CN203390388U - 激光焦点精密定位装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种激光焦点精密定位装置，由激光发生器、透镜、动态反射镜及工作台组成，在工作台的台面上设置有一个或多个斜台标定板，由激光发生器发出的光束经透镜后出射至动态反射镜上，经动态反射镜反射的光束扫射在各斜台标定板的斜面上。本实用新型根据激光投影斑的行走特性，在定位装置工作台上设置了测量用的斜台标定板，使得激光在其倾斜表面行走时，留下行走线路，这样就可以在激光留下的线路上找到焦点，之后根据其焦点坐标的对比值，即可判定焦点的精确坐标。与现有技术相比，本实用新型的有益效果是可以在测试焦点坐标的同时方便地区分正焦点和虚点，操作简单，便于实地应用，结论客观、准确。

Description

激光焦点精密定位装置

技术领域

本实用新型属于激光器应用技术领域，涉及一种激光器激光束焦点的检测装置，特别是一种可使激光器激光束焦点在三维空间快速精密定位的激光焦点精密定位装置。

背景技术

目前在激光应用行业中，对于激光调焦工作普遍采用的方式都是单纯依靠调试者个人主观的工作经验对激光束焦距进行目测后对相关参数调整而完成，因此，调试者自身的工作经验、个人的技术素质、当时的工作环境、主观判断完成对参数进行调整等因素，均成为激光调焦工作的依据。由于这样的方式存在很多不确定因素，从而使得最终得到的焦距参数并不客观真实，如图1所示。在这些不确定因素下得到的焦距，往往使实体模型表现出精度无法达到、堆叠出现错层、无法连续堆叠以及与原型数据背离等现象。因此需要重复进行激光调焦工作，来完成正常制作。

在本实用新型提出之前，已为公知的激光束焦点精确获取方式有以下几种：a)、计算法，即根据变焦镜的曲率算出理论焦点距离的方法，这种方法由于在后期的安装过程中有诸多的变量，致使焦点的获取产生不确定因素，另外需配套的相关检测仪器繁复，不易携带去现场调试，而且对调制人员的要求较高(必须经过专业培训)；b)、逼近法，即用检测激光功率的法则，检测出激光实际焦距的方法，这种方法在实际应用中存在有调试周期长、对二次仪表要求高、对现场供电系统的恒压要求苛刻以及焦点检测坐标不确定等问题；c)、光栅干涉法，即通过获取焦点投影得到焦点的方法，这种方法采用的设备需厂家专业人员调试，而且产生的费用较大，从经济成本角度考虑，不适合企业使用；d)、反求法，即通过制作和利用测量标准件的平均测量值+系数增减值确定焦点的方法，其获取步骤是先制作一个用于测量的标准件，然后通过取标准件的平均测量值与系数增减值相加后，得到焦点位置；此法结合目测手段是目前普遍使用的办法，其实施方式比较原始，主要是凭经验、靠感觉，利用肉眼观测并通过不科学的修改补偿参数、盲目的调整光路、或者调整机架等方式，完成对激光的调焦工作。

以上所有方法在实际操作方面都存在一个不可回避的现实——焦点精确坐标。实际操作中，当激光束扫描到工作台的有效区域(图1的中部“正确焦点”区域)时，其数据应该在误差范围内；当激光束扫描到工作台的有效区域边缘时,激光束投影变椭圆，激光焦点抬升，在工作面上得到的是虚焦点，激光束的椭圆度变形量在限制内，其数值可以达到设计精度误差，当激光束超过有效区域边缘达到设计极限尺寸(图1的左边或右边“焦点偏高”或“焦点偏低”区域)时，激光束扫描到的投影为超椭圆，得到的是上虚位或下虚位的放大焦点，这种虚位焦点会导致很多后续相关联的问题，比如：零件尺寸超标、工件变形、层间错位、激光扫描速度受限、激光投影功率下降等等；另由于焦点虚位坐标带来的关联问题还包括补偿参数修改的不确定性、激光扫描速度参数设定为随机性以及Z轴参数设定的不确定性等等。上述问题严重时会导致综合效应，使制作失败，产品无法达标。可见当用现有技术的方法进行激光调整工作时，只能得到一个逼进焦点的近似值，不能快速的找到和确定焦点坐标，更不可能精确调整Z轴高度。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术存在的缺陷，提供一种结构简单合理、投入少、定位操作快速方便可靠且结论客观准确的激光焦点精密定位装置。

为实现上述发明目的而采用的技术解决方案是这样的：所提供的激光焦点精密定位装置由激光发生器、透镜、动态反射镜及工作台组成，在工作台的台面上设置有一个或多个斜台标定板，由激光发生器发出的光束经透镜后出射至动态反射镜上，经动态反射镜反射的光束扫射在各斜台标定板的斜面上。

实际工作中，假设Z轴零位，操作者在工作台面某个方向(如X轴方向)或某几个方向(如X及Y轴方向或X-Y共轴方向)随意取一个或几个检测点，以这个点或这几个点做为坐标标志：安放好测量用的斜台标定板，测试扫描线路，设定激光束行走必过上述标定板面的路线，设定行走时间，当激光扫过一个标定板面后，我们得到一个通过该标定板面的扫描线段，激光束的焦点在扫描线段上，所以沿扫描线路可很方便地找到激光束焦点所在位置。为了真实反映该数据的权威性，可在工作台面的方向分别再做测试，以便证实焦点的定位坐标重复性，利用多个测量坐标点的逻辑集合，进而获得可靠的焦点。通过以上方法实验后得出的客观结果将以数据报告形式上呈，其中实验的数据将如实记录和客观分析，终结结论将以数据为根据，避免人为因素。

本实用新型根据激光投影斑的行走特性，在定位装置工作台上设置了测量用的斜台标定板，使得激光在其倾斜表面行走时，留下行走线路，这样就可以在激光留下的线路上找到焦点，之后根据其焦点坐标的对比值，即可判定焦点的精确坐标。与现有技术相比，本实用新型的有益效果是可以在测试焦点坐标的同时方便地区分正焦点和虚点，操作简单，便于实地应用，结论客观、准确。该方案经过设计者大量的实验和验证，证明其是一种行之有效的快速和精确的焦点精密定位装置。

附图说明

图1是激光器激光束一般成焦形式的示意图。

图2是本实用新型一个具体实施例的结构示意图。

图3是斜台标定板的结构示意图。

图中各数字标号分别是：1－激光发生器，2－透镜，3－动态反射镜,4－斜台标定板；A－焦点。

具体实施方式

以下将结合附图对本实用新型内容做进一步说明，但本实用新型的实际应用形式并不仅限于图示的实施例。

参见图2，本实用新型所述的激光焦点精密定位装置由激光发生器1、透镜2、动态反射镜3、工作台以及在工作台的台面上设置有一个或多个斜台标定板(图示为直角凹曲面斜台标定板)4组成，由激光发生器1发出的光束经透镜2后出射至动态反射镜3上，经动态反射镜3反射的光束扫射在各斜台标定板4的倾斜表面上。根据激光投影斑的行走特性，当激光扫描束在直角曲面斜台标板4的倾斜表面行走时，留下行走线路，这样就可以在激光留下的线路上找到焦点，根据其焦点坐标的对比值，可判定焦点的精确坐标。

利用该激光焦点精密定位装置进行测量的方法是：在工作台面X轴方向随意取一个点，如图2上的A点所在位置处，以这个点做坐标标志，安放好测量用斜台标定板4，测试扫描线路，设定激光束行走必过该标定板倾斜表面的路线，设定行走时间，当激光扫过该标定板倾斜表面后，我们得到一个经过该标定板倾斜表面的扫描线段，A焦点在扫描线段上，所以沿扫描线路可找到A焦点所在位置。为了真实反映该数据的权威性，可在Y轴和X-Y共抽方向分别再做测试，以便证实焦点的定位坐标重复性。

在激光调焦的实际工作过程中，如果设工作台面高度是一个定值，并假设此为调焦基准，则调焦需要调节激光发生器，而激光发生器的调节繁琐，不应该为调节设定对象；反之，如以激光发生器为调节基准，用增加和减少Z轴高度的方式来调节聚焦点，则工作方式要简易可行。

Claims (1)

1.一种激光焦点精密定位装置，其特征在于：由激光发生器(1)、透镜(2)、动态反射镜(3)及工作台组成，在工作台的台面上设置有一个或多个斜台标定板(4)，由激光发生器(1)发出的光束经透镜(2)后出射至动态反射镜(3)上，经动态反射镜(3)反射的光束扫射在各斜台标定板(4)的斜面上。

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