CN211588907U - 一种激光自动对焦装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于激光对焦装置技术领域，具体涉及一种激光自动对焦装置，包括场镜、控制器和激光器，控制器和激光器电连接，场镜的一侧设置有反射镜支架，反射镜支架内设置有第一反射镜和第二反射镜，反射镜支架远离场镜的一侧分别连接有光纤准直扩束镜和CCD调焦模块，激光器发出的激光依次经过光纤准直扩束镜、第一反射镜、场镜；经第一反射镜反射的分光束依次经过第二反射镜和CCD调焦模块，CCD调焦模块电连接有图像采集卡，图像采集卡与控制器电连接；控制器还电连接有焦点高度驱动控制器，焦点高度驱动控制器电连接有升降电机，升降电机的输出端与反射镜支架连接，还包括焦点调节导轨。本实用新型提供了一种可自动对激光进行对焦调节的装置。
Description
技术领域
本实用新型属于激光对焦装置技术领域，具体涉及一种激光自动对焦装置。
背景技术
目前市面的激光焦距调整都是通过电动或者手动，通过观察火花或者凭感觉或者标记的物体的效果来判断激光的焦点和能量的大小。这些方式无法满足未来的智能制造的无人管理的标记需求。对于914nm激光的锡焊，目前有的金属标记方式是通过一种电容调高器来自动控制焦点的位置，但是对于有些混合的物质比如PCB板非金属就不行，不能形成有效的电容。如果采用激光测量高度，遇到工件的不平，就会影响焦距，影响切割效率。
实用新型内容
为了解决现有技术存在的上述问题，本实用新型目的在于提供一种可自动对激光进行对焦调节的装置。
本实用新型所采用的技术方案为：
一种激光自动对焦装置，包括场镜、控制器和激光器，控制器和激光器电连接，场镜的一侧设置有反射镜支架，反射镜支架内设置有第一反射镜和第二反射镜，反射镜支架远离场镜的一侧分别连接有光纤准直扩束镜和CCD调焦模块，激光器发出的激光依次经过光纤准直扩束镜、第一反射镜、场镜；经第一反射镜反射的分光束依次经过第二反射镜和CCD调焦模块，CCD调焦模块电连接有图像采集卡，图像采集卡与控制器电连接；所述控制器还电连接有焦点高度驱动控制器，焦点高度驱动控制器电连接有升降电机，升降电机的输出端与反射镜支架连接，还包括焦点调节导轨，反射镜支架的一端搭接于焦点调节导轨内。
优选地，所述反射镜支架上还连接有红外探测支架，红外探测支架内分别安装有红外探测聚焦镜和红外传感器，经第二反射镜透射的光束依次经过红外探测聚焦镜和红外传感器，红外传感器电连接有温度采集控制器，温度采集控制器与控制器电连接。
优选地，所述场镜包括场镜镜架，场镜镜架内沿光路方向上依次安装有第一聚焦弯月透镜、第二聚焦弯月透镜、第三聚焦弯月透镜、保护镜。
优选地，所述光纤准直扩束镜包括扩束镜壳体，扩束镜壳体上连接有扩束镜丝杠螺母调节机构，扩束镜丝杠螺母调节机构上连接有扩束镜片组。
优选地，所述CCD调焦模块包括CCD调焦壳体，CCD调焦壳体内沿光路方向上依次安装有第一调焦弯月透镜、凹透镜、双凸透镜、第二调焦弯月透镜。
优选地，所述第一反射镜朝向光纤准直扩束镜的一侧镀有914nm激光高透膜，第一反射镜的另一面镀有914nm高透膜、400～700nm光反射膜和2.3um光反射膜；所述第二反射镜朝向CCD调焦模块的一侧镀有400～700nm光反射膜，第二反射镜的另一侧镀有2.3um光透射膜。
本实用新型的有益效果为：
1.本实用新型的激光器发出的激光经光纤准直扩束镜调节后，到达第一反射镜。经第一反射镜透射后的光束进入场镜调节。第一反射镜可将分光束反射到第二反射镜，第二反射镜将光束反射到CCD调焦模块。CCD调焦模块将光斑图像传输给图像采集卡，图像采集卡将光斑大小的信号传输给控制器。控制器判断光斑大小后，向焦点高度驱动控制器发出指令。焦点高度驱动控制器驱动升降电机动作，则升降电机能驱动反射镜支架在焦点调节导轨内移动，最终达到焦点调节的目的。本实用新型能自动进行焦点调节，不用人为控制焦点定位。本实用新型自动调焦的精度更高，避免了焦点不准的情况。
2.经第二反射镜透射的光束能经红外探测聚焦镜聚焦并入射到红外传感器，红外传感器能检测激光在工件表面的温度，而温度采集控制器将温度信息传输给控制器。在控制器中输入经验的温度值，如果检测到的温度在经验温度范围内，则不作能量的调节。如果检测的温度超出经验温度值，则控制器能调节激光器发出激光的能量。在保证激光的焦点位置，并将激光的能量值调节到最小后，加工材料时的激光能保持一致性。
3.激光经第一反射镜透射后，依次经过第一聚焦弯月透镜、第二聚焦弯月透镜、第三聚焦弯月透镜、保护镜，则激光光束能准确聚焦，方便对聚焦后的激光光束的使用。
4.通过调节扩束镜丝杠螺母机构，扩束镜片组的位置得到调节，则激光经过扩束镜后的光束大小得到调节，操作方便。
5.经第二反射镜反射的光束依次经过第一调焦弯月透镜、凹透镜、双凸透镜、第二调焦弯月透镜，则光斑的图像能被图像采集卡准确采集，保证检测光斑大小时的准确性。
6.第一反射镜的一侧镀有914nm激光高透膜，第一反射镜的另一面镀有914nm高透膜、400～700nm光反射膜和2.3um光反射膜，则第一反射镜能透射914nm激光，且第一反射镜能将400～700nm光和2.3um光反射到第二反射镜，以用于能量或者光斑大小的检测，不影响激光光束的正常使用。第二反射镜的一侧镀有400～700nm光反射膜，第二反射镜的另一侧镀有2.3um光透射膜，则第二反射镜能将400～700nm光反射到CCD调焦模块，并将2.3um光透射到红外探测聚焦镜，方便检测。
本实用新型的有益效果不限于此描述，为了更好的便于理解，在具体实施方式部分进行了更加详细的描述。
本实用新型的附加优点、目的，以及特征将在下面的描述中将部分地加以阐述，且将对于本领域普通技术人员在研究下文后部分地变得明显，或者可以根据本实用新型的实践而获知。本实用新型的目的和其它优点可以通过在书面说明及其权利要求书以及附图中具体指出的结构实现到并获得。
本领域技术人员将会理解的是，能够用本实用新型实现的目的和优点不限于以上具体所述，并且根据以下详细说明将更清楚地理解本实用新型能够实现的上述和其他目的。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型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，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是场镜的结构示意图；
图3是光线准直扩束镜的结构示意图；
图4是CCD调焦模块的结构示意图。
图中：1-场镜；2-控制器；3-激光器；4-反射镜支架；5-光纤准直扩束镜；6-CCD调焦模块；7-图像采集卡；8-焦点高度驱动控制器；9-红外探测支架；11-场镜镜架；12-第一聚焦弯月透镜；13-第二聚焦弯月透镜；14-第三聚焦弯月透镜；15-保护镜；41-第一反射镜；42-第二反射镜；51-扩束镜壳体；52-扩束镜丝杠螺母调节机构；53-扩束镜片组；61-CCD调焦壳体；62-第一调焦弯月透镜；63-凹透镜；64-双凸透镜；65-第二调焦弯月透镜；81-升降电机；82-焦点调节导轨；91-红外探测聚焦镜；92-红外传感器；93-温度采集控制器。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
如图1所示，本实施例的激光自动对焦装置，包括场镜1、控制器2和激光器3，控制器2和激光器3电连接，场镜1的一侧设置有反射镜支架4，反射镜支架4内设置有第一反射镜41和第二反射镜42，反射镜支架4远离场镜1的一侧分别连接有光纤准直扩束镜5和CCD调焦模块6，激光器3发出的激光依次经过光纤准直扩束镜5、第一反射镜41、场镜1；经第一反射镜41反射的分光束依次经过第二反射镜42和CCD调焦模块6，CCD调焦模块6电连接有图像采集卡7，图像采集卡7与控制器2电连接；所述控制器2还电连接有焦点高度驱动控制器8，焦点高度驱动控制器8电连接有升降电机81，升降电机81的输出端与反射镜支架4连接，还包括焦点调节导轨82，反射镜支架4的一端搭接于焦点调节导轨82内。
本实用新型的激光器3发出的激光经光纤准直扩束镜5调节后，到达第一反射镜41。经第一反射镜41透射后的光束进入场镜1调节。第一反射镜41可将分光束反射到第二反射镜42，第二反射镜42将光束反射到CCD调焦模块6。CCD调焦模块6将光斑图像传输给图像采集卡7，图像采集卡7将光斑大小的信号传输给控制器2。控制器2判断光斑大小后，向焦点高度驱动控制器8发出指令。焦点高度驱动控制器8驱动升降电机81动作，则升降电机81能驱动反射镜支架4在焦点调节导轨82内移动，最终达到焦点调节的目的。本实用新型能自动进行焦点调节，不用人为控制焦点定位。本实用新型自动调焦的精度更高，避免了焦点不准的情况。
更进一步，所述反射镜支架4上还连接有红外探测支架9，红外探测支架9内分别安装有红外探测聚焦镜91和红外传感器92，经第二反射镜42透射的光束依次经过红外探测聚焦镜91和红外传感器92，红外传感器92电连接有温度采集控制器93，温度采集控制器93与控制器2电连接。
经第二反射镜42透射的光束能经红外探测聚焦镜91聚焦并入射到红外传感器92，红外传感器92能检测激光在工件表面的温度，而温度采集控制器93将温度信息传输给控制器2。在控制器2中输入经验的温度值，如果检测到的温度在经验温度范围内，则不作能量的调节。如果检测的温度超出经验温度值，则控制器2能调节激光器3发出激光的能量。在保证激光的焦点位置，并将激光的能量值调节到最小后，加工材料时的激光能保持一致性。
更进一步，如图2所示，所述场镜1包括场镜1镜架，场镜1镜架内沿光路方向上依次安装有第一聚焦弯月透镜12、第二聚焦弯月透镜13、第三聚焦弯月透镜14、保护镜15。激光经第一反射镜41透射后，依次经过第一聚焦弯月透镜12、第二聚焦弯月透镜13、第三聚焦弯月透镜14、保护镜15，则激光光束能准确聚焦，方便对聚焦后的激光光束的使用。
更进一步，如图3所示，所述光纤准直扩束镜5包括扩束镜壳体51，扩束镜壳体51上连接有扩束镜丝杠螺母调节机构52，扩束镜丝杠螺母调节机构52上连接有扩束镜片组53。通过调节扩束镜丝杠螺母机构，扩束镜片组53的位置得到调节，则激光经过扩束镜后的光束大小得到调节，操作方便。
更进一步，如图4所示，所述CCD调焦模块6包括CCD调焦壳体61，CCD调焦壳体61内沿光路方向上依次安装有第一调焦弯月透镜62、凹透镜63、双凸透镜64、第二调焦弯月透镜65。经第二反射镜42反射的光束依次经过第一调焦弯月透镜62、凹透镜63、双凸透镜64、第二调焦弯月透镜65，则光斑的图像能被图像采集卡7准确采集，保证检测光斑大小时的准确性。
更进一步，所述第一反射镜41朝向光纤准直扩束镜5的一侧镀有914nm激光高透膜，第一反射镜41的另一面镀有914nm高透膜、400～700nm光反射膜和2.3um光反射膜；所述第二反射镜42朝向CCD调焦模块6的一侧镀有400～700nm光反射膜，第二反射镜42的另一侧镀有2.3um光透射膜。
第一反射镜41的一侧镀有914nm激光高透膜，第一反射镜41的另一面镀有914nm高透膜、400～700nm光反射膜和2.3um光反射膜，则第一反射镜41能透射914nm激光，且第一反射镜41能将400～700nm光和2.3um光反射到第二反射镜42，以用于能量或者光斑大小的检测，不影响激光光束的正常使用。第二反射镜42的一侧镀有400～700nm光反射膜，第二反射镜42的另一侧镀有2.3um光透射膜，则第二反射镜42能将400～700nm光反射到CCD调焦模块6，并将2.3um光透射到红外探测聚焦镜91，方便检测。
本实用新型不局限于上述可选实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本实用新型权利要求界定范围内的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种激光自动对焦装置，其特征在于：包括场镜(1)、控制器(2)和激光器(3)，控制器(2)和激光器(3)电连接，场镜(1)的一侧设置有反射镜支架(4)，反射镜支架(4)内设置有第一反射镜(41)和第二反射镜(42)，反射镜支架(4)远离场镜(1)的一侧分别连接有光纤准直扩束镜(5)和CCD调焦模块(6)，激光器(3)发出的激光依次经过光纤准直扩束镜(5)、第一反射镜(41)、场镜(1)；经第一反射镜(41)反射的分光束依次经过第二反射镜(42)和CCD调焦模块(6)，CCD调焦模块(6)电连接有图像采集卡(7)，图像采集卡(7)与控制器(2)电连接；所述控制器(2)还电连接有焦点高度驱动控制器(8)，焦点高度驱动控制器(8)电连接有升降电机(81)，升降电机(81)的输出端与反射镜支架(4)连接，还包括焦点调节导轨(82)，反射镜支架(4)的一端搭接于焦点调节导轨(82)内。
2.根据权利要求1所述的一种激光自动对焦装置，其特征在于：所述反射镜支架(4)上还连接有红外探测支架(9)，红外探测支架(9)内分别安装有红外探测聚焦镜(91)和红外传感器(92)，经第二反射镜(42)透射的光束依次经过红外探测聚焦镜(91)和红外传感器(92)，红外传感器(92)电连接有温度采集控制器(93)，温度采集控制器(93)与控制器(2)电连接。
3.根据权利要求1所述的一种激光自动对焦装置，其特征在于：所述场镜(1)包括场镜(1)镜架，场镜(1)镜架内沿光路方向上依次安装有第一聚焦弯月透镜(12)、第二聚焦弯月透镜(13)、第三聚焦弯月透镜(14)、保护镜(15)。
4.根据权利要求1所述的一种激光自动对焦装置，其特征在于：所述光纤准直扩束镜(5)包括扩束镜壳体(51)，扩束镜壳体(51)上连接有扩束镜丝杠螺母调节机构(52)，扩束镜丝杠螺母调节机构(52)上连接有扩束镜片组(53)。
5.根据权利要求1所述的一种激光自动对焦装置，其特征在于：所述CCD调焦模块(6)包括CCD调焦壳体(61)，CCD调焦壳体(61)内沿光路方向上依次安装有第一调焦弯月透镜(62)、凹透镜(63)、双凸透镜(64)、第二调焦弯月透镜(65)。
6.根据权利要求2所述的一种激光自动对焦装置，其特征在于：所述第一反射镜(41)朝向光纤准直扩束镜(5)的一侧镀有914nm激光高透膜，第一反射镜(41)的另一面镀有914nm高透膜、400～700nm光反射膜和2.3um光反射膜；所述第二反射镜(42)朝向CCD调焦模块(6)的一侧镀有400～700nm光反射膜，第二反射镜(42)的另一侧镀有2.3um光透射膜。
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|---|---|---|---|---|
| CN112162396A (zh) * | 2020-10-22 | 2021-01-01 | 清华大学 | 一种激光制造自动聚焦系统 |
| CN113441834A (zh) * | 2021-07-29 | 2021-09-28 | 苏州长光华芯光电技术股份有限公司 | 一种激光加工检测装置 |
| CN118162739A (zh) * | 2024-05-10 | 2024-06-11 | 西安晟光硅研半导体科技有限公司 | 一种一体化的高功率大能量激光微射流加工头 |
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