[發明專利]一種在線細棒物體打孔的聚焦調節裝置和方法

在審

• 申請號: 202010856681.7
• 申請日: 2020-08-24
• 公開（公告）號: CN112222645A
• 公開（公告）日: 2021-01-15
• 發明（設計）人: 梅林;韓梅玲;吳君映
• 申請（專利權）人: 梅林;韓梅玲
• 主分類號: B23K26/382
• 分類號: B23K26/382;B23K26/04;B23K26/06;B23K26/073
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責任公司 32102
• 代理人: 徐振興

1.一種在線細棒物體打孔的聚焦調節系統，其特征在于：包括：

聚焦調節裝置，用于將被整形至能量近似分布均勻的光束、調節匯聚至產品表面，獲得設定的光斑直徑；

孔型檢測裝置，用于測量產品表面的激光成孔數據；

控制系統，通過孔型檢測裝置獲得的數據調節聚焦調節裝置射出的激光能量以及焦距或者是光斑直徑。

2.根據權利要求1所述的細棒物體打孔的聚焦調節系統，其特征在于：孔型檢測裝置主要由顯微鏡或者其他圖像放大檢測裝置組成，用于檢測產品表面孔洞的參數并形成具體數據。

3.一種在線細棒物體打孔的聚焦調節方法，其特征在于：獲得用光束整形后的激光在預設產品上形成指定尺寸孔洞所需的激光能量閾值，然后用大于或等于該能量閾值的光束整形后的激光在產品上進行打孔。

4.根據權利要求3所述的細棒物體打孔的聚焦調節方法，其特征在于：按照如下步驟進行：

S1，調節聚焦裝置的焦距，確保光束整形后的激光光束在細棒表面聚焦獲得預設大小的光斑；

S2，調節激光能量大小，利用光束整形裝置整形后的激光使得細棒表面材料剛被擊穿，并確定形成預設孔洞直徑大小時的激光能量值，該值為激光能量閾值；

S3，用大于該能量閾值的激光在細棒表面加工形成生產。

5.根據權利要求4所述的在線細棒物體打孔的聚焦調節方法，其特征在于：S2還包括S2.1激光能量閾值的確認: 確定如下三個狀態的激光能量值：無法穿透細棒表面材料的激光能量值、剛穿透細棒表面材料的激光能量值和形成預設孔洞深度時的激光能量值。

6.根據權利要求4所述的在線細棒物體打孔的聚焦調節方法，其特征在于：S2還包括S2.2通風度優化步驟：激光能量在閾值基礎上緩慢增加，持續測量孔洞深度的數值，當孔洞深度的數值達到預設要求是確定此時的激光能量為生產所需能量值。

7.根據權利要求6所述的在線細棒物體打孔的聚焦調節方法，其特征在于：步驟S2.2具體為：當激光能量在閾值基礎上增加時、與孔洞深度的數值激光能量的變化顯正比例，根據實測孔洞深度的數值所要達到的數值來確定①在閾值≤激光能量≤1.50倍閾值的情況下，孔型大小幾乎沒有變化，但是孔洞深度的數值隨激光能量的增加而增加，呈現比例的對應關系；②在激光能量1.5倍閾值的情況下，孔洞深度的數值也隨激光能量的增加而明顯增加外，孔的直徑大小隨激光能量的增加也稍有增加， 通過調節聚焦裝置的焦距，減小此時的孔徑，使得孔徑維持恒定，孔洞深度的數值與激光能量呈現比例的對應關系。

8.一種在線細棒物體打孔的聚焦調節裝置，其特征在于：包括：

激光光源，用于輸出激光；

光束整形裝置，置于激光光路中用于調整激光束為能量近似均勻分布的光；

光路傳輸裝置，置于激光光源射出光路中，用于將激光傳輸至預設空間位置方向；

光路聚焦裝置，置于光路傳輸裝置的輸出光路中，用于將激光匯聚照射至產品表面。

9.根據權利要求8所述的在線細棒物體打孔的聚焦調節裝置，其特征在于：還包括孔型檢測裝置，用于測量產品表面的激光成孔數據。

10.根據權利要求8所述的在線細棒物體打孔的聚焦調節裝置，其特征在于：光路聚焦裝置內設焦距調節裝置，用于調整激光匯聚在產品表面的光斑直徑。

11.根據權利要求8所述的在線細棒物體打孔的聚焦調節裝置，其特征在于：所述光束整形裝置為或采用多片鏡片式的光束整形器 ，所述的光束整形裝置置于激光光路中用于調整激光束為能量近似均勻分布的光；或采用單片式的光束整形器，安置于光路聚焦裝置中聚焦透鏡之前，將光束整形后再通過聚焦鏡聚焦。

12.根據權利要求8所述的在線細棒物體打孔的聚焦調節裝置，其特征在于：所述光束整形裝置安置于激光器的光束出口位置。