CN105562924B - 一种激光加工设备的辅助对焦方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种激光加工设备的辅助对焦方法，利用对中器完成对激光光束的对中，利用焦点定位器和焦点指示器准确确定激光光束焦点的位置和距离。本发明使激光加工路径的编辑过程中焦点的变换实现可视化，对后续激光加工过程的离焦量进行准确控制，极大提高了激光加工产品的质量，杜绝了废品的产生。
Description
技术领域
本发明属于激光加工领域，具体涉及一种激光加工设备的辅助对焦方法。
背景技术
激光应用于材料加工，被誉为制造技术的革命，激光加工设备在航天工业、船舶工业、汽车工业和微电子工业等领域有着广泛的应用。对于不同材料的产品进行激光加工，需要设定不同的离焦量，而传统的利用机器人进行激光加工的设备通常用于激光切割、焊接、淬火、溶覆、打孔、雕刻、打标和金属3D打印等用途，根据不同的用途需要更换不同的激光头，每更换一次激光头后均需要重新对焦，仅凭肉眼观察或操作人员的经验，难以准确判定激光光束的焦点位置和距离，无法可视化地编辑激光加工路径，导致激光加工过程不可控的情况经常发生，因而难以保证激光加工产品的质量，废品率居高不下，解决以上问题成为当务之急。
发明内容
为解决以上技术问题，本发明提供一种操作简单，能够快速、准确确定焦点位置和距离的一种激光加工设备的辅助对焦方法。
为实现上述目的，本发明技术方案如下：
一种激光加工设备的辅助对焦方法，按照以下步骤进行：
S1：在激光头(1)的底部安装对中器(4)，调整所述激光头(1)发射的激光光束，使该激光光束穿过所述对中器(4)底部的中心孔(4a)；
S2：取下所述激光头(1)底部的对中器(4)，在该激光头(1)的下方放置有焦点定位器(10)，该焦点定位器(10)具有一个斜面(10a)；
S3：沿所述斜面(10a)倾斜的方向水平移动所述激光头(1)，在该斜面(10a)上形成烧蚀线(11)；
S4：水平移开所述激光头(1)，在该激光头(1)的底部安装焦点指示器(A)，该焦点指示器(A)的中轴线与所述激光光束的中轴线重合；
S5：沿所述斜面(10)倾斜的方向水平移动激光头(1)，并调节焦点指示器(A)的长度，使所述焦点指示器(A)的底端与所述烧蚀线(11)最细位置相接触，读取该焦点指示器(A)上的刻度(S)。
采用以上方案的有益效果是，快速完成激光光束的对中和焦点位置的确定，并准确测量焦点距离，使激光加工路径的编辑过程中焦点的变换实现可视化，且整个辅助对焦过程的操作简单，快速、高效，使后续激光加工过程的离焦量控制准确，极大提高了激光加工产品的质量，杜绝了废品的产生。
作为优选：所述激光头(1)的底部设置有快接安装环(2)，在该快接安装环(2)上设有第一内螺纹(2a)。采用以上结构，实现辅助对焦设备的快接。
作为优选：在所述快接安装环(2)上设置有第一ER螺帽(3)，该第一ER螺帽(3)的上部设有与所述第一内螺纹(2a)相适应的第一外螺纹(3a)，下部设有第二外螺纹(3b)，第一内螺纹(2a)和第二外螺纹(3b)之间设有凸台。采用以上结构，实现辅助对焦设备的快接。
作为优选：所述对中器(4)为圆筒状，顶部设有开口，所述中心孔(4a)位于该对中器(4)底部的中心位置，在所述对中器(4)顶部的开口位置设置有与所述第二外螺纹(3b)相适应的第二内螺纹(4b)。采用以上结构，结构简单实用，调整激光光束使其能够穿过中心孔(4a)，即完成对中。
作为优选：所述焦点指示器(A)包括第二ER螺帽(6)和金属杆(7)，其中第二ER螺帽(6)上设置有与所述第二外螺纹(3b)相适应的第三内螺纹(6a)，所述金属杆(7)的中轴线与所述焦点指示器(A)的中轴线重合，在该金属杆(7)上套设有ER夹头(5)，所述第一ER螺帽(3)和第二ER螺帽(6)使该ER夹头(5)锁紧或释放所述金属杆(7)。采用以上结构，调整金属杆(7)的位置和长度，使其最下部与焦点定位器(10)的斜面(10a)上烧蚀线(11)最细位置相接触，读取此时的金属杆(7)上的刻度(S)，即可确定激光光束焦点的位置和距离，同时可使激光加工路径的编辑过程中焦点的变换实现可视化。
作为优选：所述ER夹头(5)包括上部锥面(5a)和下部锥面(5b)，在所述第一ER螺帽(3)上设有与所述上部锥面(5a)相适应的第一腔室，在所述第二ER螺帽(6)上设有与所述下部锥面(5b)相适应的第二腔室，所述上部锥面(5a)与所述第一腔室抵接，所述下部锥面(5b)与所述第二腔室抵接。采用以上结构，通过调节第一ER螺帽(3)和第二ER螺帽(6)的相对位置，实现ER夹头(5)锁紧或释放金属杆(7)。
作为优选：在所述金属杆(7)的底部设有指示针(8)，该指示针(8)的中轴线与所述金属杆(7)的中轴线重合。采用以上结构，该指示针(8)的针尖与烧蚀线(11)最细位置相接触，此时指示针(8)针尖位置即是激光光束焦点位置，使激光光束焦点位置和距离的测量更加准确。
作为优选：在所述金属杆(7)的内部安装有复位压簧(9)，该复位压簧(9)的两端分别与所述金属杆(7)内部的腔壁和指示针(8)的上部抵接。采用以上结构，使指示针(8)能在受到外力作用之下向内收缩，防止误操作损坏指示针(8)。
有益效果：采用本发明的提供的一种激光加工设备的辅助对焦方法，整个辅助对焦过程的操作简单，快速、高效地完成激光光束的对中和焦点位置的确定，并准确测量焦点距离，使激光加工路径的编辑过程中焦点的变换实现可视化，更可对后续激光加工过程的离焦量进行准确控制，极大提高了激光加工产品的质量，杜绝了废品的产生。
附图说明
图1为本发明对焦过程的流程图；
图2为本发明对中器的装配图；
图3为本发明焦点指示器的装配图；
图4为本发明形成烧蚀线的流程图；
图5为本发明焦点指示器测量焦点距离的示意图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步说明。
请参见图1，一种激光加工设备的辅助对焦方法，按照以下步骤进行：
S1：如图2所示，所述激光头1的底部设置有快接安装环2，在该快接安装环2上设有第一内螺纹2a，在所述快接安装环2上设置有第一ER螺帽3，该第一ER螺帽3的上部设有与所述第一内螺纹2a相适应的第一外螺纹3a，下部设有第二外螺纹3b，第一内螺纹2a和第二外螺纹3b之间设有凸台，在第一ER螺帽3的下部安装对中器4，所述对中器4为圆筒状，顶部设有开口，所述中心孔4a位于该对中器4底部的中心位置，在所述对中器4顶部的开口位置设置有与所述第二外螺纹3b相适应的第二内螺纹4b，调整所述激光头1发射的激光光束，使该激光光束穿过所述对中器4底部的中心孔4a，完成对中；
S2：如图4所示，取下所述激光头1底部的对中器4，在该激光头1的下方放置有焦点定位器10，该焦点定位器10具有一个斜面10a，可优选金属材质的斜板或者斜块作为焦点定位器10；
S3：请参见图4，沿所述斜面10a倾斜的方向水平移动所述激光头1，在该斜面10a上形成烧蚀线11，由于激光光束经过激光头1内的聚焦镜后的聚焦效果，激光光束在斜面10a上形成的烧蚀线11宽窄均匀变化，两边宽，中间细，呈现出领结的形状，该烧蚀线11中部最细处为激光光束的焦点位置；
S4：如图3所示，水平移开所述激光头1，在该激光头1的底部安装焦点指示器A，所述焦点指示器A包括第二ER螺帽6和金属杆7，其中第二ER螺帽6上设置有与所述第二外螺纹3b相适应的第三内螺纹6a，所述金属杆7的中轴线与所述焦点指示器A的中轴线重合，在该金属杆7上套设有ER夹头5，该ER夹头5位于所述第一ER螺帽3和第二ER螺帽6之间，所述第一ER螺帽3和第二ER螺帽6使该ER夹头5锁紧或释放所述金属杆7，所述ER夹头5包括上部锥面5a和下部锥面5b，在所述第一ER螺帽3上设有与所述上部锥面5a相适应的第一腔室，在所述第二ER螺帽6上设有与所述下部锥面5b相适应的第二腔室，所述上部锥面5a与第一腔室抵接，所述下部锥面5b与第二腔室抵接，在所述金属杆7的底部设有指示针8，该指示针8的中轴线与所述金属杆7的中轴线重合，在所述金属杆7的内部安装有复位压簧9，该复位压簧9的两端分别与所述金属杆7内部的腔壁和指示针8的上部抵接，该金属杆7和指示针8的中轴线与所述激光光束的中轴线重合；
S5：请参见图5，沿所述斜面10倾斜的方向水平移动激光头1，旋开第一ER螺帽3和第二ER螺帽6，ER夹头5不再锁紧金属杆7，然后上下调节金属杆7，使指示针8的针尖位置与所述烧蚀线11最细位置相接触，旋紧第一ER螺帽3和第二ER螺帽6，ER夹头5锁紧金属杆7，读取金属杆7的刻度S，即得到激光光束的焦点位置和距离，移动激光头1，进行模拟激光加工，可将激光加工过程中焦点的变换进行可视化的编辑。
最后需要说明，上述描述仅为本发明的优选实施例，本领域的技术人员在本发明的启示下，在不违背本发明宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的表示，这样的变换均落入本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种激光加工设备的辅助对焦方法，其特征在于，按照以下步骤进行：
S1：在激光头(1)的底部安装对中器(4)，调整所述激光头(1)发射的激光光束，使该激光光束穿过所述对中器(4)底部的中心孔(4a)；
S2：取下所述激光头(1)底部的对中器(4)，在该激光头(1)的下方放置有焦点定位器(10)，该焦点定位器(10)具有一个斜面(10a)；
S3：沿所述斜面(10a)倾斜的方向水平移动所述激光头(1)，在该斜面(10a)上形成烧蚀线(11)；
S4：水平移开所述激光头(1)，在该激光头(1)的底部安装焦点指示器(A)，该焦点指示器(A)的中轴线与所述激光光束的中轴线重合；
S5：沿所述斜面(10a)倾斜的方向水平移动激光头(1)，并调节焦点指示器(A)的长度，使所述焦点指示器(A)的底端与所述烧蚀线(11)最细位置相接触，读取该焦点指示器(A)上的刻度(S)；
所述激光头(1)的底部设置有快接安装环(2)，在该快接安装环(2)上设有第一内螺纹(2a)；
在所述快接安装环(2)上设置有第一ER螺帽(3)，该第一ER螺帽(3)的上部设有与所述第一内螺纹(2a)相适应的第一外螺纹(3a)，下部设有第二外螺纹(3b)，第一内螺纹(2a)和第二外螺纹(3b)之间设有凸台；
所述焦点指示器(A)包括第二ER螺帽(6)和金属杆(7)，其中第二ER螺帽(6)上设置有与所述第二外螺纹(3b)相适应的第三内螺纹(6a)，所述金属杆(7)的中轴线与所述焦点指示器(A)的中轴线重合，在该金属杆(7)上 套设有ER夹头(5)，所述第一ER螺帽(3)和第二ER螺帽(6)使该ER夹头(5)锁紧或释放所述金属杆(7)。
2.根据权利要求1所述的一种激光加工设备的辅助对焦方法，其特征在于：所述对中器(4)为圆筒状，顶部设有开口，所述中心孔(4a)位于该对中器(4)底部的中心位置，在所述对中器(4)顶部的开口位置设置有与所述第二外螺纹(3b)相适应的第二内螺纹(4b)。
3.根据权利要求1所述的一种激光加工设备的辅助对焦方法，其特征在于：所述ER夹头(5)包括上部锥面(5a)和下部锥面(5b)，在所述第一ER螺帽(3)上设有与所述上部锥面(5a)相适应的第一腔室，在所述第二ER螺帽(6)上设有与所述下部锥面(5b)相适应的第二腔室，所述上部锥面(5a)与所述第一腔室抵接，所述下部锥面(5b)与所述第二腔室抵接。
4.根据权利要求1所述的一种激光加工设备的辅助对焦方法，其特征在于：在所述金属杆(7)的底部设有指示针(8)，该指示针(8)的中轴线与所述金属杆(7)的中轴线重合。
5.根据权利要求4所述的一种激光加工设备的辅助对焦方法，其特征在于：在所述金属杆(7)的内部安装有复位压簧(9)，该复位压簧(9)的两端分别与所述金属杆(7)内部的腔壁和指示针(8)的上部抵接。
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