信息，方便对工件进行观察并基于图像进行工件定位，从而对工件进行加工时具有加工深度大、加工精度高以及加工准确度高的优点。

技术领域

本实用新型涉及光学技术领域，具体而言，涉及一种激光扫描系统及具有其的激光雕刻系统。

背景技术

激光雕刻技术是指将激光源产生的激光束，经扫描振镜偏转一定角度后，再通过场镜聚焦激光束，实现聚焦激光束对工件的雕刻与切割。然而，二轴振镜无法实现纵向平面内运动，即无法实现动态调焦。尤其当需要加工深度较大的工件或者进行曲面雕刻时，随着激光对工件雕刻的深度增加，加工位置逐渐远离激光的焦点位置，此时则无法实现激光的精准雕刻，导致加工效果差，加工效率低。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种激光扫描系统及具有其的激光雕刻系统，以解决现有技术中的激光雕刻技术无法实现激光的精准雕刻的问题。

为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种激光扫描系统，激光束通过激光扫描系统在工件上形成焦点，定义工件位于由x轴、y轴和z轴构成的三维坐标系中，上述激光扫描系统包括Z轴单元，位于激光束的光轴上，用于改变激光束的发散角，从而改变激光束在z轴方向的聚焦位置，定义光轴为第一光轴；振镜组件，位于Z轴单元一侧的第一光轴上，激光束在经过振镜组件后由第一光轴偏转为第二光轴，振镜组件用于改变焦点在x轴方向和y轴方向的位置；场镜，位于振镜组件与工件之间的第二光轴上，用于聚焦被振镜组件偏转的激光束以形成焦点；成像单元，用于采集被工件反射的照明光束以进行成像。

进一步地，第一光轴与第二光轴垂直。

进一步地，振镜组件包括：x轴振镜，位于场镜远离工件的一侧，第一光轴经x轴振镜后偏转为第三光轴，x轴振镜用于反射激光束以改变焦点在x轴方向的位置；y轴振镜，第三光轴经y轴振镜后偏转为第二光轴，y轴振镜用于进一步反射激光束以改变焦点在y轴方向的位置。

进一步地，振镜组件还包括第一电机和第二电机，第一电机与x轴振镜连接，用于控制x轴振镜的偏转角度，第二电机与y轴振镜连接，用于控制y轴振镜的偏转角度，Z轴单元包括：扩束器，位于激光束的光轴上，用于将激光束扩束并改变激光束的发散角；控制器，分别与第一电机和第二电机连接，用于控制焦点在三维坐标系中的位置。

进一步地，成像单元包括：合束镜，位于振镜组件与Z轴单元之间的第一光轴上，用于反射照明光束，合束镜靠近Z轴单元的第一镜面透过激光束，合束镜靠近振镜组件的第二镜面反射照明光束并透过激光束；成像模块，位于合束镜的一侧，用于采集被合束镜反射的照明光束以进行成像。

进一步地，合束镜的镜面与第一光轴之间的夹角为45°。

进一步地，成像模块包括：成像物镜，位于合束镜的一侧，用于将被第二镜面反射的照明光束聚焦；CCD相机，位于成像物镜远离合束镜的一侧，用于采集聚焦的照明光束以进行成像。

进一步地，激光扫描系统还包括激光光源，激光光源位于Z轴单元远离振镜组件的一侧，用于发射具有第一光轴的激光束。

进一步地，激光扫描系统还包括照明光源，照明光源为波长为635nm的镭射灯。

根据本实用新型的另一方面，提供了一种激光雕刻系统，具有上述的激光扫描系统，激光束通过激光扫描系统对工件上进行雕刻。