CN211102140U

CN211102140U - 一种激光自动对焦定位装置

Info

Publication number: CN211102140U
Application number: CN201921091262.8U
Authority: CN
Inventors: 袁建东; 梁良; 林国志
Original assignee: South China University of Technology SCUT
Current assignee: South China University of Technology SCUT
Priority date: 2019-07-12
Filing date: 2019-07-12
Publication date: 2020-07-28
Anticipated expiration: 2029-07-12

Abstract

本实用新型公开了一种激光自动对焦定位装置，包括依次设置的激光器、分光镜、聚光透镜、用于放置工件的移动台；一对焦定位传感器，可拆卸式地设置于所述移动台上；一测距器，安装于移动台上方，用于测量其与工件表面的距离；一控制平台，与测距器和移动台信号连接，用于根据测距器采集到的距离信号调节移动台的高度。利用该激光自动对焦定位装置能自动对微距移动台进行对焦及定位，与传统人工对焦定位方法相比，具有更高的定位效率，更高的定位精度，完全避免了人工定位法存在误差的问题，从而保证零件成形精度，适合大规模工业化推广。

Description

一种激光自动对焦定位装置

技术领域

本实用新型涉及激光加工制造技术领域，尤其涉及一种激光自动对焦定位装置。

背景技术

纳秒脉冲激光器现已被广泛应用于许多不同材料的相互作用和表征，工业用户正在探索更多的途径进行各种应用加工。加工过程中，激光头在进行扫描加工前，需要进行对焦定位，使得激光焦平面能够与位于成形工作平台上的控制系统参考点重合，接着控制系统根据零件待扫描区域内各点相对于控制系统参考点的相对位移来控制激光头进行扫描加工，从而实现零件的去除或熔覆。目前常用的对焦定位方法为：操作人员凭借肉眼、经验来调整激光头，使其与控制系统参考点重合，然而，人工对焦定位时误差大，难以保证激光头的精确位置，容易影响加工出的零件的精度。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种激光自动对焦定位装置，以解决现有技术中人工对焦定位误差大的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供如下技术方案：一种激光自动对焦定位装置，包括依次设置的激光器、分光镜、聚光透镜、用于放置工件的移动台；一对焦定位传感器，可拆卸式地设置于所述移动台上；一测距器，安装于移动台上方，用于检测其与工件表面的距离；一控制平台，与测距器和移动台信号连接，通过计算测距器与不同工件的高度距离差进而调节移动台的高度。

所述激光器连接电源，启动时，激光器发出的激光束通过分光镜反射得到反射光束，反射光束经过聚光透镜照射工件表面，利用对焦定位传感器进行对焦，再通过测距器进行工件表面的距离测算，并把此时工件高度位置标为Z0，替换不同高度的工件后计算与Z0的高度差Z1，并将数据传输至操控平台，控制平台根据Z1的大小位置，操纵移动台进行高度调整，使得Z1趋向于0，完成对焦定位，使得激光焦平面能够与位于成形工作平台上的控制系统参考点重合。

作为一种优选方案，所述激光自动对焦定位装置还包括用于调节激光束功率的衰减器和滤光片轮，所述衰减器和滤光片轮依次设置在激光器和分光镜之间。

作为一种优选方案，所述分光镜、聚光透镜和移动台从上到下依次设置。

作为一种优选方案，一伺服电机，与操控平台信号连接，用于驱动移动台的升降。伺服电机具有精度高，反应快的特性，利于移动台位置的精确调整。

作为一种优选方案，所述移动台为微距移动台。

作为一种优选方案，还包括一控制器，所述控制器与所述激光器信号连接。

所述激光自动对焦定位装置具体操作如下：

步骤1、控制系统控制激光头移动至成形工作平台上的对焦定位传感器上方，开启激光器，并将激光器功率调低，调整微距移动台，使其与控制系统参考点重合，并把此时工件高度位置标为Z0，同时测距器和控制平台记录此时的Z轴坐标；步骤2、替换任意高度的工件，测距器测量新工件的高度位置，控制系统计算出该高度位置与Z0的距离差Z1；步骤3、向控制系统输入距离差，判断Z1的大小正负，使激光在Z轴方向上进行微距移动台的微调移动，使Z1的绝对值逐渐变小直至为0，完成Z轴定位；步骤4、拆除工件上方的位置传感器，即完成微距移动台的对焦及定位。

与现有技术相比，本实用新型所达到的有益效果是：

利用该激光自动对焦定位装置能自动对微距移动台进行对焦及定位，与传统人工对焦定位方法相比，具有更高的定位效率，更高的定位精度，操作更加方便快捷，解决了人工定位法存在误差的问题，从而保证零件成形精度，适合大规模工业化推广。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1是本实用新型激光自动对焦定位装置；

图2是本实用新型激光自动对焦定位测量距离差的示意图。

图中，1.微距移动台、2.工件、3.对焦定位传感器、4.聚光透镜、5.分光镜、6.滤光片轮、7.衰减器。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1

本实施例提供一种激光自动对焦定位装置，包括电源、激光器、分光镜、聚光透镜、用于放置工件的移动台，所述激光器位于分光镜一侧，用以向分光镜发射激光束，所述分光镜、聚光透镜和移动台从上到下依次设置。一对焦定位传感器，可拆卸地设置于所述移动台上；一测距器，安装于移动台上方，用于测量其与工件表面的距离；一操控平台，与测距器和移动台信号连接，用于根据测距器测量结果调节移动台的高度；一伺服电机，与操控平台信号连接，用于驱动移动台的升降。在本实施例中，操控平台为电脑。

进一步，还包括用于调节激光束功率的衰减器和滤光片轮，所述衰减器和滤光片轮依次设置在激光器和分光镜之间。

具体的，所述移动台为微距移动台。

具体还包括一控制器，所述控制器与所述激光器信号连接。

本实用新型激光自动对焦定位装置的工作方式如下：

步骤1、控制系统控制激光头即聚光透镜移动至成形工作平台上的对焦定位传感器上方，开启激光器，并将激光器功率调低，激光器发出的激光束经过衰减器和滤光片轮，通过分光镜反射得到反射光束，反射光束经过聚光透镜照射工件表面，调整微距移动台，使其与控制系统参考点重合，即此时激光焦点位于工件表面，把此时工件高度位置标为Z0，测距器和控制平台记录此时的Z轴坐标；步骤2、替换任意高度的工件，测距器测量新工件的高度位置，控制系统计算出该高度位置与Z0的距离差Z1；步骤3、向控制系统输入距离差Z1，控制系统判断Z1的大小正负，控制微距移动台进行补偿移动，使Z1的绝对值逐渐变小直至为0，完成Z轴定位，使得激光焦平面能够与位于成形工作平台上的控制系统参考点重合，即激光表面位于Z0高度位置；步骤4、拆除工件上方的位置传感器，即完成微距移动台的对焦及定位。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种激光自动对焦定位装置，其特征在于：包括依次设置的激光器、分光镜、聚光透镜、用于放置工件的移动台；一对焦定位传感器，可拆卸式地设置于所述移动台上；一测距器，安装于移动台上方，用于检测其与工件表面的距离；一控制平台，与测距器和移动台信号连接，通过计算测距器与不同工件的高度距离差进而调节移动台的高度。

2.根据权利要求1所述的一种激光自动对焦定位装置，其特征在于：还包括用于调节激光束功率的衰减器和滤光片轮，所述衰减器和滤光片轮依次设置在激光器和分光镜之间。

3.根据权利要求2所述的一种激光自动对焦定位装置，其特征在于：所述分光镜、聚光透镜和移动台从上到下依次设置。

4.根据权利要求1所述的一种激光自动对焦定位装置，其特征在于：一伺服电机，与控制平台信号连接，用于驱动移动台的升降。

5.根据权利要求1所述的一种激光自动对焦定位装置，其特征在于：所述移动台为微距移动台。

6.根据权利要求1所述的一种激光自动对焦定位装置，其特征在于：还包括一控制器，所述控制器与所述激光器信号连接。