[发明专利]一种用于激光精密加工的装置及其方法

权利要求书

1.一种用于激光精密加工的装置，其特征在于：包括光电传感器阵列架，光电传感器阵列架的中心处设有激光头，激光头的正下方设有加工平台，加工平台上设有加工工件，激光头经激光出光口发射的激光束垂直照射至加工工件上，所述激光束对加工工件进行烧蚀产生等离子体辐射光信号；加工平台的下方设有三自由度平移台。

2.根据权利要求1所述的一种用于激光精密加工的装置，其特征在于：所述光电传感器阵列架包括圆形的架体，架体被均匀分成四部分圆弧架，位于同一对角线上的两个圆弧架上分别同时设有宽禁带紫外传感器和硅光电传感器，架体朝向加工工件的一侧设有摄像头，摄像头、宽禁带紫外传感器及硅光电传感器位于架体的同一侧；宽禁带紫外传感器及硅光电传感器分别依次连接有加法器、积分器、ADC处理器器及微控制器，微控制器还连接摄像头。

3.根据权利要求2所述的一种用于激光精密加工的装置，其特征在于：所述架体上均匀开设有四个凹槽，四个所述凹槽将圆形架体分隔成了四个圆弧架。

4.根据权利要求3所述的一种用于激光精密加工的装置，其特征在于：所述激光头的四周分别通过四个螺栓与架体连接，四个螺栓恰好嵌在四个凹槽内。

5.根据权利要求4所述的一种用于激光精密加工的装置，其特征在于：四个所述螺栓与激光头的接触处设有压力缓冲垫。

6.一种用于激光精密加工的装置的加工方法，其特征在于：具体包括如下步骤：

步骤1，通过三自由度平移台带动加工平台向下移动，至加工平台最低位置处，将激光头固定在光电传感器的中心处，设定加工过程中宽禁带紫外传感器采集数据的期望值为Ex1、允许误差为Err1、摄像头拍摄激光光斑期望几何尺寸为R、加工时X方向最小步进长度为Dx、Z方向最小步进长度为Dz；设加工时宽禁带紫外传感器的最小信号值为pmin、硅光电传感器的最小信号值为smin，加工平台沿z轴正方向的最大移动长度为L；

步骤2，激光头经激光出光口发射的激光束照射至加工工件上，激光束对加工工件进行烧蚀产生等离子体辐射光信号和等离子体辐射紫外光信号，摄像头拍摄加工工件表面激光光斑、硅光电传感器采集等离子体辐射可见光信号、宽禁带紫外传感器采集等离子体辐射紫外光信号一并发送至微控制器；加工平台向上移动L后停止并转为向下移动；

步骤3，激光束烧蚀加工工件，宽禁带紫外传感器采集加工过程中的等离子体辐射紫外光信号，等离子体辐射紫外光信号依次通过加法器、积分器、ADC处理器获得当前等离子体紫外光辐射值Lnow，发送至微控制器20，若|Lnow–Ex1|≤Err1，加工平台停止下降；若|Lnow–Ex1|Err1,加工平台继续下降；

步骤4，对加工工件5在加工过程中进行实时随焦；

步骤5，步骤5.重复执行步骤4直至加工完成，关闭激光，装置回车。

7.根据权利要求6所述的一种用于激光精密加工的装置的加工方法，其特征在于：所述步骤4的具体过程为：

4.1，激光束对加工工件进行加工，三自由度平移台按照加工要求在X方向以位移Dx步进，宽禁带紫外传感器采集加工过程中的等离子体辐射紫外光信号，等离子体辐射紫外光信号依次通过加法器、积分器及ADC处理器获得当前等离子体紫外光辐射值Lnow，发送至微控制器20，若|Lnow–Ex1|≤Err1，重复步骤4.1；若|Lnow–Ex1|Err1，执行步骤4.2.

4.2，微控制器控制加工平台沿z轴正方向位移距离Dz，若|Lnow–Ex1|逐渐减小，则加工平台沿z轴正方向位移Dz；若|Lnow–Ex1|未减小，则加工平台沿z轴负方向位移Dz，重复步骤4.2，直至|Lnow–Ex1|≤Err1；若Lnowpmin，执行步骤4.3.

4.3，选通硅光电传感器，采集此时烧蚀产生的等离子体辐射信号Lnow；调整加工平台高度，使Lnowpmin，关断硅光电传感器，执行步骤4.2，若Lnowsmin，执行步骤4.4；

4.4，使用摄像头27传回图像数据发送至微控制器20，判断激光光斑几何尺寸，调节加工平台移动，使激光光斑几何尺寸等于R，执行步骤4.3。