[發(fā)明專利]一種長焦深激光切割頭的裝調(diào)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010967235.3
• 申請日: 2020-09-15
• 公開（公告）號: CN112114436B
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄒武兵;李璟;張德安;段家露;吳飛龍
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳市韻騰激光科技有限公司
• 主分類號: G02B27/62
• 分類號: G02B27/62;G02B27/09
• 代理公司: 深圳市科吉華烽知識產(chǎn)權(quán)事務(wù)所(普通合伙) 44248
• 代理人: 胡吉科

本發(fā)明提供了一種長焦深激光切割頭的裝調(diào)方法，采用可調(diào)焦的自準(zhǔn)直儀觀測激光切割頭中各鏡片的球心像和表面像與自準(zhǔn)直儀的參考目標(biāo)像之間的位置差異，判斷和調(diào)節(jié)各鏡片，以使激光切割頭中各鏡片的光軸重合；同時使用自準(zhǔn)直儀和成像相機(jī)進(jìn)行雙向觀測分別獲取異形光學(xué)元件的反射像和透射像，以此使異形光學(xué)元件的光軸與各鏡片的光軸重合；另外各鏡片安裝前保證激光切割頭的機(jī)械軸與水平面垂直，并實現(xiàn)激光切割頭的機(jī)械軸與鏡片的光軸重合。本發(fā)明專利提供的裝調(diào)方法克服了異形光學(xué)元件裝調(diào)精度低的問題，各鏡片的裝調(diào)精度高，從而提高了激光加工系統(tǒng)的切割精度；同時簡化了激光切割頭在激光加工系統(tǒng)中裝調(diào)步驟。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光學(xué)裝配領(lǐng)域，尤其涉及一種長焦深激光切割頭的裝調(diào)方法。

背景技術(shù)

目前，長焦深激光切割頭常采用異形光學(xué)元件如錐形透鏡或衍射光學(xué)元件，利用這類異形光學(xué)元件產(chǎn)生貝塞爾光束來實現(xiàn)長焦深的目的。當(dāng)前激光切割頭中光學(xué)元器件的安裝直接通過機(jī)械件的加工精度來保證，存在兩方面的問題：一是需要嚴(yán)格把控機(jī)械件的加工精度，勢必增加了機(jī)械件的制造成本和制造難度；二是直接安裝產(chǎn)生的裝配累積誤差降低激光切割頭的加工精度；而采用常規(guī)的光學(xué)裝調(diào)方法，如表面反射法或中心偏測量法，其中表面反射法是利用激光照射到各鏡片表面上產(chǎn)生的多個反射點，通過調(diào)節(jié)各鏡片實現(xiàn)多反射點重合，雖然裝調(diào)簡單，但難以保證異形光學(xué)元件的光軸與其他光學(xué)件的光軸重合，中心偏測量法是將打表工具、旋轉(zhuǎn)臺和監(jiān)測圖像系統(tǒng)相結(jié)合完成鏡片對心的目的，雖然精度高，但裝調(diào)復(fù)雜費時，合適球面和非球面透鏡的裝配，無法滿足異形光學(xué)元件的裝配要求，同時激光切割頭的機(jī)械外框(即激光切割頭機(jī)械框)的設(shè)計上比較復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于克服上述技術(shù)缺陷，提供一種長焦深激光切割頭的裝調(diào)方法，解決現(xiàn)有裝配精度低和無法精密地裝配異形光學(xué)元件的問題。

本發(fā)明主要針對產(chǎn)生貝塞爾光束實現(xiàn)長焦深的激光切割頭；因此該激光切割頭中使用了錐形透鏡或衍射光學(xué)元件等旋轉(zhuǎn)對稱的異形光學(xué)元件獲取貝塞爾光束，其異形光學(xué)元件由異形面和平面組成，其中異形面朝向出射光方向，平面朝向入射光方向；在激光切割頭中，第一片透鏡為異形光學(xué)元件，且其平面朝激光切割頭的外面，便于將貝塞爾光束在整個激光切割頭光路中傳遞。

為解決該技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種長焦深激光切割頭的裝調(diào)方法，其裝調(diào)步驟如下：①調(diào)整校準(zhǔn)裝置：搭建校準(zhǔn)測試臺，并使自準(zhǔn)直儀與水平面垂直；②調(diào)整激光切割頭機(jī)械框：將激光切割頭固定在調(diào)節(jié)架上，并在激光切割頭的基準(zhǔn)面上放置帶“十字絲”的反射鏡，通過觀測自準(zhǔn)直儀經(jīng)由反射鏡后在計算機(jī)上產(chǎn)生的反射像位置，來四維調(diào)整激光切割頭，使“十字絲”反射像與自準(zhǔn)直儀的參考目標(biāo)像重合；③調(diào)節(jié)激光切割頭中靠近其焦平面的鏡片：去掉反射鏡，將鏡片安裝到激光切割頭的機(jī)械外框內(nèi)，計算機(jī)上觀測該鏡片的球心像和表面像，松緊激光切割頭機(jī)械框的側(cè)向螺釘，使該鏡片的球心像和表面像與參考目標(biāo)像重合；④安裝和調(diào)節(jié)其他鏡片：從下到上安裝調(diào)節(jié)鏡片，調(diào)節(jié)方式同③步驟；⑤安裝異形光學(xué)元件：第二相機(jī)與自準(zhǔn)直儀正對放置后，將異形光學(xué)元件放置到激光切割頭的機(jī)械外框內(nèi)，觀測異形光學(xué)元件的表面反射像和透射像，調(diào)節(jié)側(cè)向螺釘使反射像與參考目標(biāo)像重合，透射像的光斑能量均勻和對稱分布。

一種長焦深激光切割頭的裝調(diào)方法，該方法中的長焦深激光切割頭使用了旋轉(zhuǎn)對稱的異形光學(xué)元件獲取貝塞爾光束，所述異形光學(xué)元件由異形面和平面組成，其中異形面朝向出射光方向，平面朝向入射光方向；在激光切割頭中，第一片透鏡為異形光學(xué)元件，且其平面朝激光切割頭的外面；

該裝調(diào)方法步驟如下：

步驟1：調(diào)整校準(zhǔn)裝置：搭建校準(zhǔn)測試臺，并使自準(zhǔn)直儀與水平面垂直；

步驟2：調(diào)整激光切割頭機(jī)械框：將激光切割頭機(jī)械框固定在調(diào)節(jié)架上，并在激光切割頭機(jī)械框的基準(zhǔn)面上放置帶“十字絲”的反射鏡，通過觀測自準(zhǔn)直儀經(jīng)由反射鏡后在計算機(jī)上產(chǎn)生的反射像位置，來四維調(diào)整激光切割頭機(jī)械框，使“十字絲”反射像與自準(zhǔn)直儀的參考目標(biāo)像重合，此時，激光切割頭機(jī)械框的機(jī)械軸與自準(zhǔn)直儀的光軸重合；