CN111618424B - 一种三轴振镜共轴调节装置及焦距确认方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三轴振镜共轴调节装置及焦距确认方法，包括：激光器，用于发射激光；多个反射组件，设置在所述激光器出光路上，所述多个反射组件包括多个反射镜及对应设置的角度调节装置，所述多个反射组件用于反射激光；Z轴振镜组件，所述Z轴振镜组件设置在所述多个反射组件光路上，所述Z轴振镜组件用于调节焦距；二维振镜组件，设置在所述Z轴振镜组件出光路上，所述二维振镜组件用于出光打标；调节架组件，所述调节架组件设置在所述Z轴振镜组件下，所述调节架组件用于调节所述Z轴振镜组件升降、水平移动及两个角度指向。本发明能提高三轴振镜的安装效率、共轴调节、加工效率，结构简单，便于推广使用。

Description

一种三轴振镜共轴调节装置及焦距确认方法

技术领域

本发明涉及激光加工技术领域，更具体的是，涉及一种三轴振镜共轴调节装置及焦距确认方法。

背景技术

目前在PCB行业的激光加工设备中，主要使用二维振镜及聚焦镜组合使用达到高速率切割的目标，前者控制光束路径扫描，后者汇聚光束加工材料。聚焦镜安装在二维扫描振镜之前称为前聚焦加工系统，安装在之后称为后聚焦加工系统。由于大扫描范围F-Theta聚焦镜的轴外像差、大尺寸及成本等因素限制，实现大尺寸后聚焦加工系统的加工范围极其困难。PCB等行业需加工的材料尺寸通常远大于所述后聚焦系统的加工范围，材料无法由单个振镜扫描区域完成加工，需要移动振镜或材料以拼图的方法完成加工，拼接过程的机械移动精度及机械运动速度增大加工误差、降低加工效率。

发明内容

本发明的目的是为了上述现有技术存在的技术问题，提供一种三轴振镜共轴调节装置及焦距确认方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

根据本发明公开的第一个方面，提供了一种三轴振镜共轴调节装置，包括：

激光器，用于发射激光；

多个反射组件，设置在所述激光器出光路上，所述多个反射组件包括多个反射镜及对应设置的角度调节装置，所述多个反射组件用于反射激光；

Z轴振镜组件，所述Z轴振镜组件设置在所述多个反射组件光路上，所述Z轴振镜组件用于调节焦距；

二维振镜组件，设置在所述Z轴振镜组件出光路上，所述二维振镜组件用于出光打标；

调节架组件，所述调节架组件设置在所述Z轴振镜组件下，所述调节架组件用于调节所述Z轴振镜组件升降、水平移动及两个角度指向。

优选的，所述多个反射镜包括：设置在所述激光器出光路上的第一反射镜以及设置在所述第一反射镜一侧的第二反射镜，所述第二反射镜设置在所述Z轴振镜组件光轴上。所述第一反射镜、所述第二反射镜用于将激光反射到所述Z轴振镜组件上，所述第一反射镜、所述第二反射镜还能调节激光的反射角度，使得从所述第二反射镜上反射的激光能到达所述Z轴振镜组件上，通过所述Z轴振镜组件来调节激光的到工作台面的焦距。

优选的，所述Z轴振镜组件包括：固定架、设置在所述固定架内的凹透镜、以及设置在所述凹透镜上用以驱动所述凹透镜沿光轴运动的Z轴电机。所述固定架用于支撑固定所述Z轴电机，所述Z轴电机用于驱动所述凹透镜沿光轴运动来实现调焦的功能，所述凹透镜能将通过的激光扩散到所述二维振镜组件上，所述固定架还能对所述凹透镜起到保护的效果。

优选的，所述调节架组件包括：设置在所述固定架下的平移台、设置在所述平移台下的升降台以及设置在所述升降台下的角度调节架。所述平移台用于调节所述Z轴振镜组件Y方向移动，所述升降台用于调节Z轴振镜组件X方向移动，所述角度调节架用于调节所述Z轴振镜组件的光轴指向。所述调节架组件具有调节二维位置及二维方向角的功能，使得所述调节架组件能对所述Z轴振镜组件起到四维调节的效果。

优选的，所述升降台包括：旋转杆、设置在所述旋转杆一侧的固定板以及设置在所述固定板上的升降部，所述升降部一端通过所述固定板与所述旋转杆传动连接，所述升降部另一端设置在所述平移台下。所述旋转杆用于调节所述升降部的升降，所述升降部在升降的过程中能推动所述平移台升降运动，所述固定板用于支撑所述升降部的位置。

优选的，所述二维振镜组件包括：XY二维振镜、设置在所述XY二维振镜一侧上的聚焦转接板、固定设置在所述聚焦转接板一侧上的安装座以及设置在所述安装座上的聚焦镜，所述聚焦镜与所述Z轴振镜组件光轴对应设置。所述聚焦镜用于将所述Z轴振镜组件上透射来的激光进行聚光的效果，通过所述聚焦镜把所述Z轴振镜组件调节过发散角的光束聚焦，所述安装座用于安装固定所述聚焦镜的位置，所述聚焦转接板用于连接所述XY二维振镜与所述聚焦镜，所述XY二维振镜用于将所述聚焦镜上聚集的光束组合发射出去，使得发射的激光能对水平面的工件进行加工。

优选的，所述XY二维振镜包括：X轴振镜以及与所述X轴振镜垂直设置的Y轴振镜，所述X轴振镜、所述Y轴振镜上分别设有X轴电机、Y轴电机。所述X轴振镜、所述Y轴振镜用于将所述聚焦镜上的光束进行反射，所述X轴电机、所述Y轴电机用于控制发射的光束在工件上进行扫描。

优选的，所述聚焦镜出光口、入光口分别设置出口准直叉丝、入口准直叉丝，所述出口准直叉丝、所述入口准直叉丝中心与所述聚焦镜同轴设置，所述安装座上设有凹槽，所述出口准直叉丝设置在所述凹槽内。所述入口准直叉丝和所述出口准直叉丝是在调节聚焦镜的过程中，用于定标的作用。

根据本发明公开的第二个方面，提供一种焦距确认方法，所述方法包括步骤：

通过Z轴振镜组件调节激光的聚焦焦距，通过二维振镜组件控制光束在工件上进行扫描，得到振镜焦距；

根据所述振镜焦距选取加工文件对工件进行测试，所述加工文件包括宫格参数与尺寸参数，所述宫格参数包括离焦值及校正图形；

根据所述离焦值，调整平台与振镜间距，使中间宫格移至前面所找到的焦距位置，调整宫格离焦值，直到焦距误差小于0.25倍焦深；

根据工件的加工参数进行选择，所述加工参数包括第一类加工参数与第二类加工参数，对所述第一类加工参数与第二类加工参数进行切割，其中，所述第一类加工参数与所述第二类加工参数分别包括对应的切割图形，所述第二类加工参数基于所述第一类加工参数的切割图形；

根据加工参数对应的切割图形对工件进行切割。

优选的，还包括步骤：

通过高倍CCD或显微镜观察测量焦平面内第二类加工参数的加工点的尺寸及圆度，检验光路系统调节效果。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过激光器将发射的激光到多个反射组件上，在所述多个反射组件的调节下能使得激光光路对准Z轴振镜组件中心位置，让从所述Z轴振镜组件上穿过的激光能至到二维振镜组件上，而设置在所述Z轴振镜组件下的调节架组件用于对所述Z轴振镜组件进行四维调节，使所述Z轴振镜组件与所述二维振镜组件的光轴重合，所述Z轴振镜组件还能调节到二维振镜组件的焦距。本发明能提高三轴振镜的安装效率、共轴调节、加工效率，结构简单，便于推广使用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据附图获得其他的附图。

图1为本实施例的三轴振镜共轴调节装置的整体结构示意图；

图2为本实施例的Z轴振镜组件结构示意图；

图3为本实施例的多个反射组件结构示意图；

图4为本实施例的二维振镜组件结构示意图；

图5为本实施例的九宫格图；

图6为本实施例的九宫格中放大的同心图形；

图7为本实施例的九宫格图在大扫描范围三轴振镜扫描区域内的一种校正位置图；

图8为本实施例的焦距确认方法流程图。

图中1、激光器；2、多个反射组件；3、Z轴振镜组件；4、二维振镜组件；5、调节架组件；6、第一反射镜；7、第二反射镜；8、固定架；9、凹透镜；10、Z轴电机；11、平移台；12、升降台；13、角度调节架；14、旋转杆；15、固定板；16、升降部；17、XY二维振镜；18、聚焦转接板；19、安装座；20、聚焦镜；21、X轴振镜；22、Y轴振镜；23、X轴电机；24、Y轴电机；25、出口准直叉丝；26、入口准直叉丝；27、凹槽；28、第一可调镜架；29、第二可调镜架；30、第一平移板；31第二平移板。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

根据本实施例的一个方面，如图1所示，提供一种三轴振镜共轴调节装置，包括：激光器1，用于发射激光；多个反射组件2，设置在所述激光器1出光路上，所述多个反射组件2包括多个反射镜及对应设置的角度调节装置，所述多个反射组件2用于反射激光；Z轴振镜组件3，所述Z轴振镜组件3设置在所述多个反射组件2光路上，所述Z轴振镜组件3用于调节焦距；二维振镜组件4，设置在所述Z轴振镜组件3出光路上，所述二维振镜组件4用于出光打标；调节架组件5，所述调节架组件5设置在所述Z轴振镜组件3下，所述调节架组件5用于所述Z轴振镜组件3升降、水平移动及两个角度指向。由于所述激光器1是固定在所述多个反射组件2的光轴上，所述激光器1发射的激光是直线型的，所述多个反射组件2能将接收到的激光进行反射，在所述多个反射组件2的调节下能使得激光光路对准Z轴振镜组件3中心位置，让从所述Z轴振镜组件3上穿过的激光能至到二维振镜组件4上，而设置在所述Z轴振镜组件3下的调节架组件5用于对所述Z轴振镜组件3进行四维调节，使所述Z轴振镜组件3与所述二维振镜组件4的光轴重合，所述Z轴振镜组件3还能调节到二维振镜组件4的焦距。所述二维振镜组件4在受到从所述Z轴振镜组件3发射的激光无折射元件，同时所述二维振镜组件4具有校正功能，二维振镜组件4用于在工件上扫描。

在本发明实施例中，如图3所示，所述多个反射镜包括：设置在所述激光器1出光路上的第一反射镜6以及设置在所述第一反射镜6一侧的第二反射镜7，所述第二反射镜7设置在所述Z轴振镜组件3光轴上。所述第一反射镜6、所述第二反射镜7用于将激光反射到所述Z轴振镜组件3上，所述第一反射镜6、所述第二反射镜7还能调节激光的反射角度，使得从所述第二反射镜7上反射的激光能到达所述Z轴振镜组件3上，通过所述Z轴振镜组件3来调节激光的到工作台面的焦距。所述第一反射镜6与所述第二反射镜7均为二维反射镜，通过调节所述第一反射镜6、所述第二反射镜7，可以实现四个维度的调节效果，使得光束入射到所述Z轴振镜组件3中心上，以指定的方向传播到所述二维振镜组件4上。

进一步的，所述角度调节装置包括：固定设置在所述第一反射镜6、所述第二反射镜7下的第一可调镜架28、第二可调镜架29，所述第一可调镜架28、所述第二可调镜架29提高所述第一反射镜6、所述第二反射镜7的固定效果，同时所述第一可调镜架28、所述第二可调镜架29用于调节所述第一反射镜6、所述第二反射镜7的调节角度，使得从所述激光器1上发射的激光光轴与所述Z轴振镜组件3上的光轴重合。

在本发明实施例中，如图2所示，所述Z轴振镜组件3包括：固定架8、设置在所述固定架8内的凹透镜9、以及设置在所述凹透镜9上用以驱动所述凹透镜9沿光轴运动的Z轴电机10。所述固定架8用于支撑固定所述Z轴电机10，所述Z轴电机10用于驱动所述凹透镜9沿光轴运动来实现调焦的功能，所述凹透镜9能将通过的激光扩散到所述二维振镜组件4上，所述固定架8还能对所述凹透镜9起到保护的效果。所述凹透镜9是在所述Z轴电机10的驱动下沿光轴快速移动，规定所述凹透镜9距离所述二维振镜组件4最近位置称为近点，所述凹透镜9距离所述二维振镜组件4最远点称为远点。

进一步的，所述固定架8两端上设有圆形通孔，所述圆形通孔用于入射从所述第二反射镜7上反射的激光，使得激光通过所述凹透镜9的扩散效果从另一端上的圆形通孔射出到所述二维振镜组件4上。

进一步的，所述固定架8设置在所述调节架组件5上，所述调节架组件5能对所述固定架8进行四维调节效果，所述四维调节为二维位置和二维指向角度调节，而所述凹透镜9是设置在所述固定架8内，当所述固定架8在前后、或者左右移动时，所述凹透镜9的位置也随着改变，当所述固定架8发生角度偏移时，所述凹透镜9的角度也发生偏移的效果。

在本发明实施例中，如图2所示，所述调节架组件5包括：设置在所述固定架8下的平移台11、设置在所述平移台11下的升降台12以及设置在所述升降台12下的角度调节架13。所述平移台11用于调节所述Z轴振镜组件3Y方向移动，所述升降台12用于调节Z轴振镜组件3X方向移动，所述角度调节架13用于调节所述Z轴振镜组件3的光轴指向。所述调节架组件5具有调节二维位置及二维方向角的功能，使得所述调节架组件5能对所述Z轴振镜组件3起到四维调节的效果。

进一步的，所述平移台11为一维平移台11，所述升降台12也为一维升降台12，所述一维平移台11包括设置的第一平移板30以及设置在所述第一平移板30上的第二平移板31，所述第二平移板31上固定设置所述Z轴振镜组件3，所述第二平移板31可以在所述第一平移板30上移动。

进一步的，由于通过所述第二反射镜7射入的激光到所述凹透镜9上，所述第二反射镜7的光路可能存在多个角度，因此，我们需要调节所述平移台11Y方向位置移动来使得所述凹透镜9与所述第二反射镜7的光轴处在一条直线上，之后通过所述升降台12对所述凹透镜9进行微调使其向X方向移动，所述平移台11、所述升降台12共同调节使得所述凹透镜9光路调节效果更佳。

在本发明实施例中，所述升降台12包括：旋转杆14、设置在所述旋转杆14一侧的固定板15以及设置在所述固定板15上的升降部16，所述升降部16一端通过所述固定板15与所述旋转杆14传动连接，所述升降部16另一端设置在所述平移台11下。所述旋转杆14用于调节所述升降部16的升降，所述升降部16在升降的过程中能推动所述平移台11升降运动，所述固定板15用于支撑所述升降部16的位置，所述固定板15上设有多个通孔。

在本发明实施例中，如图4所示，所述二维振镜组件4包括：XY二维振镜17、设置在所述XY二维振镜17一侧上的聚焦转接板18、固定设置在所述聚焦转接板18一侧上的安装座19以及设置在所述安装座19上的聚焦镜20，所述聚焦镜20与所述Z轴振镜组件3光轴对应设置。所述聚焦镜20用于将所述Z轴振镜组件3上透射来的激光进行聚焦的效果，通过所述聚焦镜20把所述Z轴振镜组件3调节过发散角的光束聚焦，所述安装座19用于安装固定所述聚焦镜20的位置，所述聚焦转接板18用于连接所述XY二维振镜17与所述聚焦镜20，所述XY二维振镜17用于将所述聚焦镜20上聚集的光束组合发射出去，使得发射的激光能对水平面的工件进行加工。

进一步的，通过所述凹透镜9上的光束入射到所述聚焦镜20上，因为所述凹透镜9上出来的光束会从所述凹透镜9向外部进行分散，而所述聚焦镜20将发散的激光聚焦。

进一步的，所述安装座19具有与所述聚焦镜20尺寸匹配的接口，把所述聚焦镜20放进去，锁定螺钉即可完成固定，使得所述聚焦镜20与所述XY二维振镜17入光口通轴设置，避免当光束通过所述聚焦镜20与所述XY二维振镜17时发生光束偏移，导致了打标效果降低。

进一步的，所述XY二维振镜17、所述聚焦转接板18、所述安装座19均设有通孔，所述安装板与所述XY二维振镜17通过多个螺丝进行固定连接，所述安装板为方形结构。

在本发明实施例中，所述XY二维振镜17包括：X轴振镜21以及与所述X轴振镜21垂直设置的Y轴振镜22，所述X轴振镜21、所述Y轴振镜22上分别设有X轴电机23、Y轴电机24。所述X轴振镜21、所述Y轴振镜22用于将所述聚焦镜20上的光束进行反射，所述X轴电机23、所述Y轴电机24用于控制发射的光束在工件上进行扫描。

在本发明实施例中，所述聚焦镜20出光口、入光口分别设置出口准直叉丝25、入口准直叉丝26，所述出口准直叉丝25、所述入口准直叉丝26中心与所述聚焦镜20同轴设置，所述安装座19上设有凹槽27，所述出口准直叉丝25设置在所述凹槽27内。通过反复调节所述第一反射镜6、所述第二反射镜7，在荧光片或光束分析仪观察所述XY二维振镜17出口后的准直叉丝的阴影，调节至其重合位置上，此时聚焦镜20及所述XY二维振镜17调光完成，锁紧固定所述第一可调镜架28、所述第二可调镜架29。所述入口准直叉丝26和所述出口准直叉丝25是在调节聚焦镜的过程中，用于定标的作用，在没装Z轴振镜时，安装完聚焦镜20及XY二维扫描振镜17后，调节两个反射镜使在二维扫描振镜17后的光路上可观察到两个准直叉丝的阴影，两个十字中心重合的效果，此时聚焦镜调光完成。调完光后，将两个准直叉丝取走，因为激光加工过程不需要使用两个准直叉丝。

进一步的，由于上述规定所述凹透镜9距离所述二维振镜组件4最近位置称为近点，所述凹透镜9距离所述XY二维振镜组件4最远点称为远点。设置所述凹透镜9处于远点位置，调节所述调节架组件5，使所述XY二维振镜17后面所述出口准直叉丝25、所述入口准直叉丝26的阴影重合；设置凹透镜9处于近点位置，调节所述调节架组件5，使所述XY二维振镜17后面所述出口准直叉丝25、所述入口准直叉丝26的阴影重合；重复上述确定远点、近点来寻找所述XY二维振镜17后面所述出口准直叉丝25、所述入口准直叉丝26的阴影重合位置，直至近点位置及远点位置的所述凹透镜9均使两个准直叉丝的阴影重合；三轴振镜同轴安装、准直叉丝调光完成。

根据本发明公开的第二个方面，提供一种焦距确认方法，如图8所示，所述方法包括步骤：

S101、通过Z轴振镜组件调节激光的聚焦焦距，通过二维振镜组件控制光束在工件上进行扫描，得到振镜焦距。

其中，所述二维振镜组件与工作平台的距离设置为到扫描中心光斑的理论焦距，通过调节架组件5来调节凹透镜9与所述二维振镜组件4之间的聚焦焦距，所述二维振镜组件4包括X轴振镜21、Y轴振镜22，在所述X轴振镜21、所述Y轴振镜22上分别设置的驱动X轴电机23、Y轴电机24控制通过的光束在工件上进行扫描。

S102、根据所述振镜焦距选取加工文件对工件进行测试，所述加工文件包括宫格参数与尺寸参数，所述宫格参数包括离焦值及校正图形。

其中，例如所述校正图形设置为九或十二宫格形状，使用九或是十二宫格图形对应，在加工时便于从中心位置进行加工，或者是从边缘上宫格第一列逐渐进行加工。所述尺寸参数包括校正图形的整体尺寸及九或十二宫格内的尺寸，例如，在待加工工件上能测量出它的长度、宽度等，但是在所述待加工工件上还设有多个均匀的区域，所述区域的尺寸也会发生改变，因此，对尺寸参数的选择能提高加工效率。校正图形的尺寸可以根据操作可行性、校正准确度及效率设置。由于所述振镜的扫描范围有限，通过调节所述振镜焦距能使得所述振镜的扫描范围在变化，同时也可以根据设置预设标准的校正图形，通过调节振镜在所述校正图形上的轨迹进行扫描来调节振镜焦距。操作可行性指在操作时可以达到的加工位置，提高了加工的范围，通过对加工工件的进行加工校正，使得校正准确度提高，同时，在设置加工工件的尺寸可以根据对加工工件的加工完成的效率来确定，当加工效率最高时，确定此时的加工工件尺寸。

其中，所述离焦值是指激光焦点离工件的距离，离焦方式按焦平面与工件的位置关系，分为正离焦与负离焦，焦平面位于工件上方为正离焦，反之为负离焦，按几何光学理论，当正负离焦平面与焊接平面距离相等时，所对应平面上功率密度近似相同，但实际上所获得的熔池形状不同。负离焦时，可获得更大的熔深，这与熔池的形成过程有关。特点：实验表明，激光加热50～200us材料开始熔化，形成液相金属并出现汽化，形成反冲压力，并以极高的速度喷射，发出耀眼的白光。与此同时，高浓度气体使液相金属运动至熔池边缘，在熔池中心形成凹陷。当负离焦时，材料内部功率密度比表面还高，易形成更强的熔化、汽化，使光能向材料更深处传递。所以在实际应用中，当要求熔深较大时，采用负离焦；焊接薄材料时，宜用正离焦。

当离焦较小时，就会产生较高的功率密度，在微秒时间范围内，表层即可加热至沸点，产生大量汽化。因此，高功率密度对于材料去除加工，如打孔、切割、雕刻有利。当离焦值适中，激光处于较低功率密度时，表层温度达到沸点需要经历数毫秒，在表层汽化前，底层达到熔点，易形成良好的熔融焊接。

所述焦深，又称为浇深，是焦点深度的简称。光学成像系统的焦深指的是当系统像面移动造成的系统波像差变化不超过四分之一波长时，则认为这个像面可以移动的范围便是光学系统的焦深。在使用显微镜时，当焦点对准某一物体时，不仅位于该点平面上的各点可以看清楚，而且在此平面的上下一定厚度内，也能看得清楚，这个清楚部分的厚度就是焦深。

所述每个格内设置圆、矩形及等边三角形，以及所述圆、矩形及等边三角形这三种图形的等距同心图形。由于矩形图形上的点或线都是矩形，这样就能清楚的了解到振镜在扫描时产生的轨迹，可以由所述X轴振镜扫描对应边，根据Y轴振镜扫描与所述X轴振镜垂直的边，根据产生矩形轨迹可以单独测试二维振镜X、Y轴电机是否正常工作。而所述等边三角形及圆形在通过所述X、Y轴振镜扫描的到图形时，必须所述X、Y轴振镜同时运动才能形成圆形轨迹，因此，可以通过所述等边三角形及所述圆形的校正图形来测试所述X、Y轴振镜的电机是否正常协同工作；由于所述X、Y轴振镜电机是由于控制所述X、Y轴振镜在测试工件上进行扫描，当所述X、Y轴振镜电机不是正常协同工作时，所述测试工件上显示的切割轨迹或标记点的形状都会发生不同。

可选的，所述每个宫格内设置一个矩形、一个等边三角形以及两个圆形。所述两个圆形图用于对所述X、Y轴振镜电机是否协同工作进行测试。

可选的，所述等距同心图形的间距大于2倍的切割线宽，切割线形不重合也不交叉。使得所述振镜在测试工件上切割时不会因为太过接近而发生视野模糊，让人不能清楚的看到切割轨迹，降低了太过测试工件来校正振镜焦距的效果。等距同心正常加工图形定位分离脉冲，高扫描速度、低脉冲重频方法分离加工聚焦光斑，观测评估系统调节效果，检验振镜X、Y轴是否正常协同工作

S103、根据所述离焦值，调整平台与振镜间距，使中间宫格移至前面所找到的焦距位置，调整宫格离焦值，直到焦距误差小于0.25倍焦深。

其中，根据所述离焦值，调整平台与振镜间距，使九宫格的中间宫格移至聚焦焦距所找到的焦距位置，所述中间宫格为在所述九宫格第二列与第二横之间交叉的宫格，从所述中间宫格移动到所述聚焦焦距上找到的焦距位置，此时，振镜焦距调节较为精确。

其中，在所述九或十二宫格的格与格之间加工参数设置等差的离焦值，中间格的离焦值设置为零，按S形向两端分别设置正负等差离焦值，该差值根据焦距的粗调设置为4倍焦深，该差值根据焦距的精调为0.25倍焦深。离焦值的差值与焦深之间的倍数越小，则所述焦距的精度较高。在调整所述宫格离焦值时，通过缩小所述宫格离焦值，直到焦距误差小于0.25倍焦深。

具体的，根据所述离焦值，调整平台与振镜间距，使九宫格的中间宫格移至聚焦焦距所找到的焦距位置，所述中间宫格为在所述九宫格第二列与第二横之间交叉的宫格，从所述中间宫格移动到所述聚焦焦距上找到的焦距位置。通过缩小所述宫格离焦值，直到焦距误差小于0.25倍焦深。

S104、根据工件的加工参数进行选择，所述加工参数包括第一类加工参数与第二类加工参数，对所述第一类加工参数与第二类加工参数进行切割，其中，所述第一类加工参数与所述第二类加工参数分别包括对应的切割图形，所述第二类加工参数基于所述第一类加工参数的切割图形。

其中，所述第一类加工参数为大小类，所述第二类加工参数为顺序间隔类，所述第一类加工参数设置为正常切透材料的加工参数，根据扫描速率、激光脉冲重频及聚焦光斑尺寸的关系设置所述第二类加工参数，使得每个聚焦光斑间隔刚好不重叠或者距离更远。所述第一类加工参数的切割图形，其轨迹明显，直观观察焦距位置的趋势；所述第二类加工参数的切割图形，其轨迹不明显，利用所述第一类加工参数的切割图形定位观察。

S105、根据加工参数对应的切割图形对工件进行切割。

具体的，根据第一类加工参数对所述第一类加工参数的切割图形，根据第二类加工参数对所述第二类加工参数的切割图形。第一类加工参数的切割图形，其轨迹明显，直观的观察到焦距位置的趋势；而根据所述第二类加工参数的切割图形，其轨迹不明显，利用第一类加工参数的切割图形定位观察，在高倍CCD或显微镜下准确测量比较得到粗调焦距值。

具体实施时，具体实施时，通过调节架组件5来调节凹透镜9与所述二维振镜组件4之间的聚焦焦距，所述二维振镜组件4包括X轴振镜21、Y轴振镜22，在所述X轴振镜21、所述Y轴振镜22上分别设置的驱动X轴电机23、Y轴电机24控制通过的光束在工件上进行扫描。通过设置振镜焦距测试加工工件，设置九或十二宫格，其尺寸根据操作可行性、校正准确度及效率设置，操作可行性指在操作时可以达到的加工位置，提高了加工的范围，通过对加工工件的加工进行校正，使得校正准确度提高，同时，在设置加工工件的尺寸可以根据对加工工件的加工完成的效率来确定，当加工效率最高时，确定此时的加工工件尺寸。

设置等差离焦值，所述等差离焦值按S形向两端分别设置正负等差离焦值；九或十二宫格的格与格之间加工参数设置等差的离焦值，中间格的离焦值设置为零，按S形向两端分别设置正负等差离焦值，该差值根据焦距的粗调及精调设置焦深的4～0.25倍。每个格内设置圆、矩形及等边三角形，以及三种图形的等距同心图形；矩形可单独测试二维振镜X、Y轴电机24是否正常工作，等边三角形及圆形测试X、Y两轴扫描电机是否正常协同工作；等距同心图形的间距大于2倍切割线宽，切割线形不重合也不交叉。通过所述第一类加工参数的切割图形，其轨迹明显，直观观察焦距位置的趋势；所述第二类加工参数的切割图形，其轨迹不明显，利用所述第一类加工参数的切割图形定位观察。

如图7所示，缩小宫格离焦值，重复上述第一类加工参数的切割图形，通过轨迹直观的观察焦距位置的趋势，第二类加工参数的切割图形，利用第一类加工参数的切割图形定位观察，在高倍CCD或显微镜下准确测量比较得到粗调焦距值；设置平台与振镜间距，使中间宫格移至前面所找到的焦距位置，直到焦距误差小于0.25倍焦深。前述九或十二宫格只是找焦距的方法只找到九或十二宫格范围内中心点位置的焦距，整个大扫描范围的焦距按照振镜校正所需要的插值设置抽样位置，在抽样位置按上述方法确认焦距，最后使用相关插值方法校正计算，可得三轴振镜全切割范围的焦点值。

前述九或十二宫格只是找焦距的方法只找到九或十二宫格范围内中心点位置的焦距，整个大扫描范围的焦距按照振镜校正所需要的插值设置抽样位置，在抽样位置按上述方法确认焦距，最后使用相关插值方法校正计算，可得三轴振镜全切割范围的焦点值。

优选的，还包括步骤：

S201、通过高倍CCD或显微镜观察测量焦平面内第二类加工参数的加工点的尺寸及圆度，检验光路系统调节效果。

具体实施时，通过对所述第一类加工参数与第二类加工参数进行切割图形；根据第一类加工参数的切割图形定位观察，在高倍CCD或显微镜下准确测量比较得到粗调焦距值。通过高倍CCD或显微镜观察测量焦平面内第二类加工参数的加工点的尺寸及圆度，检验光路系统调节效果。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种三轴振镜共轴调节装置，其特征在于，包括：

激光器，用于发射激光；

多个反射组件，设置在所述激光器出光路上，所述多个反射组件包括多个反射镜及对应设置的角度调节装置，所述多个反射组件用于反射激光；

Z轴振镜组件，所述Z轴振镜组件设置在所述多个反射组件光路上，所述Z轴振镜组件用于调节焦距；

二维振镜组件，设置在所述Z轴振镜组件出光路上，所述二维振镜组件用于出光打标；

调节架组件，所述调节架组件设置在所述Z轴振镜组件下，所述调节架组件用于调节所述Z轴振镜组件升降、水平移动及两个角度指向；

所述Z轴振镜组件包括：固定架、设置在所述固定架内的凹透镜、以及设置在所述凹透镜上用以驱动所述凹透镜沿光轴运动的Z轴电机，所述固定架用于支撑固定所述Z轴电机，所述Z轴电机用于驱动所述凹透镜沿光轴运动，所述固定架设置在所述调节架组件上，所述调节架组件用于对所述固定架进行四维调节。

2.根据权利要求1所述的三轴振镜共轴调节装置，其特征在于，所述多个反射镜包括：设置在所述激光器出光路上的第一反射镜以及设置在所述第一反射镜一侧的第二反射镜，所述第二反射镜设置在所述Z轴振镜组件光轴上。

3.根据权利要求2所述的三轴振镜共轴调节装置，其特征在于，所述调节架组件包括：设置在所述固定架下的平移台、设置在所述平移台下的升降台以及设置在所述升降台下的角度调节架。

4.根据权利要求3所述的三轴振镜共轴调节装置，其特征在于，所述升降台包括：旋转杆、设置在所述旋转杆一侧的固定板以及设置在所述固定板上的升降部，所述升降部一端通过所述固定板与所述旋转杆传动连接，所述升降部另一端设置在所述平移台下。

5.根据权利要求1所述的三轴振镜共轴调节装置，其特征在于，所述二维振镜组件包括：XY二维振镜、设置在所述XY二维振镜一侧上的聚焦转接板、固定设置在所述聚焦转接板一侧上的安装座以及设置在所述安装座上的聚焦镜，所述聚焦镜与所述Z轴振镜组件光轴对应设置。

6.根据权利要求5所述的三轴振镜共轴调节装置，其特征在于，所述XY二维振镜包括：X轴振镜以及与所述X轴振镜垂直设置的Y轴振镜，所述X轴振镜、所述Y轴振镜上分别设有X轴电机、Y轴电机。

7.根据权利要求6所述的三轴振镜共轴调节装置，其特征在于，所述聚焦镜出光口、入光口分别设置出口准直叉丝、入口准直叉丝，所述出口准直叉丝、所述入口准直叉丝中心与所述聚焦镜同轴设置，所述安装座上设有凹槽，所述出口准直叉丝设置在所述凹槽内。

8.一种如权利要求1所述调节装置的焦距确认方法，其特征在于，所述方法包括步骤：

通过Z轴振镜组件调节激光的聚焦焦距，通过二维振镜组件控制光束在工件上进行扫描，得到振镜焦距；

根据所述振镜焦距选取加工文件对工件进行测试，所述加工文件包括宫格参数与尺寸参数，所述宫格参数包括离焦值及校正图形；

根据所述离焦值，调整平台与振镜间距，使中间宫格移至前面所找到的焦距位置，调整宫格离焦值，直到焦距误差小于0.25倍焦深；

根据工件的加工参数进行选择，所述加工参数包括第一类加工参数与第二类加工参数，对所述第一类加工参数与第二类加工参数进行切割，其中，所述第一类加工参数与所述第二类加工参数分别包括对应的切割图形，所述第二类加工参数基于所述第一类加工参数的切割图形；

根据加工参数对应的切割图形对工件进行切割；

缩小宫格离焦值，重复上述第一类加工参数的切割图形，通过轨迹直观的观察焦距位置的趋势，第二类加工参数的切割图形，利用第一类加工参数的切割图形定位观察，在高倍CCD或显微镜下准确测量比较得到粗调焦距值；设置平台与振镜间距，使中间宫格移至前面所找到的焦距位置，直到焦距误差小于0.25倍焦深。

9.根据权利要求8所述的焦距确认方法，其特征在于，还包括步骤：

通过高倍CCD或显微镜观察测量焦平面内第二类加工参数的加工点的尺寸及圆度，检验光路系统调节效果。

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