本发明公开了一种可自动对中及调整光斑直径的快换式脉冲电流处理与激光冲击箔材复合微成形装置及其方法，涉及先进制造微零件技术领域，该装置包括激光发射系统、空间位置调整系统、控制系统和微零件成形系统；本发明方法先通过三维摄影机扫描凹模上设置的特征图案并与预设的理论图案位置进行比对以调整三维移动平台的水平位置，之后通过向超声波反射平台发射超声波并计算整个过程总时间，计算出三维移动平台与可调焦透镜之间的距离，随后通过磁吸装置实现装置的快速压紧，并向箔材两端施加脉冲电流，最后通过脉冲激光冲击，利用等离子体爆炸产生冲击力，从而实现箔材的成形；本发明可显著提高激光作用点的精确性，提高金属微零件的成形质量。
1.一种可自动对中及调整光斑直径的快换式脉冲电流处理与激光冲击箔材复合微成形装置，其特征在于，包括激光发射系统、空间位置调整系统、控制系统和微零件成形系统；
所述激光发射系统包括脉冲激光器(8)、平面反射镜(13)、可调焦透镜(14)、透镜支架(15)；所述脉冲激光器(8)发出的激光束经45°设置的平面反射镜(13)反射后经过可调焦透镜(14)辐照在微零件成形系统上；
所述空间位置调整系统包括三维摄影机支架(9)、三维摄影机(10)、超声波发射器(16)、超声波感应器(17)、超声波反射平台(24)；所述三维摄影机支架(9)固定于三维移动平台(1)上，三维摄影机(10)安装于三维摄影机支架(9)上，用于确定三维移动平台(1)的水平位置；所述超声波发射器(16)与超声波感应器(17)安装于透镜支架(15)上，超声波反射平台(24)固定于三位移动平台(1)上，用于反射超声波发射器(16)发射的超声波，进而确定三维移动平台(1)的竖直位置；
所述控制系统包括激光控制器(7)、计算机(5)、三维移动平台控制器(2)、三维摄影机控制器(3)、超声波发射装置控制器(4)、电流控制器(6)；所述激光控制器(7)、三维移动平台控制器(2)、三维摄影机控制器(3)、超声波发射装置控制器(4)、电流控制器(6)均与计算机(5)相连；所述激光控制器(7)与脉冲激光器(8)相连，用于控制脉冲激光器(8)的工作状态；所述三维移动平台控制器(2)与三维移动平台(1)相连，用于控制三维移动平台(1)的移动；所述三维摄影机控制器(3)与三维摄影机(10)相连，用于控制三维摄影机(10)的工作状态及与计算机(5)之间的信息传递；所述超声波发射装置控制器(4)与超声波发射器(16)和超声波感应器(17)相连接，用于控制超声波发射器(16)的工作状态及与计算机(5)之间的信息传递；所述电流控制器(6)与磁吸装置(25)及箔材(22)两端相连接，用于控制磁吸装置(25)的工作状态及向箔材(22)施加脉冲电流；
所述微零件成形系统包括三维移动平台(1)、限位盖(12)、滑柱(18)、弹簧(19)、压板(11)、约束层(20)、吸收层(21)、凹模(23)、支撑座(26)、磁吸装置(25)；所述支撑座(26)安装在三维移动平台(1)上；
所述支撑座(26)中心位置开设有凹模定位槽(32)，凹模定位槽(32)内放置有凹模(23)，凹模(23)内放置有约束层(20)，约束层(20)一侧涂覆有吸收层(21)；
所述支撑座(26)四周位置上还开设有螺纹孔(30)和磁吸装置凹槽(31)；所述磁吸装置凹槽(31)内安装有磁吸装置(25)；所述螺纹孔(30)内安装有滑柱(18)的一端，滑柱(18)的另一端安装有压板(11)，压板(11)通过限位盖(12)限位，在磁力的作用下，压板(11)可沿滑柱(18)上下滑动，从而压紧约束层(20)，滑柱(18)上还安装有弹簧(19)，在弹簧力的作用下，压板(11)上行。
2.根据权利要求1所述的可自动对中及调整光斑直径的快换式脉冲电流处理与激光冲击箔材复合微成形装置，其特征在于，所述磁吸装置(25)包括铁芯(28)、电磁线圈(29)和线圈挡板(27)；磁吸装置(25)数量为四个。
3.根据权利要求1所述的可自动对中及调整光斑直径的快换式脉冲电流处理与激光冲击箔材复合微成形装置，其特征在于，所述凹模(23)中心位置开设有凹模槽(36)，凹模(23)圆周边缘位置上开设有槽孔(33)，该槽孔(33)与凹模定位槽(32)内圈上的凸起(34)配合。
4.根据权利要求3所述的可自动对中及调整光斑直径的快换式脉冲电流处理与激光冲击箔材复合微成形装置，其特征在于，所述凹模(23)上还设置有定位图案(35)；凹模(23)表面涂有一层耐高温绝缘漆。
5.根据权利要求1所述的可自动对中及调整光斑直径的快换式脉冲电流处理与激光冲击箔材复合微成形装置，其特征在于，所述压板(11)材料为铁磁性材料。
6.根据权利要求1所述的可自动对中及调整光斑直径的快换式脉冲电流处理与激光冲击箔材复合微成形装置，其特征在于，所述超声波反射平台(24)所用材料为硬质塑料，以达到较好的超声波反射效果；且超声波反射平台(24)的区域足够大，当三维移动平台(1)位于水平方向的极限位置时超声波反射平台(24)也能反射超声波发射器(16)产生的超声波。
7.根据权利要求1所述的可自动对中及调整光斑直径的快换式脉冲电流处理与激光冲击箔材复合微成形装置，其特征在于，所述约束层(20)为K9光学玻璃或者有机玻璃或者硅胶或者合成树脂，约束层(20)一侧表面均匀的喷涂有黑色吸收层(21)。
8.根据权利要求1至7任一项所述的可自动对中及调整光斑直径的快换式脉冲电流处理与激光冲击箔材复合微成形装置的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：激光控制器(7)、三维移动平台控制器(2)、三维摄影机控制器(3)、超声波发射装置控制器(4)、电流控制器(6)均于计算机(5)连通，将三维摄影机支架(9)固定于三维移动平台(1)上，并将三维摄影机(10)安装在三维摄影机支架(9)上；超声波反射平台(24)固定在三维移动平台(1)上；可调焦透镜(14)和超声波发射器(16)、超声波感应器(17)安装于透镜支架(15)上；
S2：使用螺栓将支撑座(26)固定于三维移动平台(1)上；将凹模(23)放置在凹模定位槽(32)内；将磁吸装置(25)放置在磁吸装置凹槽(31)内；
S3：在凹模(23)表面贴一张黑色感光纸，在三位移动平台(1)垂直方向上取有限个位置，并在每个位置分别让激光冲击一次，记录相应光斑大小；利用计算机(5)控制超声波发射器(16)发射超声波，经过超声波反射平台(24)的反射后的超声波被超声波感应器(17)接收，并将相关数据传回计算机(5)，通过一系列计算即可得出三维移动平台(1)与可调焦透镜(14)之间的距离；将一系列的对应光斑大小与距离的数据输入软件则可自动拟合出光斑大小与距离之间的函数关系；数据记录完成后，将黑色感光纸从凹模(23)表面撕下；
S4：在计算机(5)上将理论激光作用点设置于凹模(23)的中心点，并设置误差阈值，当凹模(23)实际位置与理论位置之间的差值小于误差阈值时则停止三维移动平台(1)的移动；调整三维摄影机(10)的角度，使凹模(23)完全在其视野范围内；
S5：使三维摄影机(10)开始工作，时刻读取凹模(23)上特征图案位置与理论位置之间的关系并将数据传回计算机(5)，经过计算后通过三维移动平台控制器(2)控制三维移动平台(1)在水平方向上移动，直至特征图案位置与理论位置间的差值小于误差阈值；
S6：在计算机(5)内输入所需的激光光斑直径，则可通过计算机(5)由之前获得的光斑大小与距离之间的函数关系式自动调整三维移动平台(1)在垂直方向上的位置，此过程中超声波发射器(16)不断发射超声波，超声波感应器(17)时刻将数据传递回计算机(5)以计算距离，直至达到相应的理论距离；
S7：将箔材(22)放置于凹模(23)表面；将喷涂有黑色吸收层(21)的约束层(20)放置于箔材(22)表面；通过计算机(5)控制电流控制器(6)向磁吸装置(25)中的电磁线圈(29)施加电流从而产生磁力，使压板(11)在磁力的吸引作用下压紧约束层(20)；通过计算机(5)控制电流控制器(6)向箔材(22)两端施加脉冲电流；
S8：调整可调焦透镜(14)，调整脉冲激光器(8)参数，通过计算机(2)发送指令给激光控制器(7)控制脉冲激光器(8)发射脉冲激光；脉冲激光被吸收层(21)吸收，吸收层(21)产生汽化和电离后产生大量等离子体，在约束层(20)的限制下，等离子体快速向外膨胀产生冲击压力，在冲击压力和凹模(23)的作用下，金属箔材(22)产生塑性变形，形成微零件；
S9：断开箔材(22)两端与电磁线圈(29)中的电流，则压板(11)受到弹簧(19)的作用力沿滑柱(18)高度方向向上抬起；之后则可以取出约束层(20)与微零件；
S10：若需要重复进行加工，则只需重复S5至S9的步骤。
可自动对中及调整光斑直径的快换式脉冲电流处理与激光冲
击箔材复合微成形装置及其使用方法
技术领域
[0001] 本发明涉及先进制造微零件技术领域，尤其涉及到可自动对中及调整光斑直径的快换式脉冲电流处理与激光冲击箔材复合微成形装置及其使用方法。
背景技术
[0002] 随着当今生产力的快速发展，尤其是航空航天领域及汽车制造领域，对具有微特征的微零件的强度和制作精度要求也越来越高，因此需要一种具有高精度、高质量的微成
形工艺来保证工件成形的精度。激光冲击微成形是一种采用激光能量作为冲击源瞬间使工
件产生塑性变形的加工方法，其可以成形具有较好质量和较高精度的微零件。但是由于激
光冲击力的分布形式为高斯空间分布，激光中心作用点的冲击力与四周冲击力在大小上有
很大的区别，因此在实际生产过程中往往会由于激光作用中心点的位置产生较大偏差及光
斑直径不准确等因素导致加工质量有所下降，因此需要一种能解决激光中心作用点对中问
题及光斑直径估算问题的方法。
[0003] 相关研究表明，通过向金属材料施加脉冲电流可以使材料产生电致塑性效应。电致塑性效应是指材料在运动电子作用下，内部位错程度增加，孪晶的发生被抑制，再结晶的发生温度降低，宏观表现为材料的流动应力降低，塑性变形能力提高，从而提高材料的成形质量，近年来，其作为热加工的替代成形处理方式，得到了广泛的应用。
[0004] 申请号201510373152.0的中国专利提出了一种激光辅助自动对焦的方法及装置。此专利利用向对焦位置发射低强度脉冲激光，并通过激光脉冲接收器接受经过反射后的低
强度脉冲激光，经过计算发送和接受之间的总时间即可计算出光源与对焦位置之间的位
置。但是此方法利用的低强度脉冲激光速度极快，若二者间距离较短，且相应脉冲激光接收器的精度不高则很难甚至无法测量出距离。
[0005] 申请号201810697350.6的中国专利提出了一种激光冲击液压胀形微器件的装置及其方法。此专利首先利用气缸施加瞬间的脉冲力裁剪工件，之后利用激光冲击液体瞬间
产生的高压冲击波冲击工件，实现在一个工步内对微零件进行成形，其加工质量较好且加
工精度较高。但是此种方法只利用了激光冲击这一种加工工艺，且压紧方式较为复杂，需要依靠多个螺栓连接固定夹紧装置，因此其加工完成后的拆卸过程较为繁琐，即相邻两个加
工周期间隔时间较长。
[0006] 鉴于此，本发明提出了一种可自动对中及调整光斑直径的快换式脉冲电流处理与激光冲击箔材复合微成形装置，创新性的实现了激光作用中心点的自动对中及自动调整光
斑直径的功能，并将脉冲电流处理与激光冲击成形两种加工工艺相结合，提高了压紧装置
拆卸效率，减少了更换工件的时间，同时提高了微零件的精度和质量。
发明内容
[0007] 针对现有技术对金属微零件制作存在的问题，本发明提出了可自动对中及调整光斑直径的快换式脉冲电流处理与激光冲击箔材复合微成形装置及其方法，实现了金属微零
件的制作；该方法首先利用三维摄影机对凹模的水平位置进行标定并对其进行调整，利用
超声波发射器与超声波感应器对凹模的垂直位置进行监测与调整，随后利用向电磁线圈中
施加电流的方法使之产生磁力从而吸引压板实现压紧，最后利用激光冲击的能量对箔材进
行胀形。成形工件质量较好且加工效率较高，自动化程度较高。
[0008] 本发明是通过如下技术手段进行实现的：
[0009] 一种可自动对中及调整光斑直径的快换式脉冲电流处理与激光冲击箔材复合微成形装置，包括激光发射系统、空间位置调整系统、控制系统和微零件成形系统；
[0010] 所述激光发射系统包括脉冲激光器、平面反射镜、可调焦透镜、透镜支架；所述脉冲激光器发出的激光束经45°设置的平面反射镜反射后经过可调焦透镜辐照在微零件成形系统上；
[0011] 所述空间位置调整系统包括三维摄影机支架、三维摄影机、超声波发射器、超声波感应器、超声波反射平台；所述三维摄影机支架固定于三维移动平台上，三维摄影机安装于三维摄影机支架上，用于确定三维移动平台的水平位置；所述超声波发射器与超声波感应器安装于透镜支架上，超声波反射平台固定于三位移动平台上，用于反射超声波发射器发
射的超声波，进而确定三维移动平台的竖直位置；
[0012] 所述控制系统包括激光控制器、计算机、三维移动平台控制器、三维摄影机控制器、超声波发射装置控制器、电流控制器；所述激光控制器、三维移动平台控制器、三维摄影机控制器、超声波发射装置控制器、电流控制器均与计算机相连；所述激光控制器与脉冲激光器相连，用于控制脉冲激光器的工作状态；所述三维移动平台控制器与三维移动平台相
连，用于控制三维移动平台的移动；所述三维摄影机控制器与三维摄影机相连，用于控制三维摄影机的工作状态及与计算机之间的信息传递；所述超声波发射装置控制器与超声波发
射器和超声波感应器相连接，用于控制超声波发射器的工作状态及与计算机之间的信息传
递；所述电流控制器与磁吸装置及箔材两端相连接，用于控制磁吸装置的工作状态及向箔
材施加脉冲电流；
[0013] 所述微零件成形系统包括三维移动平台、限位盖、滑柱、弹簧、压板、约束层、吸收层、凹模、支撑座、磁吸装置；所述支撑座安装在三维移动平台上；
[0014] 所述支撑座中心位置开设有凹模定位槽，凹模定位槽内放置有凹模，凹模内放置有约束层，约束层一侧涂覆有吸收层；
[0015] 所述支撑座四周位置上还开设有螺纹孔和磁吸装置凹槽；所述磁吸装置凹槽内安装有磁吸装置；所述螺纹孔内安装有滑柱的一端，滑柱的另一端安装有压板，压板通过限位盖限位，在磁力的作用下，压板可沿滑柱上下滑动，从而压紧压紧约束层，滑柱上还安装有弹簧，在弹簧力的作用下，压板上行。
[0016] 进一步的，所述磁吸装置包括铁芯、电磁线圈和线圈挡板；磁吸装置数量为四个。
[0017] 进一步的，所述凹模中心位置开设有凹模槽，凹模圆周边缘位置上开设有槽孔，该槽孔与凹模定位槽内圈上的凸起配合。
[0018] 进一步的，所述凹模上还设置有定位图案；凹模表面涂有一层耐高温绝缘漆。
[0019] 进一步的，所述压板材料为铁磁性材料。
[0020] 进一步的，所述超声波反射平台所用材料为硬质塑料，以达到较好的超声波反射效果；且超声波反射平台的区域足够大，当三维移动平台位于水平方向的极限位置时超声
波反射平台也能反射超声波发射器产生的超声波。
[0021] 进一步的，所述约束层为K9光学玻璃或者有机玻璃或者硅胶或者合成树脂，约束层一侧表面均匀的喷涂有黑色吸收层。
[0022] 可自动对中及调整光斑直径的快换式脉冲电流处理与激光冲击箔材复合微成形装置的使用方法，包括如下步骤：
[0023] S1：激光控制器、三维移动平台控制器、三维摄影机控制器、超声波发射装置控制器、电流控制器均于计算机连通，将三维摄影机支架固定于三维移动平台上，并将三维摄影机安装在三维摄影机支架上；超声波反射平台固定在三维移动平台上；可调焦透镜和超声波发射器、超声波感应器安装于透镜支架上；
[0024] S2：使用螺栓将支撑座固定于三维移动平台上；将凹模放置在凹模定位槽内；将磁吸装置放置在磁吸装置凹槽内；
[0025] S3：在凹模表面贴一张黑色感光纸，在三位移动平台垂直方向上取有限个位置，并在每个位置分别让激光冲击一次，记录相应光斑大小；利用计算机控制超声波发射器发射超声波，经过超声波反射平台的反射后的超声波被超声波感应器接收，并将相关数据传回
计算机，通过一系列计算即可得出三维移动平台与可调焦透镜之间的距离；将一系列的对
应光斑大小与距离的数据输入软件则可自动拟合出光斑大小与距离之间的函数关系；数据
记录完成后，将黑色感光纸从凹模表面撕下；
[0026] S4：在计算机上将理论激光作用点设置于凹模的中心点，并设置误差阈值，当凹模实际位置与理论位置之间的差值小于误差阈值时则停止三维移动平台的移动；调整三维摄影机的角度，使凹模完全在其视野范围内；
[0027] S5：使三维摄影机开始工作，时刻读取凹模上特征图案位置与理论位置之间的关系并将数据传回计算机，经过计算后通过三维移动平台控制器控制三维移动平台在水平方
向上移动，直至特征图案位置与理论位置间的差值小于误差阈值；
[0028] S6：在计算机内输入所需的激光光斑直径，则可通过计算机由之前获得的光斑大小与距离之间的函数关系式自动调整三维移动平台在垂直方向上的位置，此过程中超声波
发射器不断发射超声波，超声波感应器时刻将数据传递回计算机以计算距离，直至达到相
应的理论距离；
[0029] S7：将箔材放置于凹模表面；将喷涂有黑色吸收层的约束层放置于箔材表面；通过计算机控制电流控制器向磁吸装置中的电磁线圈施加电流从而产生磁力，使压板在磁力的吸引作用下压紧约束层；通过计算机控制电流控制器向箔材两端施加脉冲电流；
[0030] S8：调整可调焦透镜，调整脉冲激光器参数，通过计算机发送指令给激光控制器控制脉冲激光器发射脉冲激光；脉冲激光被吸收层吸收，吸收层产生汽化和电离后产生大量等离子体，在约束层的限制下，等离子体快速向外膨胀产生冲击压力，在冲击压力和凹模的作用下，金属箔材产生塑性变形，形成微零件；
[0031] S9：断开箔材两端与电磁线圈中的电流，则压板受到弹簧的作用力沿滑柱高度方向向上抬起；之后则可以取出约束层与微零件；
[0032] S10：若需要重复进行加工，则只需重复S5至S9的步骤。
[0033] 本发明产生的有益效果是：
[0034] 1.本发明采用激光能量产生的冲击压力对金属微零件进行加工，黑色吸收层通过吸收脉冲激光能量而产生等离子体爆炸，在约束层与凹模的共同作用下对材料表面产生瞬
时的巨大冲击力，从而使材料产生应变速率极快的塑性变形而贴模成形。此方法避免了生
产高成本的微冲头而节约了成本。
[0035] 2.本发明采用向金属箔材施加脉冲电流使其产生电致塑性的加工方法，使材料内部的位错缠结程度降低，增加位错的可动性，减少晶粒间的形变能，在短时间内发生剧烈动态再结晶从而细化晶粒，使箔材的流动应力降低、塑性变形能力提高，从而提高了微零件的成形质量。
[0036] 3.本发明采用三维摄影机识别凹模上的特定图案从而对凹模的实际水平空间位置进行标定，并采用相关的算法调整凹模的水平空间位置，使激光作用中心点能尽可能精
确的落在凹模成形特征的中心，从而提高成形微零件的准确性。
[0037] 4.为了改变激光光斑大小，本发明采用超声波发射器与超声波感应器对凹模的垂直空间位置进行监测与调整，通过超声波反射平台的反射作用可以获得从超声波发射到接
收整个过程的时间，从而经过一系列计算可以获得超声波反射平台与超声波发生器二者之
间的距离。且采用速度相对较低的超声波可以在二者距离较近时也能较为准确的获得测量
数据，对感应器的精度要求相对较低，降低了生产成本。
[0038] 5.本发明通过向电磁线圈内施加电流，在电磁感应的作用下线圈内部会产生恒定的磁场，铁磁性的压板在磁力的作用下从而克服弹簧的作用力向下移动压紧约束层。此方
法可以避免使用过多的螺栓对压紧装置进行紧固，从而提高装卸效率。
附图说明
[0039] 图1是本发明涉及到的可自动对中及调整光斑直径的快换式脉冲电流处理与激光冲击箔材复合微成形装置的结构示意图；
[0040] 图2是本发明涉及到的磁吸装置的剖视图；
[0041] 图3是本发明涉及到的具有特定图案及特征的凹模的三维图；
[0042] 图4是本发明涉及到的具有特定特征的支撑座的三维图；
[0043] 图5是本发明涉及到的除自动对中即调整光斑直径装置外的三维图；
[0044] 附图标记如下：
[0045] 1-三维移动平台；2-三维移动平台控制器；3-三维摄影机控制器；4-超声波发射装置控制器；5-计算机；6-电流控制器；7-激光控制器；8-脉冲光激光器；9-三维摄影机支架；10-三维摄影机；11-压板；12-限位盖；13平面反射镜；14-可调焦透镜；15-透镜支架；16-超声波发射器；17-超声波感应器；18-滑柱；19-弹簧；20-约束层；21-吸收层；22-箔材；23-凹模；24-超声波反射平台；25-磁吸装置；26-支撑座；27-线圈挡板；28-铁芯；29-电磁线圈；
30-螺纹孔；31-磁吸装置凹槽；32-凹模定位槽；33-槽孔；34-凸起；35-定位图案；36-凹模槽。
具体实施方式
[0046] 下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附
图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0047] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“轴向”、“径向”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为
对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0048] 在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0049] 下面首先结合附图具体描述根据本发明实施例的
[0050] 为对本发明作进一步的了解，现结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明。
[0051] 一种可自动对中及调整光斑直径的快换式脉冲电流处理与激光冲击箔材复合微成形装置，结合附图1所示，包括激光发射系统、空间位置调整系统、控制系统和微零件成形系统；激光发射系统用于提供激光能量用来加工工件，空间位置调整系统用来调整三维坐
标平台，从而调整凹模23的位置，即待加工工件的位置，从而调整了辐照在工件上的激光的光斑大小，实现了精确加工，微零件成形系统中的滑柱18、弹簧19及压板11与磁吸装置25之间的相互配合，实现了对约束层20的压紧，即对待加工工件的压紧与定位。
[0052] 所述激光发射系统包括脉冲激光器8、平面反射镜13、可调焦透镜14、透镜支架15；所述脉冲激光器8发出的激光束经45°设置的平面反射镜13反射后经过可调焦透镜14、辐照
在微零件成形系统上；所述可调焦透镜14安装于透镜支架15上；所述透镜支架15固定于桌
面上；
[0053] 所述空间位置调整系统包括三维摄影机支架9、三维摄影机10、超声波发射器16、超声波感应器17、超声波反射平台24；所述三维摄影机支架9固定于三维移动平台1上，三维摄影机10安装于三维摄影机支架9上，用于确定三维移动平台1的水平空间位置；所述超声
波发射器16与超声波感应器17安装于透镜支架15上，超声波反射平台24固定于三位移动平
台1上，用于反射超声波发射器16发射的超声波；
[0054] 所述控制系统包括激光控制器7、计算机5、三维移动平台控制器2、三维摄影机控制器3、超声波发射装置控制器4、电流控制器6；所述激光控制器7、三维移动平台控制器2、三维摄影机控制器3、超声波发射装置控制器4、电流控制器6均与计算机5相连；所述激光控制器7与脉冲激光器8相连，用于控制脉冲激光器8的工作状态；所述三维移动平台控制器2
与三维移动平台1相连，用于控制三维移动平台1的移动；所述三维摄影机控制器3与三维摄影机10相连，用于控制三维摄影机10的工作状态及与计算机5之间的信息传递；所述超声波发射装置控制器4与超声波发射器16和超声波感应器17相连接，用于控制超声波发射器16
的工作状态及与计算机5之间的信息传递；所述电流控制器6与磁吸装置25及箔材22两端相
连接，用于控制磁吸装置25的工作状态及向箔材22施加脉冲电流；
[0055] 所述微零件成形系统包括三维移动平台1、限位盖12、滑柱18、弹簧19、压板11、约束层20、吸收层21、凹模23、支撑座26、磁吸装置25；所述支撑座26、磁吸装置25安装于三维移动平台1上；所述支撑座26及限位盖12上开设有螺纹孔，用以与滑柱28两端的螺纹相配合；所述弹簧19嵌套于滑柱18外侧，其两端分别与压板11及支撑座26接触；所述压板11上开设有与滑柱18直径尺寸相同的孔，使其能沿滑柱18高度方向自由移动；所述磁吸装置25安
装于支撑座26所设的凹槽内，并使用螺栓将磁吸装置26固定于支撑座26上。所述支撑座26
四周位置上还开设有螺纹孔30和磁吸装置凹槽31；所述磁吸装置凹槽31内安装有磁吸装置
25；所述螺纹孔30内安装有滑柱18的一端，滑柱18的另一端安装有压板11，压板11通过限位盖12限位，在磁力的作用下，压板11可沿滑柱18上下滑动，从而压紧压紧约束层20，滑柱18上还安装有弹簧19，在弹簧力的作用下，压板11上行。
[0056] 结合附图2，所述磁吸装置25包括铁芯28、电磁线圈29、线圈挡板27，其数量为四个。
[0057] 结合附图3，所述凹模23的表面除成形特征区域外，还开设有具有独特的便于三维摄影机10识别并定位的图案；在凹模23边缘设置有两个槽孔33，用以与支撑座26相配合并
防止产生相对转动，以影响三维摄影机10的定位精确性；在凹模23表面涂有一层耐高温绝
缘漆，所述凹模23中心位置开设有凹模槽36，凹模23圆周边缘位置上开设有槽孔33，该槽孔
33与凹模定位槽32内圈上的凸起34配合。
[0058] 结合附图4，所述支撑座26上用以容纳凹模23的区域边缘开设有两个圆弧状凸起34，使其与凹模23上的槽孔33相配合，以产生固定其相对位置，防止二者产生相对转动的作用。
[0059] 一种可自动对中及调整光斑直径的快换式脉冲电流处理与激光冲击箔材复合微成形装置的方法，具体包括以下步骤：
[0060] S1：激光控制器7、三维移动平台控制器2、三维摄影机控制器3、超声波发射装置控制器4、电流控制器6均于计算机5连通，将三维摄影机支架9固定于三维移动平台1上，并将三维摄影机10安装在三维摄影机支架9上；将超声波反射平台24固定在三维移动平台1上；将透镜支架15固定在桌面上；将可调焦透镜14和超声波发射器16、超声波感应器17安装于
透镜支架15上；
[0061] S2：使用螺栓将支撑座26固定于三维移动平台1上；将凹模23按照凸台与凹槽对齐的方式安装于支撑座26的指定位置；将四套磁吸装置25分别安装至支撑座26所设置的四个
凹槽内，其安装顺序为电磁线圈29、铁芯28、线圈挡板27，最后使用螺钉将线圈挡板27固定于支撑座26上；利用螺纹连接的方式将两根滑柱18与支撑座26相连接；
[0062] S3：将弹簧19嵌套于滑柱18的外侧，并使其一端与支撑座26表面接触；使压板11上设置的两个通孔的中心线与两根滑柱18的中心线分别对中，使压板11穿过两根滑柱18并与弹簧19的另一端接触；利用螺纹连接的方式将限位盖12与滑柱18相连接；
[0063] S4：在凹模23表面贴一张黑色感光纸，在三位移动平台1垂直方向上取有限个位置，并在每个位置分别让激光冲击一次，记录相应光斑大小。利用计算机5控制超声波发射器16发射超声波，经过超声波反射平台24的反射后的超声波被超声波感应器17接收，并将
相关数据传回计算机5，通过一系列计算即可得出三维移动平台1与可调焦透镜14之间的距
离。将一系列的对应光斑大小与距离的数据输入软件则可自动拟合出光斑大小与距离之间
的函数关系。数据记录完成后，将黑色感光纸从凹模23表面撕下；
[0064] S5：在计算机5上将理论激光作用点设置于凹模23的中心点，并设置误差阈值，当凹模23实际位置与理论位置之间的差值小于误差阈值时则停止三维移动平台1的移动；调
整三维摄影机10的角度，使凹模23完全在其视野范围内；
[0065] S6：使三维摄影机10开始工作，时刻读取凹模23上特征图案位置与理论位置之间的关系并将数据传回计算机5，经过计算后通过三维移动平台控制器2控制三维移动平台1
在水平方向上移动，直至特征图案与位置与理论位置间的差值小于误差阈值；
[0066] S7：在计算机5内输入所需的激光光斑直径，则可通过计算机5由之前获得的光斑大小与距离之间的函数关系式自动调整三维移动平台1在垂直方向上的位置，此过程中超
声波发射器16不断发射超声波，超声波感应器17时刻将数据传递回计算机5以计算距离，直至达到相应的理论距离；
[0067] S8：将箔材22放置于凹模23表面；将喷涂有黑色吸收层21的约束层20放置于箔材22表面；通过计算机5控制电流控制器6向磁吸装置25中的电磁线圈29施加电流从而产生磁
力，使压板11在磁力的吸引作用下压紧约束层20；通过计算机5控制电流控制器6向箔材22
两端施加脉冲电流；
[0068] S9：调整可调焦透镜14，调整脉冲激光器8参数，通过计算机2发送指令给激光控制器7控制脉冲激光器8发射脉冲激光；脉冲激光被吸收层21吸收，吸收层21产生汽化和电离后产生大量等离子体，在约束层20的限制下，等离子体快速向外膨胀产生冲击压力，在冲击压力和凹模23的作用下，金属箔材22产生塑性变形，形成微零件；
[0069] S10：断开箔材22两端与电磁线圈29中的电流，则压板11受到弹簧19的作用力沿滑柱18高度方向向上抬起；之后则可以取出约束层20与微零件；
[0070] S11：若需要重复进行加工，则只需重复S6至S10的步骤。
[0071] 在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0072] 尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨
的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
