[發明專利]一種微水導激光耦合對準裝置

無效

• 申請號: 201110183224.7
• 申請日: 2011-07-01
• 公開（公告）號: CN102259236A
• 公開（公告）日: 2011-11-30
• 發明（設計）人: 高愛梅;趙志偉
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第四十五研究所
• 主分類號: B23K26/14
• 分類號: B23K26/14;B23K26/16
• 代理公司: 石家莊新世紀專利商標事務所有限公司 13100
• 代理人: 張杰

技術領域

本發明涉及一種精密調節機構和CCD識別技術相結合，進行激光光斑與噴嘴的精確對位，從而實現激光與水束耦合的微水導激光切割機的耦合對準裝置。

技術背景

激光制造技術已滲入到諸多高新技術領域和產業，并開始取代或改造某些傳統的加工行業。激光加工體現出很多優點，但也有其局限性，其中最難解決的是熱影響區過大及熔渣噴濺污染的問題，這些缺點足以影響或破壞晶片的電性能參數。水導激光技術的出現解決了這一難題，它巧妙的將激光導入高壓微水柱中，利用水束帶走加工中多余的熱量和殘渣，切割道干凈整齊。水束激光耦合裝置是設備的核心功能部件，如何使得激光聚焦光斑與噴嘴精確同軸對準，從而實現水束與激光的完美耦合，是保證耦合效率和劃切效果的關鍵因素。高能量的綠光激光非常刺眼，傳統的目測調試方法，速度慢，效果不佳。

發明內容

本發明的目的就在于提供一種微水導激光切割機的耦合對準裝置，其結合CCD圖像識別技術，能夠快速準確的實現激光光斑與噴嘴中心的對準，方法簡單，調試快捷。

本發明的技術方案為：

本發明裝置包括從上到下依次安裝在立板上的反射鏡座、調焦機構和耦合頭三大部分；其中，在反射鏡座的上方固定有CCD系統；在反射鏡座內安裝有半透半反鏡；在調焦機構上固定有聚焦鏡；CCD系統、聚焦鏡和噴嘴的中心保持同軸。聚焦鏡安裝在調焦機構上，可隨調焦機構上下升降，達到精確調焦的目的。

本發明中所述的CCD系統，包括CCD圖像傳感器，以及連接套筒和管鏡，管鏡設在連接套筒內且和連接套筒間設為可以相對移動的結構，所述管鏡和其下方的聚焦鏡同軸，管鏡的焦距是聚焦鏡的2倍，其共同組成一個2倍的成像系統。

本發明中所述的半透半反鏡的下表面設有能夠對532nm的激光全反射，并對625nm的照明光源透射的鍍膜。

本發明中所述的調焦機構上安裝一個夾持座，聚焦鏡通過夾持座固定，在夾持座下方安裝有一個能為CCD系統提供照明的紅色環形光源。

本發明中所述的耦合頭內部包括裝配在一起的耦合腔體、耦合座、噴嘴組件、防護窗；所述耦合腔體和耦合座間均勻布設有至少三個能調節鎖緊耦合座相對位置的調節鎖緊結構，使得激光光斑與噴嘴孔中心重合，就能將激光導入水束中，形成加工用的水束光纖；在耦合座中央開設的通孔兩端的階梯槽孔內配套安裝有防護窗和噴嘴組件，在耦合腔體和耦合座的側壁上對應開設有聯通耦合座中央所開設通孔的入水口。

本發明的有益效果為：

水束與激光的耦合是水導激光加工設備的關鍵核心技術，其耦合效果直接影響著加工質量。其原理是去離子水以一定壓力和速度進入噴嘴，形成高壓水束，同時激光以一定角度入射進水束，在水束與空氣界面上發生全反射，從而形成加工用的水束光纖。由于噴嘴孔徑很小，最小可做到φ50um，且高功率綠光激光非常刺眼，傳統的目測光路調試方法，速度慢，效果不佳。而本發明結合三維精密微調和CCD圖像識別技術，圖像系統和激光水導裝置同軸設計，顯示器上將呈現100倍放大后的圖像，調節的同時可清楚觀測到噴嘴和激光聚焦光斑的位置，只要將兩者調到完全重合，即可實現激光與水束的精確對準和完美耦合。結合激光功率計的測量，激光耦合效率較高，也驗證了該裝置結構合理，調節方便的優點。

目前，國內外研究水導激光加工技術的機構較少，本發明是在理論研究和工藝試驗的基礎上，研究出的一套水束激光耦合對準的高效設備。

附圖說明

圖1.本發明實施例微水導激光耦合對準裝置剖視圖。

圖2.本發明實施例中耦合頭剖視示意圖。

具體實施例

以下參照圖1和圖2說明本發明的一個較佳實施例，以助于對本發明的理解。