CN103217099A

CN103217099A - 光电寻焦器

Info

Publication number: CN103217099A
Application number: CN 201210016783
Authority: CN
Inventors: 魏志凌; 宁军; 周强
Original assignee: Kunshan Theta Micro Co Ltd
Current assignee: Kunshan Theta Micro Co Ltd
Priority date: 2012-01-19
Filing date: 2012-01-19
Publication date: 2013-07-24

Abstract

本发明涉及一种光电寻焦器，主要解决现有技术中激光切割投产时焦点位置难寻的问题，本发明通过采用一种光电寻焦器，包括由光电传感器、自动升降座、计算机控制系统组成。在需要调节聚焦镜上下移动将焦点位置居于切割嘴下方理想位置时，将光电寻焦器放置在切割嘴的下方，激光开出引导光，启动光电寻焦器，光电寻焦器的自动升降台向上移动，导引光落在光电传感器上，传感器感光发出信号，计算机开始运算控制，当升降台升到一定高度光斑又变为最小一点时，控制系统自动停止升降座工作的技术方案，较好地解决了该问题，可用于聚焦镜工作焦点位置的检测中。

Description

光电寻焦器

技术领域

本发明涉及一种用于聚焦镜工作焦点位置的检测器件，特别是用于激光切割设备聚焦镜工作焦点位置的确定。

背景技术

激光切割设备是通过聚焦镜将近似平行的激光光束汇聚成一极小的高能量点进行高精密的切割生产，一般焦点位置在切割嘴出光口下方200um左右时切割质量最佳，如图1所示，但是由于因切割需求在同一个镜筒里需要放置不同焦距的聚焦镜，或者每个镜筒加工的误差不尽相同，因此焦点的位置一般不会在理想位置，如图2所示，那么就需要对聚焦镜进行上下移动来调节焦点位置，以往是用钢片在切割嘴下方由远及近通过肉眼观察，钢片被击穿的临界位置来判断聚焦镜上下移动多少，操作繁琐，有一定危险，并且误差极大。

中国专利CN101169602公开了一种调焦调平测量方法与装置，涉及应用于投影光刻系统中晶片的调焦调平传感系统的新方法，属于光学测量领域。本发明包括三大部分：光源准直模块、调焦子系统和调平子系统。本发明的激光器发出激光经过单模光纤准直，再经过漂移补偿装置后，透过偏振分光器和λ/4波片入射到被测硅片上，经过平面反射镜和直角反射棱镜使光线多次经过被测硅片，再利用透镜组在位置探测器前进行放大，得到硅片表面离焦信息。利用平面分光器将光线沿路返回，透过透镜入射到位置敏感探测器上，从而得到硅片表面的二维倾斜信息。

中国专利CN1811519公开了一种望远镜激光导向调焦装置，它主要由左连接爪、右连接爪、横杆、竖杆和半导体激光器等组成。所述半导体激光器放置在望远镜目镜前端，调节半导体激光器发出的激光束穿过望远镜射向远处的平面镜后反射到标尺上，再调节光斑在标尺上成一个小斑点，这就实现了望远镜激光导向和调焦功能。

本发明是一种聚焦镜工作焦点位置的光电寻焦器，将此件放在切割嘴下，开启程序就会自动寻找焦点位置。

发明内容

本发明所要解决的技术问题之一是现有技术中存在的激光切割设备聚焦镜工作焦点难以寻找的问题，本发明提供一种新的光电寻焦器，该光电寻焦器具有容易寻焦的优点。

本发明所要解决的技术问题之二是提供一种采用解决上述技术问题之一的光电寻焦器的寻焦方法。

为解决上述技术问题之一，本发明采用的技术方案如下：一种光电寻焦器，包括光电传感器、电机、升降座、升降杆、计算机控制系统，所述升降座上下两端具有凹槽，电机位于升降座下端凹槽内部、升降杆的下面，电机上端和升降杆下部相连，升降杆位于升降座的上部凹槽中，升降杆能相对于升降座上下移动，光电传感器位于升降杆的顶部中央凹槽内，光电传感器的信号输入计算机控制系统。

上述技术方案中，当激光射在光电传感器上，光电传感器产生信号，信号输入所述的计算机控制系统。

为解决上述技术问题之二，本发明采用的技术方案如下：一种光电寻焦器的寻焦方法，包括如下几个步骤：

a）在需要调节聚焦镜上下移动时，将光电寻焦器放置在激光切割机切割嘴的下方；

b）激光开出引导光，启动光电寻焦器，光电寻焦器的自动升降台向上移动，导引光落在光电传感器上，传感器感光发出信号，光电传感器的信号输入计算机控制系统，计算机开始运算控制；

c）当升降台升到一定高度，光斑又变为最小一点时，控制系统自动停止升降座工作；

d）测量出切割嘴出光口距光电寻焦器上端面距离，再减掉切割常数L，即为聚焦镜焦点的位置。

上述技术方案中，所述的切割常数L与激光切割机的性能有关，L的数值一般为200um。

本发明的光电寻焦器是一个独立的检测器件，由光电传感器、自动升降座、计算机控制系统组成。在需要调节聚焦镜上下移动将焦点位置居于切割嘴下方理想位置时，将光电寻焦器放置在切割嘴的下方，激光开出引导光，启动光电寻焦器，光电寻焦器的自动升降台向上移动，导引光落在光电传感器上，传感器感光发出信号，计算机开始运算控制，当升降台升到一定高度光斑又变为最小一点时，控制系统自动停止升降座工作。测量出切割嘴出光口距光电寻焦器上端面距离在减掉200um即为聚焦镜焦点的理想位置左右，根据切割效果微调聚焦镜位置以满足切割需求。

本发明是一种聚焦镜工作焦点位置的光电寻焦器，解决了激光切割设备聚焦镜工作焦点难以寻找的问题，提高了调试效率，操作简单，安全可靠，取得了较好的技术效果。

附图说明

图1为激光切割理想工作状态示意图。

图2为焦点不在理想位置示意图。

图3 为光电寻焦器示意图。

图4 为光电寻焦器寻焦过程示意图。

图5 为光电寻焦器寻焦过程示意图。

图1中，1为聚焦镜；2为汇聚光线；3为切割嘴出光口；4为带切钢板。

图2中，1为聚焦镜；2为汇聚光线；3为切割嘴出光口；4为带切钢板；5为焦点下移。

图3中，1为升降杆；2为光电传感器；3为电机；4为升降座。

图4中，1为聚焦镜；2为汇聚光线；3为光电寻焦器捕捉到光斑；4为升降座。

图5中，1为聚焦镜；2为汇聚光线；3为升降到焦点位置；4为升降座。

下面通过具体实施例对本发明作进一步的阐述，但不仅限于本实施例。

具体实施例

【实施例1】

一种光电寻焦器，如图3所示，包括光电传感器2、电机3、升降座4、升降杆1、计算机控制系统，所述升降座4上下两端具有凹槽，电机3位于升降座4下端凹槽内部、升降杆1的下面，电机3上端和升降杆1下部相连，升降杆1位于升降座4的上部凹槽中，升降杆1能相对于升降座4上下移动，光电传感器2位于升降杆1的顶部中央凹槽内，光电传感器2的信号输入计算机控制系统。

【实施例2】

一种光电寻焦器，包括光电传感器、电机、升降座、升降杆、计算机控制系统，所述升降座上下两端具有凹槽，电机位于升降座下端凹槽内部、升降杆的下面，电机上端和升降杆下部相连，升降杆位于升降座的上部凹槽中，升降杆能相对于升降座上下移动，光电传感器位于升降杆的顶部中央凹槽内，光电传感器的信号输入计算机控制系统。当激光射在光电传感器上，光电传感器产生信号，信号输入所述的计算机控制系统。

【实施例3】

一种光电寻焦器的寻焦方法，包括如下几个步骤：

d）测量出切割嘴出光口距光电寻焦器上端面距离，再减掉切割常数L，即为聚焦镜焦点的位置。其中，L为200um。光电寻焦过程如图4和图5所示。

【实施例4】

一种光电寻焦器的寻焦方法，包括如下几个步骤：

d）测量出切割嘴出光口距光电寻焦器上端面距离，再减掉切割常数L，即为聚焦镜焦点的位置。其中，L为250um。

【实施例5】

光电寻焦器是一个独立的检测器件，由光电传感器、自动升降座、计算机控制系统组成。在需要调节聚焦镜上下移动将焦点位置居于切割嘴下方理想位置时，将光电寻焦器放置在切割嘴的下方，激光开出引导光，启动光电寻焦器，光电寻焦器的自动升降台向上移动，导引光落在光电传感器上，传感器感光发出信号，计算机开始运算控制，当升降台升到一定高度光斑又变为最小一点时，控制系统自动停止升降座工作，测量出切割嘴出光口距光电寻焦器上端面距离在减掉200um即为聚焦镜焦点的理想位置左右，根据切割效果微调聚焦镜位置以满足切割需求。

【实施例6】

上述光电寻焦器的寻焦方法，包括如下几个步骤：

d）测量出切割嘴出光口距光电寻焦器上端面距离，再减掉切割常数L，即为聚焦镜焦点的位置。其中，L为200um。

Claims

1.一种光电寻焦器，包括光电传感器、电机、升降座、升降杆、计算机控制系统，所述升降座上下两端具有凹槽，电机位于升降座下端凹槽内部、升降杆的下面，电机上端和升降杆下部相连，升降杆位于升降座的上部凹槽中，升降杆能相对于升降座上下移动，光电传感器位于升降杆的顶部中央凹槽内，光电传感器的信号输入计算机控制系统。

2.根据权利要求1所述的光电寻焦器，其特征在于当激光射在光电传感器上，光电传感器产生信号，信号输入所述的计算机控制系统。

3.根据权利要求3所述的光电寻焦器，其特征在于所述的激光切割机的切割常数L与的性能有关，L的数值为200um。