激光加工頭及激光加工設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于激光加工領(lǐng)域，尤其涉及能夠自動(dòng)調(diào)焦的激光加工頭及采用此激光加工頭的激光加工設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]激光精密切割屬于材料的微細(xì)加工范疇，需達(dá)到高精度、準(zhǔn)確、迅速、自動(dòng)化的加工方式，為了保證效果最佳且穩(wěn)定，一般需要將待切割材料放置在激光束理想聚焦平面，在該平面附近，激光束被聚焦到最小尺寸，因此能量密度最高，切割能力最強(qiáng)。即激光切割頭的噴嘴與待切割材料表面的距離決定激光精密切割斷面質(zhì)量及切割速度，在切割過程中，需要維持噴嘴到工件表面的高度不變，但是由于待切割材料厚度不均勻、表面不平整等等，而且待切割材料在切割過程中保持不動(dòng)，因此難以保證在所有切割位置，待切割材料都使用位于激光束理想聚焦平面上(噴嘴到工件表面的高度一致)。為了保證切割速度及切割質(zhì)量的均勻，在所有切割路徑中獲得相同的切割質(zhì)量，需要采用激光切割頭隨動(dòng)裝置，以便在切割過程中，實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)Z軸的高低，帶動(dòng)切割頭上下移動(dòng)，從而維持切割頭上激光束理想聚焦平面始終位于待切割材料之上。
[0003]為了維持在切割過程中，噴嘴與材料表面的高度一致，現(xiàn)有技術(shù)中激光切割頭的隨動(dòng)裝置采用電容調(diào)高器進(jìn)行調(diào)節(jié)及控制，電容調(diào)高器和待切割的金屬材料之間形成電容，且電容的大小與激光切割頭和待切割材料表面距離有關(guān)，因此使用電容調(diào)高器檢測形成的電容的大小，來調(diào)節(jié)Z軸的高低，從而帶動(dòng)激光切割頭的高低變化，維持激光切割頭上的噴嘴和待切割材料之間的高度差恒定。但是使用電容調(diào)高器精度不高，而且僅能夠在切割金屬時(shí)起作用，電容調(diào)高器在切割非金屬時(shí)，其與噴嘴之間可能不存在電容，或者電容非常小，難以檢測及控制，所以電容調(diào)高器無法用于非金屬材料。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型實(shí)施例的目的在于提供一張激光加工頭及激光加工設(shè)備，以解決現(xiàn)有激光加工頭的焦點(diǎn)隨動(dòng)調(diào)節(jié)方式無法對(duì)非金屬進(jìn)行調(diào)節(jié)的問題。
[0005]本實(shí)用新型實(shí)施例是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種激光加工頭，包括第一聚焦裝置和位于所述第一聚焦裝置光路傳播方向的噴嘴，其中，包括:
[0006]探測光裝置，所述探測光裝置與所述第一聚焦裝置相連；
[0007]探測采集裝置，所述探測采集裝置位于所述第一聚焦裝置遠(yuǎn)離所述噴嘴的一側(cè)；
[0008]其中，所述探測光裝置發(fā)出的探測光的焦點(diǎn)與經(jīng)過所述第一聚焦裝置聚焦的并從所述噴嘴發(fā)出的加工激光的焦點(diǎn)重合，且探測光與所述加工激光不同軸；所述探測光在待加工物體上被反射的成像光依次穿過所述噴嘴和所述第一聚焦裝置，最終被所述探測采集裝置接收。
[0009]進(jìn)一步地，所述探測光裝置包括:
[0010]發(fā)出探測光的探測光發(fā)生器；
[0011]位于所述探測光發(fā)生器下方，且可對(duì)所述探測光聚焦的第二聚焦裝置。
[0012]進(jìn)一步地，所述探測光裝置還包括對(duì)聚焦后的所述探測光進(jìn)行光路改變的反射鏡。
[0013]進(jìn)一步地，所述探測采集裝置為ccd相機(jī)。
[0014]進(jìn)一步地，所述探測采集裝置與所述第一聚焦裝置之間設(shè)有與水平方向成45°的第一反射鏡，所述加工激光通過所述第一反射鏡反射到所述第一聚焦裝置上，穿過所述第一聚焦裝置的所述成像光透射過所述第一反射鏡后被所述探測采集裝置接收。
[0015]進(jìn)一步地，所述探測采集裝置與所述第一聚焦裝置之間設(shè)有小孔光闌，所述小孔光闌的小孔與所述第一聚焦裝置同軸。
[0016]進(jìn)一步地，所述小孔光闌與所述第一反射鏡之間設(shè)有第三聚焦裝置。
[0017]進(jìn)一步地，所述小孔光闌與所述第一聚焦裝置之間設(shè)有濾光片。
[0018]進(jìn)一步地，還包括安裝于所述第一反射鏡一側(cè)的準(zhǔn)直擴(kuò)束裝置，所述加工激光在所述準(zhǔn)直擴(kuò)束裝置上擴(kuò)束和準(zhǔn)直后被所述第一反射鏡反射到所述第一聚焦裝置上。
[0019]本實(shí)用新型實(shí)施例還提供一種激光加工設(shè)備，包括上述任意一項(xiàng)實(shí)施例所述的激光加工頭、升降裝置和控制系統(tǒng)；所述激光加工頭可在所述升降裝置上升降，所述控制系統(tǒng)根據(jù)所述成像光在所述探測采集裝置上呈現(xiàn)的能量大小和位置調(diào)節(jié)所述激光加工頭的高度位置；且調(diào)節(jié)所述激光加工頭的高度位置的同時(shí)，保持所述探測光焦點(diǎn)與所述加工激光焦點(diǎn)始終重合。
[0020]本實(shí)用新型提供了一種激光加工頭和激光加工設(shè)備，利用光的反射和漫反射原理，將探測光焦點(diǎn)與加工激光焦點(diǎn)在待加工物體的表面上重合，探測采集裝置接收探測光在待加工物體表面上形成的成像光的能量大小和位置關(guān)系，來調(diào)節(jié)激光加工頭的高度，適用于所有的材料加工。
【附圖說明】
[0021]為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0022]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的激光加工頭剖視圖；
[0023]圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的激光加工頭左視圖；
[0024]圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的激光加工頭右視圖；
[0025]圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的激光加工頭的光路不意圖；
[0026]圖5本實(shí)用新型實(shí)施例提供的加工激光和探測光在不同聚焦平面上的聚焦光路圖；
[0027]圖6是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的探測成像光的聚焦光路位置示意圖；
[0028]圖7是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的加工激光焦點(diǎn)與探測光焦點(diǎn)在不同位置的相對(duì)位置示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。
[0030]如圖1至圖3所示，本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種激光加工頭100，可滿足金屬或非金屬材料的焦點(diǎn)隨動(dòng)加工，包括含有第一聚焦鏡111的第一聚焦裝置110、位于所述第一聚焦裝置I1光路傳播方向的噴嘴120、位于所述第一聚焦裝置110遠(yuǎn)離所述噴嘴120—側(cè)的光路上的探測采集裝置130、與所述第一聚焦裝置110相連的探測光裝置140 ;
[0031]其中，所述探測光裝置140發(fā)出的探測光92的焦點(diǎn)與經(jīng)過所述第一聚焦鏡111聚焦的并從所述噴嘴120發(fā)出的加工激光91的焦點(diǎn)重合，且探測光92與所述加工激光91不同軸；所述探測光92在待加工物體上被反射的部分(成像光93)依次穿過所述噴嘴120和所述第一聚焦裝置110，最終被所述探測采集裝置130接收。
[0032]進(jìn)一步地，第一聚焦鏡111的上、下表面鍍對(duì)加工激光91和成像光93都高透射的膜層。
[0033]結(jié)合參閱圖4至圖7，本實(shí)用新型實(shí)施例的所述探測光裝置140發(fā)出的探測光92與所述加工激光91由于不同軸，當(dāng)二者焦點(diǎn)重合時(shí)，且二者的焦點(diǎn)恰好在待加工物體的表面上時(shí)，所述探測光92在待加工物體上被反射的部分(成像光93)穿過所述噴嘴120和所述第一聚焦裝置110，被所述探測采集裝置130接收，此時(shí)其接收的能量最大，且位置位于所述探測采集裝置130的鏡頭正中。如果在實(shí)際加工中遇到起伏不平的待加工物體，加工激光91的焦點(diǎn)將不會(huì)位于所述待加工物體的表面，由于加工激光91與所述探測光92不同軸，所述探測光92在所述待加工物體上的反射到所述探測采集裝置130上的光束不會(huì)位于其鏡頭的正中央；同時(shí)反射部分也不會(huì)同軸的穿過所述噴嘴的軸心，其反射的部分中的一些光束將被噴嘴120擋住，此時(shí)探測采集裝置130接收的能量大小將發(fā)生變化，然后可以根據(jù)所述探測采集裝置130上的能量大小和位置調(diào)節(jié)所述激光加工頭100的高度位置，且保證所述探測光焦點(diǎn)96與所述加工激光焦點(diǎn)95始終重合。
[0034]本實(shí)施例通過光束在物體上會(huì)發(fā)生反射或漫反射，并根據(jù)其穿過固定的光路后的能量大