[發(fā)明專(zhuān)利]一種用于激光加工頭同軸機(jī)械視覺(jué)光學(xué)成像系統(tǒng)

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810290308.2
• 申請(qǐng)日: 2018-04-03
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108388009A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-08-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 邵華江;李思佳;李思泉
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 上海嘉強(qiáng)自動(dòng)化技術(shù)有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G02B19/00
• 分類(lèi)號(hào): G02B19/00;B23K26/03
• 代理公司: 北京權(quán)智天下知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11638
• 代理人: 李海燕

本發(fā)明公開(kāi)了一種用于激光加工頭同軸機(jī)械視覺(jué)光學(xué)成像系統(tǒng)，包括第一雙凸鏡、第一雙凹鏡、可調(diào)光闌、第二雙凸鏡、第三雙凸鏡以及第二雙凹鏡；第一雙凸鏡、第一雙凹鏡、可調(diào)光闌、第二雙凸鏡、第三雙凸鏡以及第二雙凹鏡均為球面透鏡；第一雙凸鏡、第一雙凹鏡、可調(diào)光闌、第二雙凸鏡、第三雙凸鏡以及第二雙凹鏡均為圓形且中心軸同軸。本發(fā)明提供的光學(xué)系統(tǒng)采用全球面鏡光路結(jié)構(gòu)，基于球面鏡易加工、易批量化以及一致性的特點(diǎn)，采用三種光學(xué)材料，配合聚焦鏡使用可獲得良好的光學(xué)成像品質(zhì)，適用于光纖輸出類(lèi)激光加工頭同軸機(jī)械視覺(jué)光學(xué)成像，尤其適用于以熔融石英為聚焦鏡片材料的所有光纖輸出類(lèi)激光加工頭同軸機(jī)械視覺(jué)光學(xué)成像。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及工業(yè)機(jī)械視覺(jué)成像技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種用于激光加工頭同軸機(jī)械視覺(jué)光學(xué)成像系統(tǒng)。

背景技術(shù)

激光加工技術(shù)涵蓋了激光切割、焊接、淬火、打孔、微加工等多種激光加工工藝，利用了激光與物質(zhì)相互作用的基本特性。由于激光束與加工材料的非接觸性、加工速度與質(zhì)量等優(yōu)勢(shì)，奠定了激光加工技術(shù)是一種無(wú)可替代的高新技術(shù)。

當(dāng)前激光切割占了整個(gè)激光加工行業(yè)的主要地位，其中又以光纖輸出類(lèi)激光切割為首要。光纖輸出類(lèi)激光器涵蓋了光纖激光器以及半導(dǎo)體光纖耦合激光器，因?yàn)楣饫w柔韌性以及對(duì)近紅外光束有很好的耦合輸出，使得光纖輸出類(lèi)激光器市場(chǎng)占有率日益突出。目前光纖輸出類(lèi)激光器千瓦級(jí)已是相當(dāng)普及，萬(wàn)瓦級(jí)激光器也逐步上映市場(chǎng)，讓光纖激光各類(lèi)加工工藝越加普遍化。

激光加工頭，是介于激光器與加工零件之間的一種必不可少的光學(xué)承載，對(duì)于一些特殊的激光切割、常規(guī)的激光焊接等激光加工頭，往往需要機(jī)械視覺(jué)成像系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)激光定位、加工過(guò)程跟蹤等需求，甚至于，通過(guò)特殊的濾光處理以及圖像處理，可實(shí)現(xiàn)更高端的激光加工過(guò)程檢測(cè)需求。而這一切的前提是，機(jī)械視覺(jué)成像系統(tǒng)須具備高品質(zhì)成像效果。

目前，常規(guī)的光纖輸出類(lèi)激光加工頭，通常配備諸如工業(yè)CCTV鏡頭等，而基本上所有的鏡頭均是一個(gè)獨(dú)立的成像系統(tǒng)單元，在沒(méi)有外界光路系統(tǒng)影響下，可以獲得較好的光學(xué)成像品質(zhì)，通俗講，常規(guī)的機(jī)械視覺(jué)成像鏡頭是單獨(dú)進(jìn)行消像差設(shè)計(jì)的，一旦引入外界光學(xué)系統(tǒng)，機(jī)械視覺(jué)成像鏡頭成像品質(zhì)會(huì)大幅下降。

一般地，機(jī)械視覺(jué)成像鏡頭在激光加工應(yīng)用中有兩種使用方式，一種為旁軸使用，一種為同軸使用。所謂旁軸，是機(jī)械視覺(jué)成像鏡頭相對(duì)于激光加工頭側(cè)面放置，光路系統(tǒng)相互獨(dú)立，而同軸使用則是機(jī)械視覺(jué)成像鏡頭通過(guò)激光加工頭光路，光路系統(tǒng)部分共用。在激光加工上，一者由于激光功率較大，在板材的加工中容易反射大量激光，即便是帶上濾光片也容易燒損光學(xué)鏡頭甚至CCD/CMOS芯片；二者因?yàn)橥S機(jī)械視覺(jué)成像較旁軸應(yīng)用更容易定位及校準(zhǔn)，在探測(cè)激光加工板材表面光學(xué)效果更好，故旁軸機(jī)械視覺(jué)成像十分不常用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的一個(gè)目的是解決至少上述問(wèn)題，并提供至少后面將說(shuō)明的優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明還有一個(gè)目的是提供了一種適用于光纖輸出類(lèi)激光加工頭同軸機(jī)械視覺(jué)光學(xué)成像，尤其適用于以熔融石英為聚焦鏡片材料的所有光纖輸出類(lèi)激光加工頭同軸機(jī)械視覺(jué)光學(xué)成像的用于激光加工頭同軸機(jī)械視覺(jué)光學(xué)成像系統(tǒng)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明公開(kāi)了一種用于激光加工頭同軸機(jī)械視覺(jué)光學(xué)成像系統(tǒng)，包括從物側(cè)到像側(cè)順序布置的第一雙凸鏡、第一雙凹鏡、可調(diào)光闌、第二雙凸鏡、第三雙凸鏡以及第二雙凹鏡；

其中，所述第一雙凸鏡、所述第一雙凹鏡、所述可調(diào)光闌、所述第二雙凸鏡、所述第三雙凸鏡以及所述第二雙凹鏡均為球面透鏡；

所述第一雙凸鏡、所述第一雙凹鏡、所述可調(diào)光闌、所述第二雙凸鏡、所述第三雙凸鏡以及所述第二雙凹鏡均為圓形且中心軸同軸；

所述第一雙凸鏡和所述第一雙凹鏡為膠合鏡組。