CN213827487U - 一种光路校准工具 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种光路校准工具，其属于激光设备的校准技术领域，光路校准工具包括底座及校准主体，所述底座可拆卸连接于工作台的上表面，激光设备的光路系统设置于所述工作台的上表面；校准主体设置于所述底座上，且所述校准主体上具有校准区域，所述校准区域的中心具有圆孔结构，所述圆孔结构至所述底座下表面的距离，等于所述激光设备的光路系统中的光学元件的光学中心至所述工作台的上表面的距离。本实用新型提供的光路校准工具具有较高的准确度，使得激光设备的光路系统的安装误差较小，保证了后期生产出的产品的质量，且光路校准工具的结构较简单，成本较低，便于使用。

Description

一种光路校准工具

技术领域

本实用新型涉及激光设备的校准技术领域，尤其涉及一种光路校准工具。

背景技术

目前P型单多晶PERC电池片技术已成为市场上的主流，PERC电池叠加选择性发射极(selective emitter；SE)技术是一种具有高转化效率、与电池片产线兼容强、耗费成本低的技术手段，被广泛应用于太阳能电池领域。其中，叠加SE技术是通过激光掺杂技术实现的，因此，对于激光设备的光路系统的校准直接影响着PERC电池生产的精度及稳定性。

激光设备的光路系统通常包括激光器、两个反射镜、光闸、扩束镜、衍射元件、光澜及振镜等光学元件，当激光发出的光束能够同时通过两个反射镜、光闸、扩束镜、衍射元件、光澜及振镜的光学中心，则可以确定激光设备的光路系统具有较高的准直度，激光能量损失达到最低且加工光斑无异常。现有技术中，在校准激光设备的光路系统时，需要打开激光器，使激光器发射激光光束，并依次通过两个反射镜、光闸、扩束镜、衍射元件、光澜及振镜，通过肉眼在振镜处观察振镜上的光斑是否在振镜的光学中心处，以确定激光设备的光路系统的准直度，当振镜处的光斑没有在振镜的光学中心处，需要通过肉眼观察激光光束并同时调整每个光学元件的位置。可见，现有技术中校准激光设备的光路系统的方式存在较大的误差，进而导致激光设备的光路系统具有较大的安装误差，影响了后期生产出的产品的质量。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种光路校准工具，具有较高的准确度，使得激光设备的光路系统的安装误差较小，保证了后期生产出的产品的质量。

如上构思，本实用新型所采用的技术方案是：

一种光路校准工具，包括：

底座，所述底座可拆卸连接于工作台的上表面，激光设备的光路系统设置于所述工作台的上表面；

校准主体，设置于所述底座上，且所述校准主体上具有校准区域，所述校准区域的中心具有圆孔结构，所述圆孔结构至所述底座下表面的距离，等于所述激光设备的光路系统中的光学元件的光学中心至所述工作台的上表面的距离。

可选地，所述校准主体的表面具有经氧化处理形成的黑色涂层。

可选地，所述校准区域的形状为圆形，所述圆孔结构位于所述校准区域的圆心。

可选地，所述校准区域上设有十字校准条，所述十字校准条上设有刻度，所述圆孔结构位于所述十字校准条的中心。

可选地，还包括定位销，所述定位销固定于所述底座的底部，所述定位销用于插设于所述工作台上的定位孔中。

可选地，所述底座和所述校准主体两者中，一个上设有滑槽，另一个上设有滑块，所述滑块滑动设置于所述滑槽中，且所述滑块与所述滑槽过盈配合。

可选地，还包括伸缩件，所述伸缩件固定于所述底座上，所述校准主体安装于所述伸缩件的伸缩端。

本实用新型至少具有如下有益效果：，

本实用新型提供的光路校准工具中，先将辅助元件从工作台上拆除，然后将光路校准工具放置于第一反射镜与第二反射镜之间，接下来调节第一反射镜的反射角度，直至由第一反射镜反射的激光光束完整穿过校准主体上的圆孔结构，以完成对第一反射镜的校准，之后，将光路校准工具放置于第二反射镜与振镜之间，并调节第二反射镜的反射角度，直至由第二反射镜反射的激光光束完整穿过圆孔结构，以完成对第二反射镜的校准，最后将辅助元件安装在工作台上，并调节辅助件的位置，直至激光光束能够通过辅助元件的光学中心，实现了对激光设备的光路系统的校准，且相较于观察激光光束通过光学元件的光学中心，本实用新型中通过观察激光光束是否完整穿过圆孔结构的校准方式具有较高的准确度，更便于观察，进而使得激光设备的光路系统的安装误差较小，且光路校准工具的结构较简单，成本较低，便于使用。

附图说明

图1是本实用新型实施例一提供的一种光路校准工具的结构示意图；

图2是本实用新型实施例一提供的另一种光路校准工具的结构示意图；

图3是本实用新型实施例一提供的又一种光路校准工具的结构示意图；

图4是本实用新型实施例一提供的一种光路校准工具的截面示意图；

图5是本实用新型实施例二提供的激光设备的光路系统的示意图；

图6是本实用新型实施例二提供的光路校准方法的流程图；

图7是本实用新型实施例二提供的光路校准工具位于第三预设位置处的示意图；

图8是本实用新型实施例二提供的光路校准工具位于第一预设位置处的示意图；

图9是本实用新型实施例二提供的光路校准工具位于第二预设位置处的示意图；

图10是本实用新型实施例二提供的光路校准工具位于光闸远离第二反射镜一侧的示意图；

图11是本实用新型实施例二提供的光路校准工具位于扩束镜远离光闸一侧的示意图；

图12是本实用新型实施例二提供的光路校准工具位于衍射元件远离扩束镜一侧的示意图；

图13是本实用新型实施例二提供的光路校准工具位于光澜远离衍射元件一侧的示意图。

图中：

1、底座；2、校准主体；21、校准区域；211、十字校准条；22、滑块；3、圆孔结构；4、定位销；5、伸缩件；

10、激光器；20、第一反射镜；30、第二反射镜；40、光闸；50、扩束镜；60、衍射元件；70、光澜；80、振镜。

具体实施方式

为使本实用新型解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，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。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；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，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例一

本实施例提供了一种光路校准工具，用于对激光设备的光路系统进行校准，能够具有较小的误差，且便于使用。

如图1至图4所示，光路校准工具包括底座1设置于底座1上的校准主体2。其中，底座1可拆卸连接于工作台的上表面，该工作台的上表面为平面，且激光设备的光路系统设置于工作台的上表面。

如图1所示，校准主体2上具有校准区域21，且校准区域21的中心具有圆孔结构3，并且，圆孔结构3的中心至底座1下表面的距离L1，等于激光设备的光路系统中的光学元件的光学中心至工作台的上表面的距离，也即是，以工作台的上表面为基准面，圆孔结构3的中心与光学元件的光学中心处于相同的高度。其中，光学元件包括激光器10、第一反射镜20、第二反射镜30、辅助元件及振镜80，该辅助元件包括光闸40、扩束镜50、衍射元件60及光澜70。需要说明的是，工作台上可以具有三个预设位置，分别为第一～第三预设位置，光路校准工具可以位于该三个预设位置处，且当光路校准工具位于任一个预设位置，且激光光束能够穿过位于该预设位置的圆孔结构3时，说明激光光束正好通过该预设位置上游的光学元件的光学中心，也即是，该预设位置上游的光学元件已校准或无需校准。其中位于预设位置上游的光学元件为激光光束在预设位置之前通过的光学元件。示例地，本实施例中，第一预设位置位于第一反射镜20与第二反射镜30之间，第二预设位置位于第二反射镜30与振镜80之间，第三预设位置位于激光器10与第一反射镜20之间。

在使用本实施例提供的光路校准工具时，先将辅助元件从工作台上拆除，也即是，将辅助元件与激光设备的光路系统中的其他元件分离，然后将光路校准工具放置于第一反射镜20与第二反射镜30之间，接下来调节第一反射镜20的反射角度，直至由第一反射镜20反射的激光光束完整穿过校准主体2上的圆孔结构3，以完成对第一反射镜20的校准，之后，将光路校准工具放置于第二反射镜30与振镜80之间，并调节第二反射镜30的反射角度，直至由第二反射镜30反射的激光光束完整穿过圆孔结构3，以完成对第二反射镜30的校准，最后将辅助元件安装在工作台上，并调节辅助件的位置，直至激光光束能够通过辅助元件的光学中心，实现了对激光设备的光路系统的校准，且相较于观察激光光束通过光学元件的光学中心，本实施例中通过观察激光光束是否完整穿过圆孔结构3的校准方式具有较高的准确度，更便于观察，进而使得激光设备的光路系统的安装误差较小，且光路校准工具的结构较简单，成本较低，便于使用。

可选地，为了减少激光光束在光路校准工具上的反射，本实施例中，校准主体2的表面具有经氧化处理形成的黑色涂层，也即是，需要对校准主体2的表面进行黑色氧化处理。可以理解的是，可以仅对校准主体2的校准区域21进行黑色氧化处理，以进一步降低光路校准工具的制造成本。

可选地，本实施例中，如图2或图3所示，校准区域21的形状为圆形，且圆孔结构3位于校准区域21的圆心，呈圆形的校准区域21能够便于制造。可以理解的是，校准区域21的形状还可以为方形、三角形等其他形状。

进一步地，为了提高光路校准工具的效率，如图2所示，校准区域21上设有十字校准条211，该十字校准条211的形状呈“十”字状，十字校准条211上可以设有刻度，上述圆孔结构3位于十字校准条211的中心。当第二反射镜30反射的激光光束没有穿过圆孔结构3，而是落在十字校准条211上时，用户可以根据光斑在十字校准条211上的位置调节第一反射镜20的反射角度，便于第一反射镜20的定量调节，进而使得光路校准工具具有较高的效率。示例地，可以根据光斑在十字校准条211上的刻度判断光斑与圆孔结构3之间的距离，进而确定第一反射镜20需要调节的角度。

可选地，请参考图2，光路校准工具还包括定位销4，定位销4固定于底座1的底部，并用于插设于工作台上的定位孔中，以将底座1固定在工作台上，还能够便于底座1的定位。可选地，定位销4可以设有一个或多个，本实施例中以定位销4设有两个为例，且两个定位销4之间的距离为290毫米。可以理解的是，工作台上可以设有多个定位孔，以能够将底座1固定在工作台上的不同位置，以便于对激光设备的光路系统的校准。

本实施例中，底座1和校准主体2两者中，一个上设有滑槽，另一个上设有滑块22，滑块22滑动设置于滑槽中，且滑块22与滑槽过盈配合。其中，如图4所示，底座1上设有滑槽，校准主体2上设有滑块22，且滑块22的截面形状为T形，以防止校准主体2在滑动过程中发生倾斜。通过将滑块22与滑槽过盈配合，能够使校准主体2滑动至底座1的预设位置后，能够更稳定，而不会在校准的过程中发生晃动，以保证校准的精度。示例地，本实施例中滑块22的材料可以为弹性材料，以便于与滑槽过盈配合。

进一步地，请参考图3，光路校准工具还包括伸缩件5，伸缩件5固定于底座1上，校准主体2安装于伸缩件5的伸缩端，伸缩件5能够相对于底座1伸缩，进而能够带动校准主体2相对于底座1移动，进而能够调节圆孔结构3与底座1上表面的距离，进而使得本实施例提供的光路校准工具能够适用于具有不同尺寸的激光设备的光路系统，从而使得光路校准工具具有较高的通用性。

示例地，在本实施例提供的图2所示的光路校准工具中，光路校准工具的整体高度为947毫米，宽度为450毫米，圆孔结构3的中心与底座的上表面之间的距离L1为723毫米，校准区域21的直径为245毫米，底座1为圆盘，且底座1的直径为450毫米，底座1的厚度为130毫米，当底座1上设置有定位销4时，定位销4的直径为40毫米，定位销4的长度为80毫米。本实施例中的底座1及校准主体2的材料可以为塑料等轻质材料，以便于移动。

实施例二

本实施例提供了一种光路校准方法，用于上述实施例一所述的光路校准工具，并用于对激光设备的光路系统进行校准。其中，如图5所示，激光设备的光路系统包括均设置于工作台上的激光器10、第一反射镜20、第二反射镜30、辅助元件及振镜80，激光器10与第一反射镜20沿第一水平方向排布，第二反射镜30与第一反射镜20沿垂直于第一水平方向的第二水平方向排布，第二反射镜30、辅助元件及振镜80沿第一水平方向依次排布。如图6所示，光路校准方法包括如下步骤：

S1、将辅助元件从工作台上拆除。

可以先将辅助元件从工作台或工作台的其他结构上拆卸下来，此时，第二反射镜30与振镜80之间不存在其他元件。

S2、将光路校准工具放置于第一反射镜20与第二反射镜30之间的第一预设位置。

可选地，该第一预设位置可以为工作台上的位置，且第一预设位置处预设有定位孔，可以通过将定位销4插在定位孔中，以实现将光路校准工具固定在第一预设位置处。如图8所示，光路校准工具放置在第一预设位置时，圆孔结构3径向垂直于激光光束的传输方向。

S3、调节第一反射镜20的反射角度，直至由第一反射镜20反射的激光光束完整穿过校准主体2上的圆孔结构3。

在步骤S3中，当经第一反射镜20反射的激光光束无法完整穿过圆孔结构3时，说明第一反射镜20的位置没有处于预设位置，或者第一反射镜20的反射角度偏离了预设角度，当第一反射镜20反射的激光光束能够完成穿过圆孔结构3，说明第一反射镜20的位置位于预设位置，且第一反射镜20的角度处于预设角度，此时，完成了对第一反射镜20的校准。该预设位置或预设角度可以为使激光设备正常工作时的参数。

S4、将光路校准工具放置于第二反射镜30与振镜80之间的第二预设位置。

在步骤S4中，将光路校准工具由第一反射镜20和第二反射镜30之间移动至第二预设位置，该第二预设位置可以为工作台上的位置，且第二预设位置处预设有定位孔，可以通过将定位销4插在定位孔中，以实现将光路校准工具固定在第二预设位置处。如图9所示，光路校准工具放置在第二预设位置时，圆孔结构3径向垂直于激光光束的传输方向。

S5、调节第二反射镜30的反射角度，直至由第二反射镜30反射的激光光束完整穿过校准主体2上的圆孔结构3。

在步骤S5中，当经第二反射镜30反射的激光光束无法完整穿过第二预设位置处的光路校准工具的圆孔结构3时，由于第一反射镜20已经经过校准，因此说明第二反射镜30的位置没有处于预设位置，或者第二反射镜30的反射角度偏离了预设角度，因此需要对第二反射镜30进行调节，直至激光光束能够从位于第二预设位置处的光路校准工具的圆孔结构3中穿出。

可选地，在实际应用中，由于振镜80与第二反射镜30之间的距离较大，因此，第二预设位置可以设有多个，可以将光路校准工具依次放置在多个第二预设位置处，以反复核验激光光束是否能够穿过不同位置处的圆孔结构3，进一步提高光路校准工具的校准精度。

S6、重复执行步骤S2～步骤S5若干次。

可选地，为了进一步提高了光路校准工具的校准精度，在执行完步骤S5后，可以重复执行几次步骤S2至步骤S5，以核验第一反射镜20及第二反射镜30是否满足要求。在重复执行步骤S2～步骤S5若干次后，可以继续执行步骤S7。其中，步骤S2～步骤S5的重复次数可以为2、3、4等

S7、安装辅助元件，并调节辅助元件的位置，直至第二反射镜30反射的激光光束完整通过辅助元件的光学中心。

可选地，在校准完第一反射镜20及第二反射镜30后，可以安装辅助元件，并使辅助元件的光学中心落在激光光束上。其中，调节辅助元件的位置可以包括调节辅助元件的水平位置、竖直位置及俯仰角度等。

本实施例提供的光路校准方法中，先将辅助元件从工作台上拆除，也即是，将辅助元件与激光设备的光路系统中的其他元件分离，然后将光路校准工具放置于第一预设位置，接下来调节第一反射镜20的反射角度，直至由第一反射镜20反射的激光光束完整穿过校准主体2上的圆孔结构3，以完成对第一反射镜20的校准，之后，将光路校准工具放置于第二预设位置，并调节第二反射镜30的反射角度，直至由第二反射镜30反射的激光光束完整穿过圆孔结构3，以完成对第二反射镜30的校准，最后将辅助元件安装在工作台上，并调节辅助件的位置，直至激光光束能够通过辅助元件的光学中心，通过以上步骤实现了对激光设备的光路系统的校准，且相较于观察激光光束通过光学元件的光学中心，本实施例中通过观察激光光束是否完整穿过圆孔结构3的校准方式具有较高的准确度，更便于观察，进而使得激光设备的光路系统的安装误差较小，且光路校准工具的结构较简单，成本较低，便于使用。

可选地，工作台上还可以具有第四预设位置，第四预设位置位于振镜80远离光澜70的一侧，在步骤S5之后，还可以将光路校准工具放置在第四预设位置处，并调节振镜80的位置，直至激光通过振镜80后，能够完整地穿过第四预设位置处的校准主体2上的圆孔结构3。

可选地，在步骤S1之后，光路校准方法还包括如下步骤：

S10、将光路校准工具放置于激光器10与第一反射镜20之间的第三预设位置。

其中，该第三预设位置可以为工作台上的位置，且第三预设位置处预设有定位孔，可以通过将定位销4插在定位孔中，以实现将光路校准工具固定在第三预设位置处。如图7所示，光路校准工具放置在第三预设位置时，圆孔结构3径向垂直于激光光束的传输方向。

S11、调节激光器10的位置或调节校准主体2的位置，直至由激光器10发出的激光光束完整穿过校准主体2上的圆孔结构3。

在调节激光器10后，能够使得激光设备的光路系统中的所有元件均以光路校准工具为基准校准过，保证了元件校准的统一性。

可选地，当辅助元件包括沿第一水平方向依次设置的光闸40、扩束镜50、衍射元件60及光澜70，且光闸40较扩束镜50靠近第二反射镜30时，可以逐一对光闸40、扩束镜50、衍射元件60及光澜70进行校准，具体的，步骤S7包括：

S71、将光闸40安装于第二反射镜30与光路校准工具之间。

如图10所示，将光闸40安装在第二反射镜30的下游，且将光路校准工具放置在光闸40的下游，以实现对光闸40的校准。

S72、调节光闸40的位置，直至由第二反射镜30反射的激光光束通过光闸40后完整穿过校准主体2上的圆孔结构3。

当激光光束通过光闸40后，能够完整且顺利地穿过圆孔结构3，能够说明光闸40的位置满足要求，进而实现了对光闸40的校准。

S73、将扩束镜50安装于光闸40与光路校准工具之间。

如图11所示，将扩束镜50安装在光闸40的下游，并将光路校准工具放置在扩束镜50的下游，以用于校准扩束镜50。

S74、调节扩束镜50的位置及俯仰角度，直至通过光闸40的激光光束通过扩束镜50后完整穿过校准主体2上的圆孔结构3。

当激光光束通过扩束镜50后，能够完整且顺利地穿过圆孔结构3，能够说明扩束镜50的位置满足要求，进而实现了对扩束镜50的校准。

S75、将衍射元件60安装于扩束镜50与光路校准工具之间。

如图12所示，将衍射元件60安装在光闸40的下游，并将光路校准工具放置在衍射元件60的下游，以用于校准衍射元件60。

S76、调节衍射元件60的位置及俯仰角度，直至通过扩束镜50的激光光束通过衍射元件60后完整穿过校准主体2上的圆孔结构3。

当激光光束通过衍射元件60后，能够完整且顺利地穿过圆孔结构3，能够说明衍射元件60的位置满足要求，进而实现了对衍射元件60的校准。

S77、将光澜70安装于衍射元件60与光路校准工具之间。

如图13所示，将光澜70安装在光闸40的下游，并将光路校准工具放置在光澜70的下游，以用于校准光澜70。

S78、调节光澜70的位置，直至通过衍射元件60的激光光束通过光澜70后完整穿过校准主体2上的圆孔结构3。

当激光光束通过光澜70后，能够完整且顺利地穿过圆孔结构3，能够说明光澜70的位置满足要求，进而实现了对光澜70的校准。

在执行完步骤S78后，光闸40、扩束镜50、衍射元件60及光澜70分别被校准，且光闸40、扩束镜50、衍射元件60及光澜70的光学中心处于同一条直线上。

本实施例中，光路校准工具可以直接靠近振镜80设置，此时，在步骤S71至步骤S78中，只需依次安装光闸40、扩束镜50、衍射元件60及光澜70即可，无需多次挪动光路校准工具。

由于光闸40、扩束镜50、衍射元件60及光澜70在激光设备的光路系统中的位置是确定的，因此，本实施例中，优先选择移动光路校准工具，以满足上述预设要求，其中，预设要求包括光闸40位于第二反射镜30与光路校准工具之间、扩束镜50位于光闸40与光路校准工具之间、衍射元件60位于扩束镜50与光路校准工具之间以及光澜70位于衍射元件60与光路校准工具之间。

本实施例提供的光路校准方法操作简单且具有较高的效率。

以上实施方式只是阐述了本实用新型的基本原理和特性，本实用新型不受上述实施方式限制，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还有各种变化和改变，这些变化和改变都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种光路校准工具，其特征在于，包括：

底座(1)，所述底座(1)可拆卸连接于工作台的上表面，激光设备的光路系统设置于所述工作台的上表面；

校准主体(2)，设置于所述底座(1)上，且所述校准主体(2)上具有校准区域(21)，所述校准区域(21)的中心具有圆孔结构(3)，所述圆孔结构(3)至所述底座(1)下表面的距离，等于所述激光设备的光路系统中的光学元件的光学中心至所述工作台的上表面的距离。

2.根据权利要求1所述的光路校准工具，其特征在于，所述校准主体(2)的表面具有经氧化处理形成的黑色涂层。

3.根据权利要求1所述的光路校准工具，其特征在于，所述校准区域(21)的形状为圆形，所述圆孔结构(3)位于所述校准区域(21)的圆心。

4.根据权利要求1所述的光路校准工具，其特征在于，所述校准区域(21)上设有十字校准条(211)，所述十字校准条(211)上设有刻度，所述圆孔结构(3)位于所述十字校准条(211)的中心。

5.根据权利要求1所述的光路校准工具，其特征在于，还包括定位销(4)，所述定位销(4)固定于所述底座(1)的底部，所述定位销(4)用于插设于所述工作台上的定位孔中。

6.根据权利要求1所述的光路校准工具，其特征在于，所述底座(1)和所述校准主体(2)两者中，一个上设有滑槽，另一个上设有滑块，所述滑块滑动设置于所述滑槽中，且所述滑块与所述滑槽过盈配合。

7.根据权利要求1所述的光路校准工具，其特征在于，还包括伸缩件，所述伸缩件固定于所述底座(1)上，所述校准主体(2)安装于所述伸缩件的伸缩端。

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