專利名稱：激光加工中實(shí)時(shí)監(jiān)測焦點(diǎn)位置的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及激光加工裝備，特別是一種用于激光加工中實(shí)時(shí)監(jiān)測焦點(diǎn)位置， 并通過監(jiān)測結(jié)果反饋，快速定焦，提高加工效果的裝置。
背景技術(shù)：
激光加工技術(shù)在汽車、微電子，航天航空，生物醫(yī)學(xué)，太陽能及燃料電池新能源等高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。其加工切面整齊，熱效應(yīng)小，無微裂紋和冶金缺陷，加工速度快，效率高，對材料無選擇性，有著傳統(tǒng)的機(jī)械加工，以及電火花加工所無法比擬的優(yōu)越性。隨著該技術(shù)的迅速發(fā)展及廣泛應(yīng)用，對加工的效果有了更高的要求，其中在加工過程中，加工激光束聚焦后的定位精度對加工效果有著至關(guān)重要的影響。若聚焦的激光焦斑沒有定位在被加工件的加工面上，則會造成被用于加工的光能大量損失，降低加工效率，浪費(fèi)了加工成本?，F(xiàn)有的應(yīng)用與激光加工的實(shí)時(shí)監(jiān)測裝置均是C⑶探測器同軸監(jiān)視，只是用來監(jiān)視加工狀態(tài)的，并沒有對焦點(diǎn)的位置進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測判定。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種激光加工中實(shí)時(shí)監(jiān)測焦點(diǎn)位置的裝置，該裝置應(yīng)用與激光加工的實(shí)時(shí)監(jiān)測裝置均是CCD探測器非同軸監(jiān)視，能夠用來對焦點(diǎn)的位置進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測判定。本實(shí)用新型的目的是通過下述技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的。一種激光加工中實(shí)時(shí)監(jiān)測焦點(diǎn)位置的裝置，包括一個(gè)激光器和一個(gè)待加工的工件的定焦面，在所述激光器出射激光束面上設(shè)有一塊平面反射鏡，與平面反射鏡反射的激光束相對應(yīng)處設(shè)有一個(gè)加工頭，加工頭出射激光束光軸對應(yīng)待加工的工件的定焦面；在加工頭一側(cè)設(shè)有與入射光束光軸夾角為α的聚焦透鏡，聚焦透鏡與線性C⑶探測器相連，且CXD 探測器水平設(shè)置，聚焦透鏡光軸與線性C⑶探測器呈β夾角設(shè)置。本實(shí)用新型進(jìn)一步的特征在于所述線性CXD探測器通過處理器與帶視頻采集卡的監(jiān)視器連接。所述平面反射鏡鏡面與激光束成傾斜角度設(shè)置，傾斜角度為45°。所述夾角α滿足0° < α <90°。所述夾角β = 90° -α。本實(shí)用新型提出了一種可應(yīng)用于激光加工過程中實(shí)時(shí)監(jiān)測聚焦情況，通過監(jiān)測結(jié)果的反饋，快速調(diào)節(jié)焦點(diǎn)位置的裝置。該裝置使用加工用的脈沖激光作為發(fā)射源，其頻率固定，通過聚焦后，使得激光焦斑準(zhǔn)確的定位在被加工件的加工面上，解決了激光束加工面過高(未聚焦)和加工面過低(散焦)現(xiàn)象(參見圖1所示)，減少了因焦點(diǎn)位置定位差錯(cuò)而導(dǎo)致的非激光焦斑加工帶來的能量損失。
圖1為加工面在非焦點(diǎn)位置示意圖；圖2為焦點(diǎn)定位裝置圖；圖3為光路原理圖。圖中1、激光器；2、平面反射鏡；3、加工頭；4、聚焦透鏡；5、線性CXD探測器；6、處
理器；7、監(jiān)視器；8、定焦面。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例對本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明。如圖2所示，該激光加工中實(shí)時(shí)監(jiān)測焦點(diǎn)位置的裝置，包括一個(gè)激光器1和一個(gè)待加工的工件的定焦面8，其中在所述激光器1出射激光束面上設(shè)有一塊平面反射鏡2，與平面反射鏡2反射的激光束相對應(yīng)處設(shè)有一個(gè)加工頭3，加工頭3出射激光束光軸對應(yīng)待加工的工件的定焦面8;在加工頭3—側(cè)設(shè)有與入射光束光軸夾角為α的聚焦透鏡4，夾角α 為35° ；聚焦透鏡4與線性CXD探測器5相連，且CXD探測器5水平設(shè)置，聚焦透鏡4光軸與線性CXD探測器5呈β夾角設(shè)置，夾角β為55°。線性CCD探測器5通過處理器6與帶視頻采集卡的監(jiān)視器7連接。平面反射鏡2鏡面與激光束成傾斜角度設(shè)置，傾斜角度為45°。參見3并結(jié)合圖2所示，使用加工用的激光器1作為發(fā)射源，對加工頭3出射的激光束聚焦后的焦點(diǎn)位置進(jìn)行標(biāo)定，如圖中的0點(diǎn)，在0點(diǎn)的右上方位置與入射光束光軸夾角 α位置設(shè)置監(jiān)測設(shè)備聚焦透鏡4及線性CXD探測器5，線性CXD探測器5水平放置，與處理器6連接，處理器6與帶視頻采集卡的監(jiān)視器7連接。聚焦透鏡4光軸與線性CXD探測器5夾角為β，若激光束聚焦在0點(diǎn)，則經(jīng)被加工件的加工面反射后，出射光線通過聚焦透鏡4到達(dá)線性CXD探測器5的中心位置0'；若激光束在A點(diǎn)被反射，則反射光在線性CXD 探測器5的A'位置，此時(shí)，調(diào)節(jié)工件的位置，直到監(jiān)視器7中A'位置移動到線性C⑶探測器5的中心位置0'，則被加工件的加工定焦面8剛好置于聚焦激光束的焦斑位置；若激光束在B點(diǎn)被反射，則反射光在線性CCD探測器5的B'位置，此時(shí)，調(diào)節(jié)工件的位置，直到監(jiān)視器7中B'位置移動到線性CXD探測器5的中心位置0'，則被加工件的加工定焦面8剛好置于聚焦激光束的焦斑位置；由于在線性C⑶探測器5上的位移量0' A'，0' B'是已知的，根據(jù)圖三中的三角關(guān)系得下列公式，其中I1為0點(diǎn)到聚焦透鏡4的主面距離，即物距。 I2為聚焦透鏡4的主面到線性CXD探測器5中心0'的距離，即像距。通過計(jì)算可得工件所需移動的位移量AO，B0:
權(quán)利要求1.一種激光加工中實(shí)時(shí)監(jiān)測焦點(diǎn)位置的裝置，包括一個(gè)激光器(1)和一個(gè)待加工的工件的定焦面(8)，其特征在于在所述激光器(1)出射激光束面上設(shè)有一塊平面反射鏡(2)， 與平面反射鏡( 反射的激光束相對應(yīng)處設(shè)有一個(gè)加工頭(3)，加工頭C3)出射激光束光軸對應(yīng)待加工的工件的定焦面(8)；在加工頭C3) —側(cè)設(shè)有與入射光束光軸夾角為α的聚焦透鏡G)，聚焦透鏡(4)與線性CCD探測器( 相連，且CCD探測器( 水平設(shè)置，聚焦透鏡 (4)光軸與線性CXD探測器( 呈β夾角設(shè)置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光加工中實(shí)時(shí)監(jiān)測焦點(diǎn)位置的裝置，其特征在于所述線性CCD探測器( 通過處理器(6)與帶視頻采集卡的監(jiān)視器(7)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光加工中實(shí)時(shí)監(jiān)測焦點(diǎn)位置的裝置，其特征在于所述平面反射鏡( 鏡面與激光束成傾斜角度設(shè)置，傾斜角度為45°。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光加工中實(shí)時(shí)監(jiān)測焦點(diǎn)位置的裝置，其特征在于所述夾角α滿足0° < α < 90°。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光加工中實(shí)時(shí)監(jiān)測焦點(diǎn)位置的裝置，其特征在于所述夾角β = 90° -α。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種激光加工中實(shí)時(shí)監(jiān)測焦點(diǎn)位置的裝置，包括一個(gè)激光器和一個(gè)待加工的工件的定焦面，在所述激光器出射激光束面上設(shè)有一塊平面反射鏡，與平面反射鏡反射的激光束相對應(yīng)處設(shè)有一個(gè)加工頭，加工頭出射激光束光軸對應(yīng)待加工的工件的定焦面；在加工頭一側(cè)設(shè)有與入射光束光軸夾角為α的聚焦透鏡，聚焦透鏡與線性CCD探測器相連，且聚焦透鏡光軸與線性CCD探測器呈β夾角設(shè)置。該裝置使用加工用的脈沖激光作為發(fā)射源，其頻率固定，通過聚焦后，使得激光焦斑準(zhǔn)確的定位在被加工件的加工面上，解決了激光束加工面過高(未聚焦)和加工面過低(散焦)現(xiàn)象，減少了因焦點(diǎn)位置定位差錯(cuò)而導(dǎo)致的非激光焦斑加工帶來的能量損失。
文檔編號B23K26/42GK202240152SQ20112032988
公開日2012年5月30日 申請日期2011年9月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月5日
發(fā)明者張曉 , 武杰杰 申請人:中科中涵激光設(shè)備(福建)股份有限公司