本发明专利技术公开了一种激光切割钻石材料的专用装置，涉及钻石切割，主要解决的是现有激光钻石切割存在质量差的技术问题，所述装置包括激光器、外光路模块、运动控制系统、XYZ电机模块，还包括同轴成像加工头模块、偏振调节模块，同轴成像加工头模块包括机架，机架上设有视觉检测机构，偏振调节模块包括波片、旋转电机，运动控制系统连接激光器、XYZ电机模块、视觉检测机构、旋转电机，激光器发出的激光通过外光路模块、波片照射到工件，运动控制系统根据工件的切割轨迹控制旋转电机实时调节波片或工件的旋转角度，以使激光的偏振态方向与切割轨迹相切，可以提高切割质量和效率。
【技术实现步骤摘要】
一种激光切割钻石材料的专用装置
本专利技术涉及钻石切割，更具体地说，它涉及一种激光切割钻石材料的专用装置。
技术介绍
随着激光技术的不断发展，激光加工在工业上的应用日益广泛。激光切割材料是激光加工中最常见的一种应用，激光切割是一种非接触式切割方法，与传统的切割方法相比，激光切割具有切割质量好，生产效率高，使用范围广，生产成本低等优点。激光切割实际上是利用聚焦镜将高能激光聚焦到材料表面，产生足够使材料熔化甚至气化的高温，再以辅助气体喷射吹化使材料分离，从而达到切割的目的。在激光切割的实践中，许多因素影响着切割质量和效率，除气体和喷嘴，气流和切速等工艺参数外，光束能量分布，光束的偏振态等对切割质量和效率也至关重要。钻石是世界上最坚硬的物质之一，也是最为珍贵、最受人们喜爱的产品，钻石原石只有经过严格的切磨和加工才能变成煜煜生辉的钻石。传统钻石切割方法是转盘片切割，钻石由粘附在转盘片上的其它钻石或钻石粉末进行机械加工。激光切割作为一种钻石加工的新型技术，由于其自身的无接触式加工，加工质量好、效率高，二次投入少等优势在钻石加工领域得到了广泛的应用。影响激光钻石切割的质量因素主要有两个：一是钻石重量的损失，因为体积大价值高，微小的损失重量都是可观的经济价值损失；二是切割中产生的微裂纹以及表面光洁度会影响钻石的后续加工和使用寿命。实际测试应用表明，钻石在异形切割过程中会存在不同切割方向会导致切割质量和效率不一致的问题。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是针对现有技术的上述不足，本专利技术的目的是提供一种可以提高切割质量和效率的激光切割钻石材料的专用装置。本专利技术的技术方案是：一种激光切割钻石材料的专用装置，包括激光器、外光路模块、运动控制系统、XYZ电机模块，还包括同轴成像加工头模块、偏振调节模块，所述同轴成像加工头模块包括机架，所述机架上设有视觉检测机构，所述偏振调节模块包括波片、旋转电机，所述运动控制系统连接所述激光器、XYZ电机模块、视觉检测机构、旋转电机，所述激光器发出的激光通过所述外光路模块、波片照射到工件，所述运动控制系统根据所述工件的切割轨迹控制所述旋转电机实时调节所述波片或工件的旋转角度，以使所述激光的偏振态方向与所述切割轨迹相切。作为进一步地改进，所述波片为二分之一波片。进一步地，所述视觉检测机构包括相机、连接所述相机的摄像物镜、位于所述摄像物镜下方的消色差物镜、位于所述消色差物镜下方的光源，所述运动控制系统连接所述相机、光源。进一步地，所述消色差物镜与所述激光的波长相对应，所述消色差物镜的焦距为20-200mm，所述摄像物镜的焦距为20-250mm。进一步地，所述外光路模块包括依次布置的第一反射镜、第二反射镜、扩束镜、格兰棱镜、第三反射镜，所述第一反射镜为所述激光的入射端，所述第三反射镜为所述激光的出射端。进一步地，所述XYZ电机模块包括用于驱动所述机架上下运动的Z轴直线电机、用于安装所述工件的XY直线电机平台，所述运动控制系统连接所述Z轴直线电机、XY直线电机平台。进一步地，所述旋转电机为空心轴电机，所述波片连接旋转电机的转轴，所述旋转电机与波片之间为同轴布置的结构，所述旋转电机安装于所述机架。进一步地，所述旋转电机为空心轴电机，所述波片连接旋转电机的转轴，所述旋转电机与波片之间为同轴布置的结构，所述旋转电机安装于所述激光器的激光出射端。进一步地，所述旋转电机为空心轴电机，所述波片连接旋转电机的转轴，所述旋转电机与波片之间为同轴布置的结构，所述旋转电机安装于所述外光路模块的入射端或出射端。进一步地，所述波片安装于所述激光器的激光发射端、外光路模块的入射端、外光路模块的出射端、机架中的任意一处，所述旋转电机连接所述XYZ电机模块。有益效果本专利技术与现有技术相比，具有的优点为：本专利技术通过运动控制系统根据工件的切割轨迹控制旋转电机实时调节波片或工件的角度，使激光偏振态方向与切割轨迹相切，可以提高切割质量和效率，同时，通过视觉检测机构实时检测加工过程，使得本专利技术集切割与检测为一体，有效保证加工质量。附图说明图1为本专利技术实施例1的结构示意图；图2为本专利技术实施例1中同轴成像加工头模块的结构示意图；图3为本专利技术实施例2的结构示意图；图4为本专利技术实施例3的结构示意图；图5为本专利技术实施例4的结构示意图图6为1/2波片改变激光线偏振态方向示意图；图7为激光偏振态方向固定与矩形切割轨迹的示意图；图8为激光偏振态方向固定与圆形切割轨迹的示意图；图9为激光偏振态方向与矩形切割轨迹一致的示意图；图10为激光偏振态方向与圆形切割轨迹一致的示意图；图11为激光偏振态方向与切割轨迹一致的切割效果图。其中：1-激光器、2-外光路模块、3-运动控制系统、4-工件、5-XYZ电机模块、6-同轴成像加工头模块、7-机架、8-视觉检测机构、9-波片、10-旋转电机、11-激光、12-割轨迹、13-相机、14-摄像物镜、15-消色差物镜、16-光源、17-第一反射镜、18-第二反射镜、19-扩束镜、20-格兰棱镜、21-第三反射镜、22-Z轴直线电机、23-高压吹气嘴、24-X轴直线电机、25-Y轴直线电机、D-激光偏振态方向、D1-入射激光偏振态方向、D2-出射激光偏振态方向。具体实施方式下面结合附图中的具体实施例对本专利技术做进一步的说明。一种激光切割钻石材料的专用装置，包括激光器1、外光路模块2、运动控制系统3、XYZ电机模块5，激光器1的波长有1064nm，532nm，脉宽从100ns-100fs。本装置还包括同轴成像加工头模块6、偏振调节模块，同轴成像加工头模块6包括机架7，机架7上设有视觉检测机构8，偏振调节模块包括波片9、旋转电机10，运动控制系统3连接激光器1、XYZ电机模块5、视觉检测机构8、旋转电机10，激光器1发出的激光11通过外光路模块2、波片9照射到工件4，运动控制系统3根据工件4的切割轨迹12控制旋转电机10实时调节波片9或工件4的旋转角度，以使激光11的偏振态方向D与切割轨迹12相切，切割质量和效率最优。优选的，波片9为二分之一波片，如图6所示，当激光11的入射偏振方向D1与快轴或慢轴重合时，出射偏振方向D2保持不变，不重合时出射光和入射光的偏振方向的夹角B为入射光的偏振方向与波片主轴夹角A的两倍，即B＝2A，使用此原理，通过旋转波片9或工件4来实现加工激光所需偏振态的变化，实现激光11的偏振方向D与切割轨迹12相切。视觉检测机构8包括相机13、连接相机13的摄像物镜14、位于摄像物镜14下方的消色差物镜15、位于消色差物镜15下方的光源16，运动控制系统3连接相机13、光源16。相机13为CCD高清工业相机，光源16为环形可调光源，相机13与摄像物镜14、消色差物镜15、光源16之间为同轴布置的结构。消色差物镜15与激光11的波长相对应，消色差物镜15对波长1064-532nm采用消色差本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种激光切割钻石材料的专用装置，包括激光器(1)、外光路模块(2)、运动控制系统(3)、XYZ电机模块(5)，其特征在于，还包括同轴成像加工头模块(6)、偏振调节模块，所述同轴成像加工头模块(6)包括机架(7)，所述机架(7)上设有视觉检测机构(8)，所述偏振调节模块包括波片(9)、旋转电机(10)，所述运动控制系统(3)连接所述激光器(1)、XYZ电机模块(5)、视觉检测机构(8)、旋转电机(10)，所述激光器(1)发出的激光(11)通过所述外光路模块(2)、波片(9)照射到工件(4)，所述运动控制系统(3)根据所述工件(4)的切割轨迹(12)控制所述旋转电机(10)实时调节所述波片(9)或工件(4)的旋转角度，以使所述激光(11)的偏振态方向(D)与所述切割轨迹(12)相切。/n
【技术特征摘要】
1.一种激光切割钻石材料的专用装置，包括激光器(1)、外光路模块(2)、运动控制系统(3)、XYZ电机模块(5)，其特征在于，还包括同轴成像加工头模块(6)、偏振调节模块，所述同轴成像加工头模块(6)包括机架(7)，所述机架(7)上设有视觉检测机构(8)，所述偏振调节模块包括波片(9)、旋转电机(10)，所述运动控制系统(3)连接所述激光器(1)、XYZ电机模块(5)、视觉检测机构(8)、旋转电机(10)，所述激光器(1)发出的激光(11)通过所述外光路模块(2)、波片(9)照射到工件(4)，所述运动控制系统(3)根据所述工件(4)的切割轨迹(12)控制所述旋转电机(10)实时调节所述波片(9)或工件(4)的旋转角度，以使所述激光(11)的偏振态方向(D)与所述切割轨迹(12)相切。
2.根据权利要求1所述的一种激光切割钻石材料的专用装置，其特征在于，所述波片(9)为二分之一波片。
3.根据权利要求1所述的一种激光切割钻石材料的专用装置，其特征在于，所述视觉检测机构(8)包括相机(13)、连接所述相机(13)的摄像物镜(14)、位于所述摄像物镜(14)下方的消色差物镜(15)、位于所述消色差物镜(15)下方的光源(16)，所述运动控制系统(3)连接所述相机(13)、光源(16)。
4.根据权利要求3所述的一种激光切割钻石材料的专用装置，其特征在于，所述消色差物镜(15)与所述激光(11)的波长相对应，所述消色差物镜(15)的焦距为20-200mm，所述摄像物镜(14)的焦距为20-250mm。
5.根据权利要求1所述的一种激光切割钻石材料的专用装置，其特征在于，所述外光路模块(2)包括依次布置的第一反射镜(17)、第二反射镜(18)、扩束镜(19)、格兰...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈聪，李国栋，廖世明，
申请(专利权)人：广州三义激光科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44
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