激光加工調(diào)焦裝置、調(diào)焦方法及激光加工設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種激光加工調(diào)焦裝置、調(diào)焦方法及加工設(shè)備，所述裝置包括：Z向升降機(jī)構(gòu)；振鏡組件及電動(dòng)變焦聚焦鏡，固定于所述Z向升降機(jī)構(gòu)上；坐標(biāo)生成器，用于獲取工件曲面坐標(biāo)數(shù)據(jù)；控制系統(tǒng)，其分別電連接于所述Z向升降機(jī)構(gòu)、電動(dòng)變焦聚焦鏡及坐標(biāo)生成器；所述控制系統(tǒng)根據(jù)所述坐標(biāo)生成器提供的曲面坐標(biāo)數(shù)據(jù)控制所述Z向升降機(jī)構(gòu)進(jìn)行升降運(yùn)動(dòng)，并控制所述電動(dòng)變焦聚焦鏡將激光光束聚焦于工件表面。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了激光光束焦點(diǎn)位置隨工件表面實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，其精確度高且性能穩(wěn)定，保證了激光加工工件的質(zhì)量及尺寸的穩(wěn)定性及一致性。
【專利說明】 激光加工調(diào)焦裝置、調(diào)焦方法及激光加工設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及激光加工【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種激光加工調(diào)焦裝置、調(diào)焦方法及加工設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]在三維激光加工過程中，經(jīng)常需要在具有不規(guī)則的三維曲面的工件上進(jìn)行激光標(biāo)亥|J、切割等的加工，而該工件表面的高度差往往遠(yuǎn)超過激光光束的焦深范圍，這樣導(dǎo)致激光光束聚焦點(diǎn)位置偏離工件的表面，造成照射在工件表面的激光光束能量密度大幅下降，且激光光束在工件表面的光斑尺寸增大，從而將嚴(yán)重影響到激光加工工件的質(zhì)量及尺寸的穩(wěn)定性及一致性。因此，需要通過激光動(dòng)態(tài)調(diào)焦裝置對(duì)激光加工過程中焦點(diǎn)位置進(jìn)行調(diào)節(jié)，以保證激光加工工件的質(zhì)量及尺寸的穩(wěn)定性及一致性。
[0003]現(xiàn)有的激光動(dòng)態(tài)調(diào)焦裝置通常是電動(dòng)調(diào)焦方式，其通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)絲杠導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)振鏡系統(tǒng)整體升降，以動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)激光光束焦點(diǎn)位置。然而，上述調(diào)焦裝置一般結(jié)構(gòu)復(fù)雜，重量大，且運(yùn)動(dòng)速度響應(yīng)頻率低，無法實(shí)現(xiàn)激光光束焦點(diǎn)位置隨工件表面實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提出一種激光加工調(diào)焦裝置、調(diào)焦方法及加工設(shè)備，能實(shí)現(xiàn)激光光束焦點(diǎn)位置隨工件表面實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，其精確度高且性能穩(wěn)定。
[0005]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提出了一種激光加工調(diào)焦裝置，包括:
Z向升降機(jī)構(gòu)；
振鏡組件及電動(dòng)變焦聚焦鏡，固定于所述Z向升降機(jī)構(gòu)上；
坐標(biāo)生成器，用于獲取工件曲面坐標(biāo)數(shù)據(jù)；
控制系統(tǒng)，其分別電連接于所述Z向升降機(jī)構(gòu)、電動(dòng)變焦聚焦鏡及坐標(biāo)生成器；
所述控制系統(tǒng)根據(jù)所述坐標(biāo)生成器提供的曲面坐標(biāo)數(shù)據(jù)控制所述Z向升降機(jī)構(gòu)進(jìn)行升降運(yùn)動(dòng)，并控制所述電動(dòng)變焦聚焦鏡將激光光束聚焦于工件表面。
[0006]進(jìn)一步，在上述激光加工調(diào)焦裝置中，所述坐標(biāo)生成器為測(cè)高傳感器或存儲(chǔ)有工件曲面坐標(biāo)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)介質(zhì)。
[0007]進(jìn)一步，在上述激光加工調(diào)焦裝置中，所述Z向升降機(jī)構(gòu)具體包括固定立板、Z向溜板及步進(jìn)電機(jī)，所述固定立板朝向Z向溜板的側(cè)面上設(shè)有沿工件高度方向延伸的導(dǎo)軌，所述Z向溜板朝向固定立板的側(cè)面上固定有可沿所述導(dǎo)軌滑動(dòng)的滑塊，所述步進(jìn)電機(jī)設(shè)于所述固定立板上，且所述滑塊固定連接于步進(jìn)電機(jī)的輸出軸。
[0008]進(jìn)一步，在上述激光加工調(diào)焦裝置中，所述激光加工調(diào)焦裝置還包括沿工件高度方向相對(duì)設(shè)置的定反射鏡及動(dòng)反射鏡，所述定反射鏡通過連接彎板固定于所述固定立板上，所述動(dòng)反射鏡固定連接于所述電動(dòng)變焦聚焦鏡的入光端面。
[0009]進(jìn)一步，在上述激光加工調(diào)焦裝置中，所述定反射鏡與動(dòng)反射鏡之間可拆卸連接有可伸縮的密封套筒。
[0010]進(jìn)一步，在上述激光加工調(diào)焦裝置中，所述振鏡組件固定于所述Z向溜板背離固定立板的側(cè)面，所述測(cè)高傳感器通過連接板也固定于所述Z向溜板背離固定立板的側(cè)面，所述電動(dòng)變焦聚焦鏡固定于所述Z向溜板朝向固定立板的側(cè)面，且所述電動(dòng)變焦聚焦鏡同軸安裝于振鏡組件的入光口。
[0011]進(jìn)一步，在上述激光加工調(diào)焦裝置中，所述電動(dòng)變焦聚焦鏡包括殼體、設(shè)于所述殼體內(nèi)的固定鏡組、與所述固定鏡組同軸設(shè)置的可調(diào)鏡組以及連接于所述可調(diào)鏡組的伺服電機(jī)，所述可調(diào)鏡組可在伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)下進(jìn)行軸向移動(dòng)。
[0012]進(jìn)一步，在上述激光加工調(diào)焦裝置中，所述振鏡組件包括依次設(shè)置于工件上方的振鏡及遠(yuǎn)心物鏡，所述遠(yuǎn)心物鏡設(shè)于振鏡的出光口且與所述振鏡同軸設(shè)置。
[0013]本發(fā)明還提供一種激光加工設(shè)備，包括激光器、用于放置工件的工作臺(tái)以及上述的激光加工調(diào)焦裝置，所述激光器產(chǎn)生激光光束并通過所述激光加工調(diào)焦裝置聚焦于工件的表面。
[0014]本發(fā)明還提供一種激光加工調(diào)焦方法，包括以下步驟:
步驟S1:提供一 Z向升降機(jī)構(gòu)及控制系統(tǒng)，所述Z向升降機(jī)構(gòu)上分別固定有振鏡組件及電動(dòng)變焦聚焦鏡，所述控制系統(tǒng)分別電連接于所述Z向升降機(jī)構(gòu)及電動(dòng)變焦聚焦鏡；步驟S2:獲取工件的曲面坐標(biāo)數(shù)據(jù)；
步驟S3:所述控制系統(tǒng)根據(jù)所述曲面坐標(biāo)數(shù)據(jù)控制所述Z向升降機(jī)構(gòu)進(jìn)行升降運(yùn)動(dòng)，并控制所述電動(dòng)變焦聚焦鏡將激光光束聚焦于工件表面。
[0015]進(jìn)一步，在上述激光加工調(diào)焦方法中，所述步驟S2具體包括:
通過固定于所述Z向升降機(jī)構(gòu)上的測(cè)高傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)工件的曲面坐標(biāo)數(shù)據(jù)，并發(fā)送給所述控制系統(tǒng)。
[0016]進(jìn)一步，在上述激光加工調(diào)焦方法中，所述步驟S2具體包括:
通過存儲(chǔ)介質(zhì)將所述曲面坐標(biāo)數(shù)據(jù)直接導(dǎo)入所述控制系統(tǒng)，所述存儲(chǔ)介質(zhì)存儲(chǔ)有工件曲面坐標(biāo)數(shù)據(jù)。
[0017]進(jìn)一步，在上述激光加工調(diào)焦方法中，所述步驟S3中控制所述電動(dòng)變焦聚焦鏡將激光光束聚焦于工件表面的步驟具體包括:
通過所述電動(dòng)變焦聚焦鏡內(nèi)的伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)可調(diào)鏡組相對(duì)固定鏡組進(jìn)行軸向移動(dòng)，以使激光光束聚焦于工件表面。
[0018]本發(fā)明激光加工調(diào)焦裝置、調(diào)焦方法及加工設(shè)備通過Z向升降機(jī)構(gòu)帶動(dòng)振鏡組件及電動(dòng)變焦聚焦鏡在高度方向Z向運(yùn)動(dòng)，并通過電動(dòng)變焦聚焦鏡微調(diào)節(jié)激光光束的焦點(diǎn)位置，實(shí)現(xiàn)了激光光束焦點(diǎn)位置隨工件表面實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，其精確度高且性能穩(wěn)定，保證了激光加工工件的質(zhì)量及尺寸的穩(wěn)定性及一致性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明激光加工調(diào)焦裝置一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為圖1中激光加工調(diào)焦裝置的部分結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為本發(fā)明激光加工調(diào)焦裝置的光路原理示意圖；
圖4為本發(fā)明激光加工設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本發(fā)明激光加工調(diào)焦方法的流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。
[0021]請(qǐng)參閱圖1至圖3，本發(fā)明激光加工調(diào)焦裝置100包括Z向升降機(jī)構(gòu)1、固定于所述Z向升降機(jī)構(gòu)I上的振鏡組件2、電動(dòng)變焦聚焦鏡3及用于獲取工件曲面坐標(biāo)數(shù)據(jù)的坐標(biāo)生成器4，所述電動(dòng)變焦聚焦鏡3同軸安裝于振鏡組件2的入光口，還包括一控制系統(tǒng)5，其分別電連接于所述Z向升降機(jī)構(gòu)1、電動(dòng)變焦聚焦鏡3及坐標(biāo)生成器4，所述控制系統(tǒng)5根據(jù)所述坐標(biāo)生成器4提供的曲面坐標(biāo)數(shù)據(jù)控制所述Z向升降機(jī)構(gòu)I進(jìn)行升降運(yùn)動(dòng)，并控制所述電動(dòng)變焦聚焦鏡3將激光光束聚焦于工件表面。這樣，就通過Z向升降機(jī)構(gòu)I帶動(dòng)振鏡組件2及電動(dòng)變焦聚焦鏡3在高度方向Z向運(yùn)動(dòng)，且通過電動(dòng)變焦聚焦鏡3微調(diào)節(jié)激光光束的焦點(diǎn)位置，實(shí)現(xiàn)了激光光束焦點(diǎn)位置隨工件表面實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，保證了激光加工工件的質(zhì)量及尺寸的穩(wěn)定性及一致性。
[0022]其中，所述Z向升降機(jī)構(gòu)I的可調(diào)行程較大，可在較大范圍內(nèi)滿足多種厚度規(guī)格材料的加工，本實(shí)施例中，所述Z向升降機(jī)構(gòu)I的可調(diào)焦行程為20_，也可以根據(jù)需要設(shè)計(jì)其他所述調(diào)焦行程。
[0023]所述Z向升降機(jī)構(gòu)I具體包括固定立板11、Z向溜板12及步進(jìn)電機(jī)13，所述固定立板11朝向Z向溜板12的側(cè)面上設(shè)有沿工件高度方向(Z向)延伸的導(dǎo)軌14，所述Z向溜板12朝向固定立板11的側(cè)面上固定有可沿所述導(dǎo)軌14滑動(dòng)的滑塊15，所述步進(jìn)電機(jī)13設(shè)于所述固定立板I上，且所述滑塊15固定連接于步進(jìn)電機(jī)13的輸出軸，從而通過所述步進(jìn)電機(jī)13驅(qū)動(dòng)所述滑塊15沿所述導(dǎo)軌14進(jìn)行滑動(dòng)。
[0024]所述振鏡組件2固定于所述Z向溜板12背離固定立板11的側(cè)面，所述電動(dòng)變焦聚焦鏡3固定于所述Z向溜板1`2朝向固定立板11的側(cè)面，且所述電動(dòng)變焦聚焦鏡3同軸安裝于振鏡組件2的入光口，即加工激光光束經(jīng)過所述電動(dòng)變焦聚焦鏡3后直接由振鏡組件2的入光口進(jìn)入所述振鏡組件2。這樣，所述振鏡組件2及電動(dòng)變焦聚焦鏡3均可在Z向溜板12帶動(dòng)下同步進(jìn)行升降運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)大行程調(diào)焦的目的。
[0025]為了保證激光光束在升降運(yùn)動(dòng)時(shí)均能垂直射入電動(dòng)變焦聚焦鏡3，所述激光加工調(diào)焦裝置100還包括沿工件高度方向相對(duì)設(shè)置的定反射鏡6及動(dòng)反射鏡7，所述定反射鏡6通過連接彎板8固定于所述固定立板11上，所述動(dòng)反射鏡7固定連接于所述電動(dòng)變焦聚焦鏡3的入光端面，且所述定反射鏡6與動(dòng)反射鏡7之間可拆卸連接有可伸縮的密封套筒9，起到對(duì)光路進(jìn)行密封防塵的作用。
[0026]當(dāng)所述動(dòng)反射鏡7隨電動(dòng)變焦聚焦鏡3沿Z向升降運(yùn)動(dòng)時(shí)，所述密封套筒9可隨之進(jìn)行伸縮，且所述密封套筒9的伸縮量大于所述Z向升降機(jī)構(gòu)的可調(diào)焦行程20mm。這樣就保證了在Z向升降機(jī)構(gòu)的可調(diào)焦行程內(nèi)，所述密封套筒9可進(jìn)行自由伸縮。
[0027]請(qǐng)參閱圖3,所述電動(dòng)變焦聚焦鏡3包括殼體31、設(shè)于所述殼體31內(nèi)的固定鏡組32、與所述固定鏡組32同軸設(shè)置的可調(diào)鏡組33以及連接于所述可調(diào)鏡組33的伺服電機(jī)34，所述可調(diào)鏡組33可在伺服電機(jī)34驅(qū)動(dòng)下進(jìn)行軸向移動(dòng)，從而改變所述可調(diào)鏡組33與固定鏡組32之間的間隔距離。
[0028]所述振鏡組件2包括依次設(shè)置于工件上方的振鏡22及遠(yuǎn)心物鏡24，所述遠(yuǎn)心物鏡24設(shè)于振鏡22的出光口且與所述振鏡22同軸設(shè)置。
[0029]當(dāng)激光光束進(jìn)入所述電動(dòng)變焦聚焦鏡3中，經(jīng)過可調(diào)鏡組33及固定鏡組32進(jìn)行發(fā)散及會(huì)聚作用，再經(jīng)過振鏡22并最終由遠(yuǎn)心物鏡24聚焦于工件表面I。當(dāng)所述工件的加工面高度變化后，激光光束的焦點(diǎn)位置位于工件表面I上方的平面I’，此時(shí)，通過伺服電機(jī)34驅(qū)動(dòng)可調(diào)鏡組33進(jìn)行軸向移動(dòng)，改變所述可調(diào)鏡組33與固定鏡組32之間的間隔距離，從而改變進(jìn)入振鏡22的激光光束發(fā)散角，并最終由遠(yuǎn)心物鏡24聚焦于工件表面I ;或者，當(dāng)所述工件的加工面高度變化后，激光光束的焦點(diǎn)位置位于工件表面I下方的平面I”，此時(shí)，通過伺服電機(jī)34驅(qū)動(dòng)可調(diào)鏡組33進(jìn)行軸向移動(dòng)，改變所述可調(diào)鏡組33與固定鏡組32之間的間隔距離，從而改變進(jìn)入振鏡22的激光光束發(fā)散角，并最終由遠(yuǎn)心物鏡24聚焦于工件表面I。這樣，所述電動(dòng)變焦聚焦鏡3通過其內(nèi)部的伺服電機(jī)34驅(qū)動(dòng)可調(diào)鏡組33進(jìn)行軸向移動(dòng)，從而微動(dòng)調(diào)節(jié)激光光束的焦點(diǎn)位置，使得激光光束聚焦于工件表面I，本實(shí)施例中，所述電動(dòng)變焦聚焦鏡3的調(diào)焦行程為±3mm，即激光光束的聚焦光斑可以在理論加工面±3mm范圍內(nèi)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)。
[0030]所述坐標(biāo)生成器4獲取工件曲面坐標(biāo)數(shù)據(jù)的方式可包括:直接由工件的CAD文件導(dǎo)入或?qū)嶋H檢測(cè)工件表面的曲面坐標(biāo)。
[0031]本實(shí)施例中，所述坐標(biāo)生成器4為測(cè)高傳感器，其為非接觸式激光傳感器，其作用是實(shí)際測(cè)得三維工件的曲面坐標(biāo)數(shù)據(jù)，通過軟件擬合算法的處理，并將工件的曲面坐標(biāo)數(shù)據(jù)發(fā)送給控制系統(tǒng)5，所述控制系統(tǒng)5根據(jù)所述曲面坐標(biāo)數(shù)據(jù)控制所述Z向升降機(jī)構(gòu)I進(jìn)行升降運(yùn)動(dòng)，并控制所述電動(dòng)變焦聚焦鏡3將激光光束聚焦于工件表面。本實(shí)施例中，所述測(cè)高傳感器4通過連接板42也固定于所述Z向溜板12背離固定立板11的側(cè)面。
[0032]具體地，所述控制系統(tǒng)5內(nèi)設(shè)有振鏡控制卡(圖未示)，所述電動(dòng)變焦聚焦鏡3內(nèi)設(shè)有與所述振鏡控制卡進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的驅(qū)動(dòng)卡(圖未示)，所述振鏡控制卡根據(jù)所述曲面坐標(biāo)數(shù)據(jù)發(fā)送控制命令給所述電動(dòng)變焦聚焦鏡3的驅(qū)動(dòng)卡，通過伺服電機(jī)34驅(qū)動(dòng)可調(diào)鏡組33進(jìn)行軸向移動(dòng)，從而微動(dòng)調(diào)節(jié)激光光束的焦點(diǎn)位置，使得激光光束聚焦于工件表面I，以實(shí)時(shí)跟隨工件坐標(biāo)的變化而快速調(diào)焦，真正實(shí)現(xiàn)工件的三維加工。
[0033]可以理解，所述坐標(biāo)生成器4還可為存儲(chǔ)有工件曲面坐標(biāo)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)介質(zhì)，例如存儲(chǔ)有工件CAD文件的硬盤、移動(dòng)硬盤、U盤或網(wǎng)絡(luò)硬盤等。通過所述存儲(chǔ)介質(zhì)連接于所述控制系統(tǒng)5，從而將工件曲面坐標(biāo)數(shù)據(jù)直接導(dǎo)入控制系統(tǒng)5，并由控制系統(tǒng)5進(jìn)行圖形數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，形成控制系統(tǒng)5可執(zhí)行的數(shù)字信號(hào)，以對(duì)工件進(jìn)行三維加工。
[0034]請(qǐng)參閱圖3，本發(fā)明還提供一種激光加工設(shè)備，其包括激光器10、用于放置工件20的工作臺(tái)30以及上述的激光加工調(diào)焦裝置100，所述激光器10產(chǎn)生激光光束并通過所述激光加工調(diào)焦裝置聚焦于工件20的表面。這樣，通過上述的激光加工調(diào)焦裝置實(shí)現(xiàn)了激光光束焦點(diǎn)位置隨工件表面實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，保證了激光加工工件的質(zhì)量及尺寸的穩(wěn)定性及一致性。
[0035]請(qǐng)參閱圖4，本發(fā)明還提供一種激光加工調(diào)焦方法，包括以下步驟:
步驟S1:提供一 Z向升降機(jī)構(gòu)及控制系統(tǒng)，所述Z向升降機(jī)構(gòu)上分別固定有振鏡組件及電動(dòng)變焦聚焦鏡，所述控制系統(tǒng)分別電連接于所述Z向升降機(jī)構(gòu)及電動(dòng)變焦聚焦鏡；步驟S2:獲取工件的曲面坐標(biāo)數(shù)據(jù)；
步驟S3:所述控制系統(tǒng)根據(jù)所述曲面坐標(biāo)數(shù)據(jù)控制所述Z向升降機(jī)構(gòu)進(jìn)行升降運(yùn)動(dòng)，并控制所述電動(dòng)變焦聚焦鏡將激光光束聚焦于工件表面。
[0036]其中，所述步驟S2具體包括:
通過固定于所述Z向升降機(jī)構(gòu)上的測(cè)高傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)工件的曲面坐標(biāo)數(shù)據(jù)，并發(fā)送給所述控制系統(tǒng)；
或者，
通過存儲(chǔ)介質(zhì)將所述曲面坐標(biāo)數(shù)據(jù)直接導(dǎo)入所述控制系統(tǒng)，所述存儲(chǔ)介質(zhì)存儲(chǔ)有工件曲面坐標(biāo)數(shù)據(jù)。
[0037]所述步驟S3中控制所述電動(dòng)變焦聚焦鏡將激光光束聚焦于工件表面的步驟具體包括:
通過所述電動(dòng)變焦聚焦鏡內(nèi)的伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)可調(diào)鏡組相對(duì)固定鏡組進(jìn)行軸向移動(dòng)，以使激光光束聚焦于工件表面。
[0038]相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明激光加工調(diào)焦裝置、調(diào)焦方法及加工設(shè)備通過將大行程的Z向升降機(jī)構(gòu)與小行程高速響應(yīng)的電動(dòng)變焦聚焦鏡巧妙組合起來，既滿足多種尺寸規(guī)格的材料加工，又適應(yīng)在三維復(fù)雜曲面加工時(shí)焦點(diǎn)實(shí)時(shí)跟隨的特殊要求。三維工件的曲面數(shù)據(jù)可以直接導(dǎo)入CAD圖形文件，也可以利用高精度的測(cè)高傳感器實(shí)際測(cè)量得到，通過軟件系統(tǒng)的計(jì)算處理并傳輸給控制系統(tǒng)，從而驅(qū)動(dòng)電動(dòng)變焦聚焦鏡內(nèi)部可調(diào)鏡組的運(yùn)動(dòng)，以微調(diào)節(jié)激光光束的焦點(diǎn)位置，實(shí)現(xiàn)了激光光束焦點(diǎn)位置隨工件表面實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，保證了激光加工工件的質(zhì)量及尺寸的穩(wěn)定性及一致性。
[0039]綜上，本發(fā)明激光加工調(diào)焦裝置、調(diào)焦方法及加工設(shè)備通過Z向升降機(jī)構(gòu)帶動(dòng)振鏡組件及電動(dòng)變焦聚焦鏡在高度方向Z向運(yùn)動(dòng)，并通過電動(dòng)變焦聚焦鏡微調(diào)節(jié)激光光束的焦點(diǎn)位置，實(shí)現(xiàn)了激光光束焦點(diǎn)位置隨工件表面實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，其精確度高且性能穩(wěn)定，保證了激光加工工件的質(zhì)量及尺寸的穩(wěn)定性及一致性。
[0040]這里本發(fā)明的描述和應(yīng)用是說明性的，并非想將本發(fā)明的范圍限制在上述實(shí)施例中。這里所披露的實(shí)施例的變形和改變是可能的，對(duì)于那些本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說實(shí)施例的替換和等效的各種部件是公知的。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該清楚的是，在不脫離本發(fā)明的精神或本質(zhì)特征的情況下，本發(fā)明可以以其它形式、結(jié)構(gòu)、布置、比例，以及用其它組件、材料和部件來實(shí)現(xiàn)。在不脫離本發(fā)明范圍和精神的情況下，可以對(duì)這里所披露的實(shí)施例進(jìn)行其它變形和改變。
【權(quán)利要求】
1.一種激光加工調(diào)焦裝置，其特征在于，包括: Z向升降機(jī)構(gòu)； 振鏡組件及電動(dòng)變焦聚焦鏡，固定于所述Z向升降機(jī)構(gòu)上； 坐標(biāo)生成器，用于獲取工件曲面坐標(biāo)數(shù)據(jù)； 控制系統(tǒng)，其分別電連接于所述Z向升降機(jī)構(gòu)、電動(dòng)變焦聚焦鏡及坐標(biāo)生成器； 所述控制系統(tǒng)根據(jù)所述坐標(biāo)生成器提供的曲面坐標(biāo)數(shù)據(jù)控制所述Z向升降機(jī)構(gòu)進(jìn)行升降運(yùn)動(dòng)，并控制所述電動(dòng)變焦聚焦鏡將激光光束聚焦于工件表面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光加工調(diào)焦裝置，其特征在于，所述坐標(biāo)生成器為測(cè)高傳感器或存儲(chǔ)有工件曲面坐標(biāo)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)介質(zhì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的激光加工調(diào)焦裝置，其特征在于，所述Z向升降機(jī)構(gòu)具體包括固定立板、Z向溜板及步進(jìn)電機(jī)，所述固定立板朝向Z向溜板的側(cè)面上設(shè)有沿工件高度方向延伸的導(dǎo)軌，所述Z向溜板朝向固定立板的側(cè)面上固定有可沿所述導(dǎo)軌滑動(dòng)的滑塊，所述步進(jìn)電機(jī)設(shè)于所述固定立板上，且所述滑塊固定連接于步進(jìn)電機(jī)的輸出軸。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的激光加工調(diào)焦裝置，其特征在于，所述激光加工調(diào)焦裝置還包括沿工件高度方向相對(duì)設(shè)置的定反射鏡及動(dòng)反射鏡，所述定反射鏡通過連接彎板固定于所述固定立板上，所述動(dòng)反射鏡固定連接于所述電動(dòng)變焦聚焦鏡的入光端面。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的激光加工調(diào)焦裝置，其特征在于，所述定反射鏡與動(dòng)反射鏡之間可拆卸連接有可伸縮的密封套筒。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的激光加工調(diào)焦裝置，其特征在于，所述振鏡組件固定于所述Z向溜板背離固定立板的側(cè)面，所述測(cè)高傳感器通過連接板也固定于所述Z向溜板背離固定立板的側(cè)面，所述電動(dòng)變焦聚焦鏡固定于所述Z向溜板朝向固定立板的側(cè)面，且所述電動(dòng)變焦聚焦鏡同軸安裝于振鏡組件的入光口。
7.根據(jù)權(quán)利要求1飛任一項(xiàng)所述的激光加工調(diào)焦裝置，其特征在于，所述電動(dòng)變焦聚焦鏡包括殼體、設(shè)于所述殼體內(nèi)的固定鏡組、與所述固定鏡組同軸設(shè)置的可調(diào)鏡組以及連接于所述可調(diào)鏡組的伺服電機(jī)，所述可調(diào)鏡組可在伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)下進(jìn)行軸向移動(dòng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的激光加工調(diào)焦裝置，其特征在于，所述振鏡組件包括依次設(shè)置于工件上方的振鏡及遠(yuǎn)心物鏡，所述遠(yuǎn)心物鏡設(shè)于振鏡的出光口且與所述振鏡同軸設(shè)置。
9.一種激光加工設(shè)備，其特征在于，包括激光器、用于放置工件的工作臺(tái)以及如權(quán)利要求廣8任一項(xiàng)所述的激光加工調(diào)焦裝置，所述激光器產(chǎn)生激光光束并通過所述激光加工調(diào)焦裝置聚焦于工件的表面。
10.一種激光加工調(diào)焦方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟S1:提供一 Z向升降機(jī)構(gòu)及控制系統(tǒng)，所述Z向升降機(jī)構(gòu)上分別固定有振鏡組件及電動(dòng)變焦聚焦鏡，所述控制系統(tǒng)分別電連接于所述Z向升降機(jī)構(gòu)及電動(dòng)變焦聚焦鏡； 步驟S2:獲取工件的曲面坐標(biāo)數(shù)據(jù)； 步驟S3:所述控制系統(tǒng)根據(jù)所述曲面坐標(biāo)數(shù)據(jù)控制所述Z向升降機(jī)構(gòu)進(jìn)行升降運(yùn)動(dòng)，并控制所述電動(dòng)變焦聚焦鏡將激光光束聚焦于工件表面。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的激光加工調(diào)焦方法，其特征在于，所述步驟S2具體包括: 通過固定于所述Z向升降機(jī)構(gòu)上的測(cè)高傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)工件的曲面坐標(biāo)數(shù)據(jù)，并發(fā)送給所述控制系統(tǒng)。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的激光加工調(diào)焦方法，其特征在于，所述步驟S2具體包括: 通過存儲(chǔ)介質(zhì)將所述曲面坐標(biāo)數(shù)據(jù)直接導(dǎo)入所述控制系統(tǒng)，所述存儲(chǔ)介質(zhì)存儲(chǔ)有工件曲面坐標(biāo)數(shù)據(jù)。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的激光加工調(diào)焦方法，其特征在于，所述步驟S3中控制所述電動(dòng)變焦聚焦鏡將激光光束聚焦于工件表面的步驟具體包括: 通過所述電動(dòng)變焦聚焦鏡內(nèi)的伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)可調(diào)鏡組相對(duì)固定鏡組進(jìn)行軸向移動(dòng)，以使激光光束聚焦于工件表面。
【文檔編號(hào)】B23K26/08GK103801826SQ201410050993
【公開日】2014年5月21日 申請(qǐng)日期:2014年2月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月14日
【發(fā)明者】高愛梅, 張孝其, 黃衛(wèi)國(guó), 趙志偉 申請(qǐng)人:中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第四十五研究所