CN103111754A

CN103111754A - 便携式激光定距装置

Info

Publication number: CN103111754A
Application number: CN2013100376674A
Authority: CN
Inventors: 赵伟芳; 林学春; 侯玮; 于海娟; 李晋闽
Original assignee: Institute of Semiconductors of CAS
Current assignee: Institute of Semiconductors of CAS
Priority date: 2013-01-31
Filing date: 2013-01-31
Publication date: 2013-05-22
Anticipated expiration: 2033-01-31
Also published as: CN103111754B

Abstract

本发明提供了一种便携式激光定距装置。该便携式激光定距装置包括：承载件；光斑接收模块，固定于所述承载件的正面，用于接收照射于其上的辅助定距激光的光斑图像；以及数据处理模块，设置于所述承载件中，用于计算光斑接收模块接收光斑的面积值，将该面积值与预先存储的面积值相减得到差值，该差值与当前位置的离焦量相关。本发明避免了反复采用尺子测量来确定激光束加工时离焦量的繁琐性，能显著提高了加工精度。

Description

便携式激光定距装置

技术领域

本发明涉及激光加工技术领域，尤其涉及一种应用于激光加工的便携式激光定距装置。

背景技术

在利用激光器进行工件加工时，一般通过氦氖激光来确定激光光斑的位置，特别是进行较大工件的焊接或者切割，例如大板的拼焊时。此外，由于板面无法保证平整，会导致激光焊接过程中激光焊接参数——离焦量发生变化，这就需要操作者隔一段时间就要测量激光头距离加工工件的距离，以防止由于离焦量发生较大改变，而导致的焊接性能变差。

在生产实践中，操作人员需要用尺子度量工件距离透镜的距离。该方法虽然简单，但工作量较大，尤其是多次测量之间存在着较大的差异，经常导致焊接或者切割精度下降。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为解决上述的技术问题，本发明提供了一种便携式激光定距装置。

(二)技术方案

根据本发明的一个方面，提供了一种便携式激光定距装置。该便携式激光定距装置包括：承载件；光斑接收模块，固定于所述承载件的正面，用于接收照射于其上的辅助定距激光的光斑图像；以及数据处理模块，设置于所述承载件中，用于计算光斑接收模块接收光斑的面积值，将该面积值与预先存储的面积值相减得到差值，该差值与当前位置的离焦量相关。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本发明便携式激光定距装置能够快速、准确的调节激光头的高度位置，来确定所述激光束的离焦量是否变化，从而避免了反复采用尺子测量来确定激光束加工时离焦量的繁琐步骤，显著提高了加工精度。

附图说明

图1为本发明实施例便携式激光定距装置的结构示意图；

图2为图1所示便携式激光定距装置的纵向剖视图；

图3为图1所示便携式激光定距装置在使用状态下的示意图。

【本发明主要元件符号说明】

1-加工工件； 2-透镜；

3-氦氖激光束； 4-便携式快速激光定距装置；

5-光斑接收模块； 6-第三支架；

7-纵向水准管； 8-第二支架；

9-横向水准管； 10-第一支架；

11-显示器； 12-氦氖激光光斑；

13-开关按钮A； 14-开关按钮B；

15-开关按钮C； 16-开关按钮D；

17-数据处理模块； 18-水平调节模块；

19-水平测量模块。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

需要说明的是，在附图或说明书描述中，相似或相同的部分都使用相同的图号。附图中未绘示或描述的实现方式，为所属技术领域中普通技术人员所知的形式。另外，虽然本文可提供包含特定值的参数的示范，但应了解，参数无需确切等于相应的值，而是可在可接收的误差容限或设计约束内近似于相应的值。此外，以下实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明。

在本发明的一个示例性实施例中，提供了一种便携式激光定距装置。请参照图1，本实施例便携式激光定距装置包括：承载件、水平测量模块19、水平调节模块18、光斑接收模块5和数据处理模块17。其中，水平测量模块19设置于承载件的正面，用于测量光斑接收模块5是否水平；水平调节模块固定于承载件的背面，用于在光斑接收模块5未水平时，调节其至水平位置；光斑接收模块5固定于承载件的正面，用于接收照射于其上的光斑的图像信息；数据处理模块17，内置于承载件中，用于获取光斑接收模块5接收光斑的面积值，将该面积值与预先存储的面积值相减，得到差值。

图2为图1所示便携式激光定距装置的纵向剖视图。图3为图1所示便携式激光定距装置在使用状态下的示意图。以下结合图1、图2和图3，分别对各个部件进行详细说明。

承载件是其他各个部分的承载体，其形状可以根据其他各个模块的设置位置进行设计，例如为：矩形，圆形，“T”字形等等，其材料优选为铁、硬铝等。

如图2所示，水平测量模块19包括横向水准管9和纵向水准管7，横向水准管9和纵向水准管7相互错开，分别通过第一支架10和第二支架8固定于承载件上。

操作人员可以通过该横向水准管9和纵向水准管7来判断光斑接收模块是否处于水平位置。如果该光斑接收模块处于水平位置，则可以进行后续测量，而当该光斑接收模块不处于水平位置，则其接收的光斑的面积会出现误差，可能导致定位的不准确，因此需要利用水平调节模块18进行光斑接收模块的水平调节。

本领域技术人员应当清楚，虽然图2所示的水平测量模块19有横向水准管9和纵向水准管7组成，但其仍然可以采用一体化的水准测量仪器，例如圆形的水准仪，即当气泡位于中央时，可以判断当前的光斑接收模块位于水平面上。

水平调节模块18固定于承载体的背面。在本发明优选的实施例中，该水平调节模块18包括电磁铁，当被加工工件为金属时，电磁开关打开，该水平调节模块18通过电磁力吸附在加工工件上。

水平调节模块18可以为正方体形状，上端通过螺接的方式连接于所述光斑接收模块5底面上。该水平调节模块18与光斑接收模块5之间的距离能够调节。

水平调节模块18底部的四角的位置具有四个高度调节脚，能够通过调节高度调节脚的高度来将光斑接收模块5调整至水平状态。

如图2所示，光斑接收模块接收照射于其上的光斑的图像信息。一般情况下，该光斑接收模块呈圆形，当然也可以为圆形之外的其他形状，例如：长方形、正方形、梯形等等。该光斑接收模块一般为CCD传感器。

数据处理模块17与光斑接收模块5电气连接。该数据处理模块17计算光斑接收模块5接收光斑的面积值，将该面积值与预先存储的面积值相减，并将差值进行显示。该控制模块可以包括：存储单元，用于存储由光斑接收模块5所接收的原始光斑面积值S₀；面积计算单元，用于计算由光斑接收模块5所接收的当前光斑面积值S₁；面积比较单元，用于计算当前光斑面积值与有存储单元预存的光斑面积值相减，获得两者的差值ΔS＝S₁-S₀；结果显示单元，用于将得到的差值ΔS展现给操作者，供操作者做判断，当差值ΔS的绝对值大于设定值时，表明激光离焦量偏差较大，影响加工质量；当差值ΔS的绝对值小于设定值时表明激光离焦量偏差较小，可以继续加工；提醒单元，用于将所述差值ΔS的绝对值小于设定值时，发出提醒信号，以提醒操作者可以继续加工。

其中，存储单元、面积计算单元和面积比较单元可以集成在一芯片上，例如单片机芯片或FPGA芯片。而结果显示单元一般为一LED显示屏，提醒单元可以为蜂鸣器或者发光二极管等等，这些均为电子行业通用的元件，本领域技术人员可以根据需要进行设计，此处不再详细描述。

需要说明的是，上述对各元件的定义并不仅限于实施方式中提到的各种具体结构或形状，本领域的普通技术人员可对其进行简单地熟知地替换。

以下介绍本实施例便携式激光定距装置在实际激光加工过程中的使用方法，该方法包括以下步骤：

步骤A，激光加工开始前，打开氦氖激光，产生氦氖激光光束3，通过量取的透镜位置到加工工件表面位置的距离以及激光器的已知焦距计算得到激光加工的离焦量；然后通过调节激光头的高度位置以获得需要的激光加工的离焦量；获得需要的激光加工离焦量后，激光头的高度位置；

步骤B，将便携式快速激光定距装置4放置于加工工件1上，使得氦氖激光光斑12能照设在光斑接收模块5上，打开电磁开关，将便携式快速激光定距装置4固定在加工工件1上；

步骤C，调节水平调节模块18的四个高度调节脚，通过观察横向水准管9和纵向水准管1中的气泡位置，来判定光斑接收模块5是否处于水平，将光斑接收模块5调节至水平状态；

步骤D，打开控制开关按钮A13，通过按压按钮B14，数据处理模块17计算出氦氖激光光斑12此时的面积大小，并且通过显示器11显示，同时储存此时氦氖激光光斑12的面积大小信息；关闭电磁开关，取下便携式快速激光定距装置4；

步骤E，开始利用激光束来加工加工工件1，加工一段时间后，需要再次调节激光头的高度位置时，打开氦氖激光；将便携式快速激光定距装置4放置于加工工件1上，使得氦氖激光光斑12能照设在光斑接收模块5上，打开电磁开关，将便携式快速激光定距装置4固定在加工工件1上；

步骤F，调节水平调节模块18的四个高度调节脚，通过观察横向水准管9和纵向水准管7中的气泡位置，来判定光斑接收模块5是否处于水平，将光斑接收模块5调节至水平状态；

步骤G，按压按钮B14，数据处理模块计算出氦氖激光光斑12此时的面积大小，并且通过显示器11显示，按压按钮C15，启动数据处理模块17的相关程序计算出此时的氦氖激光光斑12此时的面积同储存的氦氖激光光斑12的面积之差，并通过显示器11显示面积之差；

步骤H，通过旋转旋钮D16将触发蜂鸣器的面积之差的范围值设置为-0.05mm²～+0.05mm²，调节调节激光头的高度位置，使得面积之差向0趋近；当面积之差位于-0.05mm²～+0.05mm²时，设置于数据处理模块17上的蜂鸣器会鸣响，固定此时激光头的高度位置，继续进行激光加工操作。

需要说明的是，针对不同的激光加工情况，对于离焦量的精确度有不同的要求，可以通过旋钮D16来设置为不同的值。另一个实施例中，设置的值为-0.1mm²～+0.1mm²。

本实施例的便携式激光定距装置中，通过光斑接收模块可以实时接收光斑面积，通过与预存的氦氖激光光斑面积做比较，从而得知离焦量是否合适，避免了反复采用尺子测量来确定激光束加工时离焦量的繁琐性，能显著提高了加工精度。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种便携式激光定距装置，其特征在于，包括：

承载件；

光斑接收模块，固定于所述承载件的正面，用于接收照射于其上的辅助定距激光的光斑图像；以及

数据处理模块，设置于所述承载件中，用于计算光斑接收模块接收光斑的面积值，将该面积值与预先存储的面积值相减得到差值，该差值与当前位置的离焦量相关。

2.根据权利要求1所述的便携式激光定距装置，其特征在于，所述光斑接收模块为圆形或方形的CCD。

3.根据权利要求1所述的便携式激光定距装置，其特征在于，所述数据处理模块包括：

存储单元，用于存储原始光斑面积值S₀；

面积计算单元，用于计算由光斑接收模块所接收的当前光斑面积值S₁；

面积比较单元，用于计算当前光斑面积值与由存储单元预存的光斑面积值相减，获得两者的差值ΔS＝S₁-S₀。

4.根据权利要求3所述的便携式激光定距装置，其特征在于，所述数据处理模块还包括：

结果显示单元，用于将差值ΔS展现给操作者。

5.根据权利要求3所述的便携式激光定距装置，其特征在于，所述数据处理模块还包括：

提醒单元，用于所述差值ΔS的绝对值小于设定值时，发出提醒信号。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的便携式激光定距装置，其特征在于，还包括：

水平测量模块，固定于所述承载件的正面，用于测量所述光斑接收模块是否水平；

水平调节模块，固定于所述承载件的背面，用于在光斑接收模块未水平时，调节光斑接收模块水平至水平。

7.根据权利要求6所述的便携式激光定距装置，其特征在于，所述水平测量模块包括：

横向水准管，通过第一支架固定于所述承载件上；

纵向水准管，通过第二支架固定于所述承载件上，其位置与所述横向水准管的位置相互错开。

8.根据权利要求6所述的便携式激光定距装置，其特征在于，所述水平测量模块为水准仪。

9.根据权利要求6所述的便携式激光定距装置，其特征在于，所述水平调节模块包括：

电磁铁，用于将该便携式激光定距装置吸附于被加工的金属工件上。

10.根据权利要求6所述的便携式激光定距装置，其特征在于，所述水平调节模块包括：

四个高度调节脚，位于所述水平调节模块底部四个角的位置，用于在光斑接收模块未水平时，调节光斑接收模块水平至水平。