[實用新型]一種基于CCD成像的激光加工和定焦裝置

有效

• 申請號: 201721486781.5
• 申請日: 2017-11-09
• 公開（公告）號: CN207787974U
• 公開（公告）日: 2018-08-31
• 發明（設計）人: 楊明昆;王科;黃繼盛
• 申請（專利權）人: 云南電網有限責任公司臨滄供電局;云南電網有限責任公司電力科學研究院
• 主分類號: B23K26/046
• 分類號: B23K26/046;B23K26/064
• 代理公司: 北京弘權知識產權代理事務所(普通合伙) 11363
• 代理人: 逯長明;許偉群

本實用新型涉及激光加工技術領域，尤其公開了一種基于CCD成像的激光加工和定焦裝置。本裝置包括激光器、擴束系統、掃描振鏡、分光系統、聚焦鏡及調焦系統。激光器自帶有指示紅光。分光系統用于將指示紅光在工件表面的反射光反射進調焦系統。調焦系統用于判斷焦點位置并控制聚焦鏡位置實現調焦。本實用新型利用激光器自帶的指示紅光，通過一個角度可調的分光系統實現了加工狀態與調焦狀態的快速切換；通過直接調節聚焦鏡位置改變成像清晰度，進而實現對焦。不僅對加工光路影響小、結構簡單，而且易于操作，定焦精度高；可實現現場定焦，大大提高了加工效率。

技術領域

本申請涉及激光加工技術領域，尤其涉及一種基于CCD成像的激光加工和定焦裝置。

背景技術

相比于傳統機加工，激光加工作為一種非接觸式加工，其無刀具磨損、無切削力作用于工件，具有能量高、加工速度快、熱影響區小等優點。因此廣泛應用于模具制造、汽車、航空航天、電子電路、動力和能源以及醫療儀器設備制造等行業。一般的激光加工系統中，激光器發出的光束需要經過聚焦鏡匯聚于一點(即焦點)后才可用于加工。激光焦點與工作面的距離為離焦量，其決定了工作面激光功率密度的大小。離焦量選擇不當，不僅會造成能量利用率低，能源的浪費；還會影響加工的質量。由于不同材料對激光的吸收率不同、不同加工技術所要求的離焦量也不同，因此在實際加工過程中，要對系統的離焦量進行調節。

要確定離焦量，首先要確定激光焦點的位置。現有的焦點位置確定方法主要分為兩類：一是，用低功率連續激光在焦點附近由低到高在厚紙板或樹脂版上燒出一條連續的痕跡，比較劃痕的粗細變化來確定激光焦點的位置；二是，用大功率脈沖激光在焦點附近由低到高在鋼板上按照一定間隔打出匙孔，比較匙孔的大小來確定激光焦點的位置。以上兩種方法的操作復雜，測量精度低，不適用于現場調焦，大大降低了加工效率。特別是對于具有復雜曲面結構的零件或者高溫、高輻射的加工環境，需要頻繁改變離焦量且無法近距離調焦。

中國專利公布號為“CN 104128332 A”的專利公開了一種具有焦點跟蹤功能的激光清洗機，其焦點跟蹤系統包括焦點測量單元和反饋顯示單元，能夠測量并顯示清洗頭輸出的激光焦點與工件之間的距離值。但是該實用新型是根據測得的焦點距離調節激光功率來滿足加工需求，無法直觀便捷的調焦。中國專利公布號為“CN 103056517 A”的專利公開了一種三維激光清洗裝置，該裝置包含一個由濾波器、顯微成像透鏡、CCD和處理器組成的聚焦位置調節器，可實現激光焦點位置的現場調節。但是該實用新型存在以下缺點：一是，調焦過程中需要將聚焦鏡與聚焦位置調節器交換位置，系統結構復雜且容易降低原光路的穩定性；二是，難以保證顯微成像透鏡與聚焦鏡的焦距完全相同，并且調焦時成像光路與加工光路成一定夾角，造成測量上的誤差。

實用新型內容

本申請提供了一種激光加工和定焦裝置，以解決現有技術中的裝置無法直觀便捷且準確的調焦，同時實現調焦和加工狀態便捷切換。

有鑒于此，本實用新型提供了以下的技術方案：

一種激光加工和定焦裝置，其至少包括：用于發射激光束的激光器；用于對所述激光束進行擴束和準直的擴束系統；用于改變所述激光束的位置的掃描振鏡；用于將所述激光束進行匯聚的聚焦鏡；所述激光器發射的激光束通過所述擴束系統進行擴束和準直之后，進而通過所述掃描振鏡改變方向進入所述聚焦鏡7進行聚焦；所述激光器帶有指示紅光；

所述裝置還包括用于判斷焦點位置并控制所述聚焦鏡的位置實現調焦的調焦系統；用于將指示紅光在工件表面的反射光反射進調焦系統的分光系統；所述分光系統設置于所述掃描振鏡與所述聚焦鏡之間；所述分光系統包括分光鏡和旋轉機構；所述分光鏡一端固定在所述旋轉機構上；

所述指示紅光依次通過所述擴束系統、掃描振鏡、分光系統、聚焦鏡到達工件表面；

所述指示紅光在工件表面的反射光經過所述分光鏡進入所述調焦系統。