CN102539322A - 一种多波长激光器光路自动换镜系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及激光器领域，具体涉及一种多波长激光器光路自动换镜系统。激光器从不同的输出窗口发射出不同波长的激光，自动换镜装置通过步进电机带动主动皮带轮的转动，通过皮带将运动传递给从动皮带轮，从动皮带轮带动齿轮转动，齿轮齿条的啮合使齿轮的转动转化为导轨移动平台的直线运动，来带动导轨移动平台移动使得位于导轨移动平台上的激光光学镜片支架移动到与其波长相对应的输出窗口来改变激光的输出方向，此时其他波长激光光学镜片支架通过运动卡的控制可以自动折叠起来，调节镜片支架的高度使得镜片和激光发射口位于同一水平面上，从而完成该换镜系统的精确定位。本发明可靠性高，定位准，操作起来更方便。
Description
技术领域
本发明涉及激光器领域，具体涉及一种多波长激光器光路自动换镜系统。
技术背景
激光划痕法是检测涂层界面结合强度的一种重要方法，常规的激光划痕法检测界面结合强度时常用单一波长的激光器，如中国发明专利号ZL02138511.4和 ZL02138512.2公开了检测界面结合强度的准静态和远紫外激光划痕测量方法及装置，单一波长的激光器仅适用于对该波长吸收率较高的薄膜系统，难以广泛用于各种不同薄膜系统的加载；而现有的多窗口多波长激光器的光路自动调节系统占用空间太大，使用起来不太方便，其定位系统也不太可靠。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术不足，提供一种多波长激光器光路自动换镜系统；具体地讲，涉及一种具有三窗口输出波长激光器的外光路系统，实现针对不同的薄膜系统的划痕激光的波长及其光路系统的自动切换与选择，以得到不同波长激光在试件表面形成的冲击划痕效果，从而适用于各种硬质工具膜、装饰功能膜、复合材料以及其它类型薄膜的界面工程结合强度检测中的激光的划痕。
一种多波长激光器光路自动换镜系统，所述系统由计算机、激光器、自动换镜系统、导光系统、工作台和运动控制卡组成。
所述激光器是一种能输出3种不同波长激光的激光器，每一种波长对应一个输出窗口。
本实施例中是一种电光调Q脉冲Nd：YAG固体激光器，三个窗口分别对应1064nm、532nm、355nm或266nm波长的输出，使激光从每一个波长相对应的窗口输出到自动换镜系统。
所述自动换镜系统是由三个对应激光器3种不同波长激光的激光光学镜片支架、齿轮、齿条、齿轮轴、箱体、导轨移动平台、步进电机、主动皮带轮、从动皮带轮和皮带组成；自动换镜系统位于激光发生器前端，箱体顶部设有导轨，导轨移动平台能沿导轨在与激光器发出的激光垂直的方向上来回移动，导轨移动平台的底部齿条与齿轮啮合，三个对应激光器3种不同波长激光的激光光学镜片支架安装在导轨移动平台上，相邻激光光学镜片支架之间的距离相等且等于相邻输出窗口间的距离，齿轮旋转一周的周长等于激光器相邻输出窗口间的距离，齿轮与从动皮带轮同齿轮轴，齿轮固定在齿轮轴上，从动皮带轮安装在齿轮轴上并能沿齿轮轴旋转，齿轮轴的两端安装在箱体上，主动皮带轮安装在步进电机输出轴上，皮带张紧在主动皮带轮和从动皮带轮上，整个自动换镜系统安装在箱体里面。
所述三个对应激光器3种不同波长激光的激光光学镜片支架分别由3个对应激光器3种不同波长激光的全反镜和3个全反镜支架组成，所述全反镜支架能够伸缩，调节全反镜支架的高度可使全反镜和激光输出窗口位于同一水平面上。
所述导光系统由第一全反镜、第二全反镜和汇聚透镜组成，激光依次通过第一全反镜和第二全反镜反射到汇聚透镜，通过汇聚透镜的激光直接作用在工作台上面的工件上。
计算机控制激光器发出不同波长的激光，通过控制运动控制卡控制激光光学镜片支架的全反镜支架折叠，控制步进电机的转动。
激光器3种不同波长激光分别为1064nm波长激光，532nm波长激光和355nm或266nm波长激光，由这3种不同波长激光分别对应自动换镜系统中的3种不同波长的全反镜。
激光器从不同的输出窗口发射出不同波长的激光，自动换镜装置通过步进电机带动主动皮带轮的转动，通过皮带将运动传递给从动皮带轮，从动皮带轮带动齿轮转动，齿轮齿条的啮合使齿轮的转动转化为导轨移动平台的直线运动，来带动导轨移动平台移动使得位于导轨移动平台上的激光光学镜片支架移动到与其波长相对应的输出窗口来改变激光的输出方向，此时其他波长激光光学镜片支架通过运动卡的控制可以自动折叠起来，调节镜片支架的高度使得镜片和激光发射口位于同一水平面上，从而完成该换镜系统的精确定位。
导光系统将自动换镜系统中反射的波长进行反射和汇聚，最终反射到加工工件上，来进行实验的操作。
实施本发明的有益效果：对于多波长的脉冲激光冲击加载系统中， 其自动换镜系统大大简化了人工操作过程，且该自动换镜系统采用齿轮齿条传动，而齿轮齿条传动稳定性高，因此可靠性高，定位准。同时采用直线型的导轨移动平台，避免了原有的旋转式移动系统，使操作起来更方便。
附图说明
图1：是本发明装置整个系统的结构示意图；
图2：自动换镜装置结构示意图；
1.计算机 2.激光器，3：1064nm波长激光光学镜片支架，4：532nm波长激光光学镜片支架，5：355nm或266nm波长激光光学镜片支架，6：导轨移动平台，7：主动皮带轮，8：皮带，9：步进电机，10：第一全反镜，11：第二全反镜，12：工作台，13：汇聚透镜，14：运动控制卡，15：从动皮带轮，16：齿轮，17：齿轮轴，18：箱体，19：导轨，20：齿条。
具体实施方式
为了更好的说明本发明的一种多波长自动换镜系统的具体结构和实施细节，下面结合附图和实施例做进一步阐述：
本装置由1064nm波长激光光学镜片支架3、532nm波长激光光学镜片支架4、355nm或266nm波长激光光学镜片支架5、齿轮16、齿条20、导轨移动平台6、步进电机9、主动皮带轮7、从动皮带轮15、皮带8、齿轮轴17和顶部设有导轨20的箱体18组成；步进电机9带动主动皮带轮7转动，皮带8通过主动皮带轮7的转动带动从动皮带轮15的转动，然后带动齿轮16的转动，齿轮轴17的两端安装在箱体18上，而激光光学镜片支架（3、4、5）也分别安装在导轨移动平台6上，齿轮16和齿条20的啮合使齿轮16的转动转化为导轨移动平台6的移动来控制光路系统的自动切换与选择。
其具体实施过程如下：
一、1064nm波长输出方案
如图1是本发明装置整个系统的结构示意图，图2为自动换镜装置的结构示意图，激光器2在计算机1的控制下从激光器2窗口c输出1064nm波长的激光，与其相对应的1064nm波长激光光学镜片支架3由自动换镜装置通过步进电机9带动主动皮带轮7的转动，步进电机9由运动控制卡14控制，通过皮带8将运动传递给从动皮带轮15，从动皮带轮15带动齿轮16转动，齿轮轴17的两端安装在箱体18上，齿轮16和齿条20的啮合使齿轮16的转动转化为导轨移动平台6沿导轨19的直线运动，来带动导轨移动平台6自动移动到与激光窗口C输出1064nm波长的激光相对应的1064nm波长激光光学镜片支架3位置来改变激光的输出方向，此时532nm波长激光光学镜片支架4和355nm或266nm波长激光光学镜片支架5通过运动控制卡14的控制可以自动折叠起来，调节光学镜片支架的高度可使镜片和激光发射口位于同一水平面上，从而完成该换镜系统的精确定位，经过1064nm波长激光光学镜片支架3光学镜片反射出的激光到达第一全反镜10，经过第一全反镜10反射再次改变激光的输出方向，到达第二全反镜11的镜面上，然后，经过第二全反射镜11的激光束偏转到达汇聚透镜13镜面上，然后经过汇聚透镜13的汇聚作用，使激光束在试件表面汇聚成一个很小的斑点，可以通过改变汇聚透镜13和工作台12之间的距离来改变光班的大小，从而得到实验所需的效果。
二、532nm波长输出方案
激光器2在计算机1的控制下从激光器2窗口b输出532nm波长的激光，与其相对应的532nm波长激光光学镜片支架4由自动换镜装置通过步进电机9带动主动皮带轮7的转动，通过皮带8将运动传递给从动皮带轮15，从动皮带轮15带动齿轮16的转动，齿轮16和齿条20的啮合使齿轮16的转动转化为导轨移动平台6沿导轨19的直线运动，并使齿轮旋转两周刚好使532nm波长激光光学镜片支架4与532nm波长的激光输出窗口b相对应，此时1064nm波长激光光学镜片支架3和355nm或266nm波长激光光学镜片支架5通过运动控制卡14的控制可以自动折叠起来，起到保护作用，并调节光学镜片支架的高度可使镜片和激光发射口位于同一水平面上，从而完成该换镜系统的精确定位，其他的实施过程与1064nm波长输出方案基本相同，具体实施过程可以参照实施方案一。
三、355nm或266nm波长输出方案
激光器2在计算机1的控制下从激光器2窗口a输出355nm或266nm波长的激光，与其相对应的355nm或266nm波长激光光学镜片支架5由自动换镜装置通过步进电机9带动主动皮带轮7的转动，通过皮带8将运动传递给从动皮带轮15，从动皮带轮15带动齿轮16转动，齿轮16和齿条20的啮合使齿轮16的转动转化为导轨移动平台6沿导轨19的直线运动，并使齿轮旋转四周刚好使355nm或266nm波长激光光学镜片支架5与355nm或266nm波长的激光输出窗口a相对应，此时1064nm波长激光光学镜片支架3和532nm波长激光光学镜片支架4通过运动控制卡14的控制可以自动折叠起来，起到保护作用，并调节光学镜片支架的高度可使镜片和激光发射口位于同一水平面上，从而完成该换镜系统的精确定位，其他的实施过程与1064nm波长输出方案基本相同，具体实施过程可以参照实施方案一。
本发明装置通过光路系统的自动切换与选择大大简化了人工操作过程，使操作起来更方便，从而适用于各种硬质工具膜、装饰功能膜、复合材料以及其它类型薄膜的界面工程结合强度检测中的激光的划痕。
Claims (4)
1.一种多波长激光器光路自动换镜系统，所述系统由计算机、激光器、自动换镜系统、导光系统、工作台和运动控制卡组成，所述激光器是一种能输出3种不同波长激光的激光器，每一种波长对应一个输出窗口，其特征在于：所述自动换镜系统位于激光发生器前端，由三个对应激光器3种不同波长激光的激光光学镜片支架、齿轮、齿条、齿轮轴、箱体、导轨移动平台、步进电机、主动皮带轮、从动皮带轮和皮带组成；箱体顶部设有导轨，导轨移动平台能沿导轨在与激光器发出的激光垂直的方向上来回移动，导轨移动平台的底部齿条与齿轮啮合，三个对应激光器3种不同波长激光的激光光学镜片支架安装在导轨移动平台上，相邻激光光学镜片支架之间的距离相等且等于相邻输出窗口间的距离，齿轮旋转一周的周长等于激光器相邻输出窗口间的距离，齿轮与从动皮带轮同齿轮轴，齿轮固定在齿轮轴上，从动皮带轮安装在齿轮轴上并能沿齿轮轴旋转，齿轮轴的两端安装在箱体上，主动皮带轮安装在步进电机输出轴上，皮带张紧在主动皮带轮和从动皮带轮上，整个自动换镜系统安装在箱体里面。
2.如权利要求1所述的一种多波长激光器光路自动换镜系统，其特征在于：所述三个对应激光器3种不同波长激光的激光光学镜片支架分别由3个对应激光器3种不同波长激光的全反镜和3个全反镜支架组成，所述全反镜支架能够伸缩，调节全反镜支架的高度可使全反镜和激光输出窗口位于同一水平面上。
3.如权利要求1所述的一种多波长激光器光路自动换镜系统，其特征在于：所述导光系统由第一全反镜、第二全反镜和汇聚透镜组成，激光依次通过第一全反镜和第二全反镜反射到汇聚透镜，通过汇聚透镜的激光直接作用在工作台上面的工件上。
4.如权利要求1所述的一种多波长激光器光路自动换镜系统，其特征在于：计算机控制激光器发出不同波长的激光，通过控制运动控制卡控制激光光学镜片支架的全反镜支架折叠，控制步进电机的转动。
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