專利名稱：激光雕刻版輥的系統(tǒng)及雕刻方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及激光加工系統(tǒng)及方法，特別涉及一種在版輥上用激光加工的方法進(jìn)行圖形雕刻的激光雕刻版輥系統(tǒng)及雕刻方法。
在紡織品、皮革、金屬板、裝飾及印刷品上印制各種不同的圖形花紋，首先需將所要印制的圖案在工作輥上制成模版，傳統(tǒng)的工藝首先需照相制版，而后在輥上涂布抗蝕劑(光敏)，干燥后再用酸蝕刻，這種方法不但要耗費(fèi)很多工時(shí)，而且需要再暗室中操作，并且也難以解決輥幅的閉合。
近年來，在紡織、印刷業(yè)出現(xiàn)了較為先進(jìn)的金剛石刀雕刻技術(shù)，該技術(shù)通過使用電腦圖形處理系統(tǒng)，可以很方便地生成各種不同的圖形，然后通過控制金剛石刻刀在版輥上刻制圖案而制成版輥，但該技術(shù)僅能對一些質(zhì)地較軟的工作輥進(jìn)行雕刻。中國專利92113223.9公開了一種激光刻花系統(tǒng)較好的解決了以上一些問題，但由于電機(jī)工作的穩(wěn)定性差和缺少有效的定位措施使該技術(shù)還存在難以保證加工精度、速度和雕刻深度不易滿足用戶要求等問題。
中國專利CN95227602.X公開了一種用于冶金、印刷、皮革等行業(yè)中加工工作版輥的數(shù)控激光圖形加工系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括用于支撐待制輥并使其轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)裝置，激光雕刻系統(tǒng)，圖形處理裝置，控制裝置和移動(dòng)激光刀頭的移動(dòng)裝置，控制裝置中設(shè)置一輥軸轉(zhuǎn)動(dòng)角度的檢測裝置，根據(jù)檢測裝置給出的輥軸位置信息和圖形處理裝置給出的圖形信息，通過激光雕刻系統(tǒng)對板輥進(jìn)行加工。該裝置雖然比較準(zhǔn)確地在輥上加工預(yù)先設(shè)定圖形，改善了圖形輥幅的閉合問題，但仍然存在下述缺陷1，由于其控制采用的是主軸母線定位、定時(shí)控制，所有的控制計(jì)算均是以最初測定的主軸轉(zhuǎn)速、版輥直徑為基準(zhǔn)的，圖形的閉合效果完全取決于主軸轉(zhuǎn)速的精確測量、轉(zhuǎn)速的恒定及版輥直徑測量的準(zhǔn)確，而準(zhǔn)確測量這些數(shù)據(jù)和保證轉(zhuǎn)速的恒定有一定的難度，所以圖形閉合效果仍然不理想；2，由于工件運(yùn)動(dòng)方式是“旋轉(zhuǎn)”+“步進(jìn)”的方式，在步進(jìn)時(shí)，工件軸向移動(dòng)過程中仍在旋轉(zhuǎn)，在步進(jìn)到位時(shí)，母線定位點(diǎn)已離開激光加工點(diǎn)；因此在“步進(jìn)”運(yùn)動(dòng)過程中無法進(jìn)行雕刻加工，所以加工效率低；
3，由于其控制系統(tǒng)包括三大部分(1)計(jì)算機(jī)圖形數(shù)據(jù)處理(上微機(jī))；(2)處理后的二進(jìn)制編碼作為激光加工點(diǎn)的控制信號傳送給單片機(jī)(下微機(jī))，單片機(jī)將控制信號送至聲光調(diào)制器；(3)簡易數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床為單獨(dú)的控制系統(tǒng)，其旋轉(zhuǎn)和步進(jìn)控制不受計(jì)算機(jī)控制，即機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速和軸向位移的控制由機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)單獨(dú)設(shè)定和控制；因?qū)嶋H的轉(zhuǎn)速和設(shè)定值會(huì)有誤差，而計(jì)算機(jī)圖形加工信號處理的依據(jù)是設(shè)定值，且由于軸向位移由步進(jìn)電機(jī)控制，為達(dá)到精確定位，解決步進(jìn)電機(jī)的控制精度和可靠性，軸向必須增加光柵尺進(jìn)行定位；所以控制系統(tǒng)不僅復(fù)雜，而且可靠性差。
另外，目前市場上銷售的YAG激光打標(biāo)機(jī)只能進(jìn)行平面圖形雕刻加工；國內(nèi)僅有的兩臺CO2激光刻花設(shè)備(上海的一臺從德國引進(jìn)，柳州的一臺從英國引進(jìn))主要加工對象是橡膠輥，不能加工鋁、銅、鋼等金屬以及陶瓷類的硬質(zhì)版輥。
本發(fā)明的目的在于克服已有技術(shù)中存在的圖形輥幅的閉合差、加工效率低和控制系統(tǒng)不僅復(fù)雜，而且可靠性差的問題；為了提高加工圖形精確和效率高，以及不僅適用于一般的材料的版輥，而且還適用于金屬和陶瓷材料的版輥上加工，從而提供一種控制系統(tǒng)簡單，易于操作的，用于冶金、紡織、印刷等行業(yè)的激光版輥的雕刻系統(tǒng)及雕刻方法。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明提供的激光版輥的雕刻系統(tǒng)包括激光版輥的雕刻裝置、用于觀察和記錄的CCD攝像頭、計(jì)算機(jī)控制部分和用于激光器的循環(huán)水冷和輔助氣體裝置；其中用于激光器的循環(huán)水冷和輔助氣體裝置通過管道與激光器的循環(huán)水冷進(jìn)出口相通；其中激光版輥的雕刻裝置包括激光器、反射鏡、一用于支撐待刻制版輥并使待刻制版輥?zhàn)鬏S向轉(zhuǎn)動(dòng)的支撐轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、支撐轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的主軸與伺服電機(jī)機(jī)械連接，主軸編碼器與機(jī)床主軸機(jī)械連接，支撐轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)從而帶動(dòng)待刻制版輥?zhàn)鬏S向旋轉(zhuǎn)，支撐轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)可以是簡易數(shù)控車床；支撐轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的大拖板與伺服電機(jī)通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)機(jī)械連接，伺服電機(jī)用來驅(qū)動(dòng)大拖板左右移動(dòng)；其特征在于所述的激光器可以是兩臺以上，激光器可以固定在機(jī)床床身上或單獨(dú)固定；所述的反射鏡是將激光光束引導(dǎo)到一導(dǎo)光筒內(nèi)的45°反射鏡，安置在每一個(gè)激光器輸出光路上；兩塊45°反射鏡分別固定在各自的導(dǎo)光筒端，其每一導(dǎo)光筒的另一端安裝有45°反射鏡，分別接收安裝在激光器上的45°反射鏡反射的激光，其中兩塊45°反射鏡固定在反射鏡座上，反射鏡座與連接板連接，兩根導(dǎo)光筒的另一端再安裝一45°反射鏡，其中一輸出激光被45°反射鏡反射到聚焦鏡組，聚焦輸出的光聚焦到待刻制版輥上的加工點(diǎn)上；另一45°反射鏡上在安裝有一導(dǎo)光筒，導(dǎo)光筒的另一端安裝有45°反射鏡，該45°反射鏡輸出光路上安裝一聚焦鏡組，聚焦輸出的光分別聚焦到待刻制版輥上同一加工點(diǎn)上，該聚焦鏡組連接有一回轉(zhuǎn)調(diào)整機(jī)構(gòu)，該回轉(zhuǎn)調(diào)整機(jī)構(gòu)安裝在與支撐轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的大拖板相連接的移動(dòng)伸縮板上，并由伺服電機(jī)來驅(qū)動(dòng)，以使聚焦鏡組轉(zhuǎn)動(dòng)從而使被它聚焦的激光轉(zhuǎn)動(dòng)達(dá)到改變該激光在待刻制版輥上的聚焦位置，使它與另一激光的聚焦點(diǎn)重合或分離；聚焦鏡組與移動(dòng)伸縮板連接，固定連接板與移動(dòng)伸縮板安裝在大拖板上，通過手搖推進(jìn)器裝置或伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)可使移動(dòng)伸縮板前后移動(dòng)；計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)、顯示器和鍵盤以及主軸編碼器，計(jì)算機(jī)內(nèi)增加一塊控制伺服電機(jī)轉(zhuǎn)速的伺服電機(jī)控制卡和控制激光輸出的脈沖信號控制卡，控制支撐轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的主軸旋轉(zhuǎn)的、以及控制走刀機(jī)構(gòu)作軸向位移的伺服電機(jī)分別通過導(dǎo)線與伺服電機(jī)控制卡連接，聲光調(diào)制器電源與激光器內(nèi)部的聲光盒電連接，聲光調(diào)制器通過導(dǎo)線與脈沖信號控制卡電連接，主軸編碼器通過傳動(dòng)裝置與主軸伺服電機(jī)連接；CCD攝像頭安裝在與聚焦鏡組相連接的45°反射鏡上。
還包括一微調(diào)螺母，安裝在聚焦鏡組與導(dǎo)光筒之間，每個(gè)聚焦鏡組均可沿其軸線方向通過微調(diào)螺母自由調(diào)節(jié)以保證精確的加工焦點(diǎn)。
所述的回轉(zhuǎn)調(diào)整機(jī)構(gòu)可以是蝸輪蝸桿部件，或者是錐齒輪等可做圓周運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，該回轉(zhuǎn)調(diào)整機(jī)構(gòu)可以由伺服電機(jī)來控制，也可用手動(dòng)調(diào)節(jié)。
其中導(dǎo)光筒由2節(jié)以上套筒套裝，具有伸縮功能；用本發(fā)明提供的激光版輥的雕刻系統(tǒng)進(jìn)行激光加工雕刻版輥的方法，按以下步驟進(jìn)行1)將表面符合加工要求的待制版輥水平地夾持在支撐轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)上，支撐轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)作水平軸向旋轉(zhuǎn)；2)待制版輥表面上噴涂專用激光粉料；3a)利用繪圖軟件或掃描儀生成Bmp圖形，通過計(jì)算機(jī)鍵盤送至數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)3b)同時(shí)將支撐轉(zhuǎn)動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)參數(shù)、待制輥加工參數(shù)、激光器的激光輸出參數(shù)分別通過鍵盤送至數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)；3c)將上述送至數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的參數(shù)經(jīng)點(diǎn)陣圖形處理器進(jìn)行點(diǎn)陣圖形處理成可加工電信號；
4a)同時(shí)計(jì)算機(jī)接受控制軸向移動(dòng)的伺服電機(jī)的軸向位置信號及主軸編碼器的主軸編碼信號(周向位置信號)；4b)這樣計(jì)算機(jī)把經(jīng)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)生成的的可加工電信號送至脈沖信號控制卡，通過聲光調(diào)制器控制激光器發(fā)出光束至待制輥，并開始加工。
所述的支撐轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)包括主軸轉(zhuǎn)速；所述的待制版輥加工參數(shù)包括直徑、長度及軸向、周向點(diǎn)間隔；所述的激光器的激光輸出參數(shù)包括聲光調(diào)制頻率，組脈沖數(shù)和組間隔和功率。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于1，由于本發(fā)明采用了多束激光聚焦合束，將多束光匯聚集中加工一點(diǎn)，可增加加工深度，也可每個(gè)光束獨(dú)立加工，提高加工效率，還可將各束光以不同加工參數(shù)同時(shí)進(jìn)行加工，在同一板輥面上實(shí)現(xiàn)不同深度加工；2，本發(fā)明采用了角度細(xì)分的編碼控制，有效地解決了普通刻花方法難以克服的因電網(wǎng)波動(dòng)和機(jī)械精度帶來的加工誤差，實(shí)現(xiàn)精確版輥圖形閉合加工。
3，本發(fā)明將雕刻加工由原來的“步進(jìn)”改成“旋進(jìn)”。在“步進(jìn)”方式下，圖形加工是通過激光刀頭的圓周加工和平移完成的，其工作方法是以各圓周的第一加工起始點(diǎn)所在的工件的母線作為基準(zhǔn)線，激光刀頭在完成一個(gè)完整的圓周(即工件旋轉(zhuǎn)360°)加工時(shí)，激光刀頭不平移，待回到基準(zhǔn)線時(shí)即停止加工，(但被加工工件仍保持勻速旋轉(zhuǎn))，進(jìn)行一個(gè)步長(即構(gòu)成圖形的均勻點(diǎn)陣間距)的平移，平移完成后，激光刀頭須在以新圓周的位置上等待基準(zhǔn)線重新出現(xiàn)才開始工作。因此，步進(jìn)加工方式的工作效率較低。在“旋進(jìn)”方式下，激光加工是螺旋運(yùn)動(dòng)的，即激光刀頭在完成一個(gè)完整的圓周(即工件旋轉(zhuǎn)360°)加工時(shí)，激光刀頭同時(shí)在平移，由于在整個(gè)圖形加工過程中激光刀頭的工作不停頓，其加工效率因此可提高一倍以上。
4，本發(fā)明將加工位置控制方式由“速度控制”改為“角度控制”。在“速度控制”的方式下，加工點(diǎn)的位置根據(jù)測得的工件直徑和設(shè)定的加工點(diǎn)間距，通過選定并控制工件的轉(zhuǎn)動(dòng)速度和激光刀頭的平移距離來確定。因此，其控制精度易受加工工件的不圓度、尺寸測量精度甚至電網(wǎng)波動(dòng)的影響?！敖嵌瓤刂啤庇捎诓捎昧烁呔鹊慕嵌葴y量和專門編制的圖形閉合加工軟件，加工點(diǎn)的位置不受被加工工件尺寸誤差和支撐轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)速變化的影響，加工精度因而大大提高。
5，本發(fā)明采用多臺激光器聯(lián)合加工的方式，由“合束聚焦”改為“聚焦合束”。由于單臺YAG激光器經(jīng)聲光調(diào)制后單脈沖能量較小，為提高加工效率，必須采用多脈沖重復(fù)作用，實(shí)踐證明，這種方法不僅加工效率低，其加工效果提高也很有限。為進(jìn)一步提高加工效率和加工效果，在中國專利95227602.X中，提出采用“合束聚焦”方式來增強(qiáng)加工效果。由于目前的激光關(guān)學(xué)系統(tǒng)硬件(如聚焦和反射鏡片表面膜層)在更高強(qiáng)度激光作用下長期、穩(wěn)定工作尚存在一定的問題，本發(fā)明的“聚焦合束”方式各激光器及其光路完全獨(dú)立工作，既可將各束激光匯聚一點(diǎn)以提高加工效率和加工效果，又可令各束激光按不同的加工參數(shù)分別進(jìn)行單獨(dú)加工或同時(shí)加工以增加圖形的三維效果。
6，本發(fā)明的控制部分比較簡化，一臺計(jì)算機(jī)統(tǒng)一工作，主軸的轉(zhuǎn)速和軸向位移受計(jì)算機(jī)閉環(huán)控制，這樣，設(shè)備體積大大減小，接口減少，其可靠性和穩(wěn)定性顯著提高。
下面結(jié)合附圖及實(shí)施例進(jìn)一步描述本發(fā)明。
附

圖1為本發(fā)明的激光雕刻版輥的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；附圖2為本發(fā)明提供的加工方法的加工流程示意圖；附圖3為本發(fā)明的激光雕刻版輥的系統(tǒng)的控制系統(tǒng)框圖；實(shí)施例1圖面說明如下聚焦鏡組1、2；待刻版輥3； 伺服電機(jī)4、5、6；回轉(zhuǎn)調(diào)整機(jī)構(gòu)7； 激光器8；聲光調(diào)制器電源9；固定連接板10；反射鏡11、12、13、14；導(dǎo)光筒15、16；伸縮調(diào)整板17；計(jì)算機(jī)18；顯示器19；鍵盤20； 支撐轉(zhuǎn)動(dòng)裝置21；微調(diào)螺母22； 主軸編碼器23；CCD攝像頭24；本實(shí)施例的激光版輥的雕刻系統(tǒng)按圖1制作，其控制系統(tǒng)如圖3框圖所示，其中該雕刻系統(tǒng)包括采用2臺YAG激光器(8)單獨(dú)垂直固定在機(jī)床(21)旁邊，二臺激光器(8)的二束輸出光各通過一塊固定在激光器(8)輸出光窗口上的45°反射鏡被引入各自的導(dǎo)光筒內(nèi)，該導(dǎo)光筒的另一端固定另一45°反射鏡(13)及(14)，該兩塊45°反射鏡(13)及(14)輸出光面又各自固定在導(dǎo)光筒15及16的端，其中一束輸出激光被45°反射鏡(12)反射到聚焦鏡組(2)后，聚焦到待刻制版輥(3)的加工點(diǎn)上；另一束輸出激光被45°反射鏡(11)反射到由反射鏡(12)和蝸輪蝸桿調(diào)整機(jī)構(gòu)組成的反射鏡組后，經(jīng)反射鏡(11)反射到聚焦鏡組(1)，聚焦輸出的光聚焦到待刻制版輥(3)上的同一加工點(diǎn)上，經(jīng)蝸輪蝸桿調(diào)整機(jī)構(gòu)使聚焦鏡組(1)轉(zhuǎn)動(dòng)從而使被它聚焦的激光轉(zhuǎn)動(dòng)達(dá)到改變該激光在待刻制版輥(3)上的聚焦位置，使它與另一激光的聚焦點(diǎn)重合或分離。導(dǎo)光筒分別與兩個(gè)45°反射鏡座連接，其中反射鏡(13)，(14)與固定連接板(10)連接，分別接收安裝在激光器(8)上的45°反射鏡反射的激光，聚焦鏡組(1)、(2)與移動(dòng)伸縮板(17)連接，固定連接板(10)與移動(dòng)伸縮板(17)安裝在大拖板上，通過手搖推進(jìn)器裝置或伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)可使移動(dòng)伸縮板(17)前后移動(dòng)；待刻制版輥3被夾在支撐轉(zhuǎn)動(dòng)裝置上。連接反射鏡(11)和(12)之間的回轉(zhuǎn)調(diào)整機(jī)構(gòu)(7)可以是渦輪渦桿或者是錐齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，或者是一可做圓周運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，該回轉(zhuǎn)調(diào)整機(jī)構(gòu)(7)可以由伺服電機(jī)來控制，也可用手動(dòng)調(diào)節(jié)。伺服電機(jī)(4)與支撐轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)(21)的主軸機(jī)械相連，受計(jì)算機(jī)(18)控制主軸的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速；主軸編碼器(23)與機(jī)床機(jī)械連接，傳送主軸周向位置信息給計(jì)算機(jī)(18)，伺服電機(jī)6與機(jī)床大拖板通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)機(jī)械相連，伺服電機(jī)(6)受計(jì)算機(jī)(18)控制用來驅(qū)動(dòng)大拖板左右移動(dòng)。聲光調(diào)制器電源(9)與激光器(8)的聲光盒電連接，接受計(jì)算機(jī)(18)控制激光的輸出和關(guān)閉。CCD攝像(24)安裝在與聚焦鏡組(1)相連接的45°反射鏡上。其中計(jì)算機(jī)控制部分包括顯示器(19)、計(jì)算機(jī)主機(jī)(18)和鍵盤(20)，計(jì)算機(jī)(18)內(nèi)增加一塊控制伺服電機(jī)轉(zhuǎn)速的伺服電機(jī)控制卡和控制激光輸出的脈沖信號控制卡，控制支撐轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)(21)主軸旋轉(zhuǎn)的、以及控制走刀機(jī)構(gòu)作軸向位移的伺服電機(jī)分別通過導(dǎo)線與伺服電機(jī)控制卡脈連接，聲光調(diào)制器通過導(dǎo)線與脈沖信號控制卡電連接，主軸編碼器(23)通過傳動(dòng)裝置與主軸伺服電機(jī)(5)連接；循環(huán)水冷和輔助氣體部分(在圖中未有標(biāo)出)通過管道與激光器(8)相連通。
實(shí)施例2在實(shí)施例1提供的激光版輥的雕刻系統(tǒng)上，按圖2所示的流程進(jìn)行，使用本發(fā)明提供的加工激光版輥的方法加工一種印染花布用的金屬版輥具體過程如下1．將表面符合加工要求的待制金屬版輥水平地夾持在支撐轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)(21)上，金屬版輥表面上噴涂專用激光粉料；支撐轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)(21)使用的是數(shù)控機(jī)床，它由伺服電機(jī)(4)驅(qū)動(dòng)作水平軸向旋轉(zhuǎn)；2．a(chǎn)．從計(jì)算機(jī)(18)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中調(diào)入由Photoshop繪圖軟件繪制成的Bmp圖形文件；b．輸入如下轉(zhuǎn)動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)參數(shù)，并存儲在計(jì)算機(jī)(18)主機(jī)內(nèi)主軸轉(zhuǎn)速待制輥加工參數(shù)；直徑、長度及軸向、周向點(diǎn)間隔；所述的激光器的激光輸出參數(shù)為聲光調(diào)制頻率，組脈沖數(shù)和組間隔和功率；c．將上述送至數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的參數(shù)經(jīng)點(diǎn)陣圖形處理器進(jìn)行點(diǎn)陣圖形處理成可加工電信號；3a)同時(shí)計(jì)算機(jī)接受控制軸向移動(dòng)的伺服電機(jī)的軸向位置信號及主軸編碼器的主軸編碼信號(周向位置信號)；3b)這樣計(jì)算機(jī)把經(jīng)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)生成的的可加工電信號送至脈沖信號控制卡，通過聲光調(diào)制器控制激光器發(fā)出光束至待制版輥，并開始加工。
4．待數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)處理完上述加工參數(shù)后即可進(jìn)入實(shí)際加工過程；在加工過程中，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)將上述輸入的加工參數(shù)和運(yùn)動(dòng)參數(shù)經(jīng)點(diǎn)陣圖形處理后，生成與加工運(yùn)動(dòng)軌跡相匹配的可加工電信號；同時(shí)接收由主軸編碼器反饋回送的周向位置信號和由控制待制輥軸向位移的伺服電機(jī)編碼器反饋回送的軸向位置信號，這樣，可加工電信號就可以根據(jù)待制輥的軸向和周向定位信號控制激光的輸出，激光輸出的每個(gè)點(diǎn)的加工特征由激光輸出參數(shù)確定，從而實(shí)現(xiàn)在待制輥表面的雕刻加工。
權(quán)利要求
1．一種激光雕刻版輥的雕刻系統(tǒng)包括激光版輥的雕刻裝置、用于觀察和記錄的CCD攝像頭、計(jì)算機(jī)控制部分和用于激光器的循環(huán)水冷和輔助氣體裝置；其中用于激光器的循環(huán)水冷和輔助氣體裝置通過管道與激光器的循環(huán)水冷進(jìn)出口和進(jìn)出氣口相通；其中激光版輥的雕刻裝置包括激光器、反射鏡、一用于支撐待刻制版輥并使待刻制版輥?zhàn)鬏S向轉(zhuǎn)動(dòng)的支撐轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、支撐轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的主軸與伺服電機(jī)機(jī)械連接，主軸編碼器與機(jī)床主軸機(jī)械連接，支撐轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的大拖板與伺服電機(jī)通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)機(jī)械連接，其特征在于所述的激光器是兩臺以上，激光器可以固定在機(jī)床床身上或單獨(dú)固定；所述的反射鏡是將激光光束引導(dǎo)到一導(dǎo)光筒內(nèi)的45°反射鏡，安置在激光器的輸出光前方的導(dǎo)光筒一端，在兩根導(dǎo)光筒另一端分別將兩塊45°反射鏡固定，在該兩塊45°反射鏡光路上再分別固定一導(dǎo)光筒，其每一導(dǎo)光筒的另一端安裝有45°反射鏡，其兩塊45°反射鏡固定在反射鏡座上，反射鏡座與連接板連接，其中一導(dǎo)光筒輸出激光被45°反射鏡反射到聚焦鏡組，聚焦輸出的光聚焦到待刻制版輥上的加工點(diǎn)上；在另一個(gè)導(dǎo)光筒的端部安裝的45°反射鏡上再固定一導(dǎo)光筒，其另一端再安裝45°反射鏡和一聚焦鏡組，聚焦輸出的光聚焦到待刻制版輥上同一加工點(diǎn)上，該聚焦鏡組連接有一回轉(zhuǎn)調(diào)整機(jī)構(gòu)，該回轉(zhuǎn)調(diào)整機(jī)構(gòu)安裝在與支撐轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的大拖板相連接的移動(dòng)伸縮板上，并與伺服電機(jī)連接；聚焦鏡組與移動(dòng)伸縮板連接，固定連接板與移動(dòng)伸縮板安裝在大拖板上；還包括計(jì)算機(jī)控制部分，其中計(jì)算機(jī)內(nèi)增加一塊控制伺服電機(jī)轉(zhuǎn)速的伺服電機(jī)控制卡和控制激光輸出的脈沖信號控制卡，控制支撐轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的主軸旋轉(zhuǎn)的、以及控制走刀機(jī)構(gòu)作軸向位移的伺服電機(jī)分別通過導(dǎo)線與伺服電機(jī)控制卡連接，聲光調(diào)制器電源與激光器內(nèi)部的聲光盒電連接，聲光調(diào)制器通過導(dǎo)線與脈沖信號控制卡電連接，主軸編碼器通過傳動(dòng)裝置與主軸伺服電機(jī)連接；CCD攝像安裝在與聚焦鏡組相連接的45°反射鏡上。
2．按權(quán)利要求1所述的一種激光雕刻版輥的雕刻系統(tǒng)，其特征在于還包括一每個(gè)聚焦鏡組均可沿其軸線方向自由調(diào)節(jié)以保證精確的加工焦點(diǎn)的微調(diào)螺母，其安裝在聚焦鏡組與導(dǎo)光筒之間。
3．按權(quán)利要求1所述的一種激光雕刻版輥的雕刻系統(tǒng)，其特征在于所述的回轉(zhuǎn)調(diào)整機(jī)構(gòu)可以是蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)、錐齒輪、或者是可做圓周運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，該回轉(zhuǎn)調(diào)整機(jī)構(gòu)與伺服電機(jī)電連接或機(jī)械連接。
4．按權(quán)利要求1所述的一種激光雕刻版輥的雕刻系統(tǒng)，其特征在于所述的具有伸縮功能導(dǎo)光筒由2節(jié)以上套筒套裝。
5．一種使用權(quán)利要求1所述的激光雕刻版輥的系統(tǒng)進(jìn)行激光雕刻版輥的方法，其特征在于按以下步驟進(jìn)行1)將表面符合加工要求的待制輥水平地夾持在支撐轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)上，支撐轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)作水平軸向旋轉(zhuǎn)；2)待制版輥表面上噴涂專用激光粉料；3a)利用繪圖軟件或掃描儀生成Bmp圖形，通過計(jì)算機(jī)鍵盤送至數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)3b)同時(shí)將支撐轉(zhuǎn)動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)參數(shù)、待制輥加工參數(shù)、激光器的激光輸出參數(shù)分別通過鍵盤送至數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)；3c)將上述送至數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的參數(shù)經(jīng)點(diǎn)陣圖形處理器進(jìn)行點(diǎn)陣圖形處理成可加工電信號；4a)同時(shí)計(jì)算機(jī)接受控制軸向移動(dòng)的伺服電機(jī)的軸向位置信號及主軸編碼器的主軸編碼信號(周向位置信號)；4b)這樣計(jì)算機(jī)把經(jīng)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)生成的的可加工電信號送至脈沖信號控制卡，通過聲光調(diào)制器控制激光器發(fā)出光束至待制輥，并開始加工。
全文摘要
本發(fā)明涉及用激光加工版輥的雕刻系統(tǒng)及方法。它包括支撐轉(zhuǎn)動(dòng)待刻版輥的機(jī)構(gòu)、兩臺激光器輸出光路上有一45°反射鏡固定在各導(dǎo)光筒的兩端,一導(dǎo)光筒45°反射鏡與聚焦鏡組通過導(dǎo)光筒固定,聚焦輸出的光聚焦到待刻制版輥上;另一導(dǎo)光筒再安一反射鏡通過導(dǎo)光筒固定聚焦鏡組,并安有回轉(zhuǎn)調(diào)整機(jī)構(gòu)由伺服電機(jī)來驅(qū)動(dòng)。計(jì)算機(jī)對各自獨(dú)立的激光加工系統(tǒng)進(jìn)行組合控制加工,以不同的加工參數(shù)在版輥表面進(jìn)行深度不同的三維雕刻加工。
文檔編號B23K26/08GK1299723SQ0012480
公開日2001年6月20日 申請日期2000年9月12日 優(yōu)先權(quán)日1999年12月14日
發(fā)明者陳光南, 紀(jì)全, 孫傳香 申請人:中國科學(xué)院力學(xué)研究所