CN2535181Y - 一种用于激光加工的同轴观察与显示装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种激光接、加工特别是打孔设备上观察、显示、测量的装置。本实用新型的技术方案在摄像物镜与转像物镜间有一分光棱镜。分光棱镜一侧是分划板、发光二极管，另一侧有五角棱镜、显微物镜、反射镜和显微目镜。反射镜方向可调，显微目镜基座的法兰盘上有紧固螺钉，用以调整显微目镜与显微物镜的同轴度。分划板系暗背景亮线条，采用一发光二极管照明。显示部分、观察部分都与激光同轴，光轴垂直于工作表面。采用一进二出的光纤传光束对工件照明。光纤的一支呈环形，安装在聚焦镜下部，从上向下照明工件。另一支端面出光，经过聚光镜从下向上照明工件。

Description

一种用于激光加工的同轴观察与显示装置

技术领域

本实用新型涉及激光加工观察显示装置，具体地说是采用显示和观察两部分来完成定位、加工过程的监视和加工要素形成后的在线测量。

背景技术

在以往的解决方法中，显示采用同轴显测系统来实现，有的显测系统(如一种用于激光加工的同轴显示、定位、测量光学变倍装置)较好地解决了显示、定位与在线测量的问题。然而这类系统的分划板采用亮背景、暗线条，刻线遮蔽了被显示、测量对象；分划板的照度受通光孔径、物体亮度的影响，显得不清晰。观察往往借助显微镜(如体视显微镜)来实现。然而这种观察不是同轴观察，是倾斜的，不能反映实形。观察效果与显示器上的不一致。

发明内容

本实用新型提供了一种同轴观察、显示装置，无论是观察部分、显示部分都与激光是同轴的，观察、显示的像反映了物体实形。本实用新型的目的是解决刻线遮蔽目标、分划板照度不良、观察效果与显示效果不一致等问题。

实现本实用新型的具体技术方案是：提供的激光加工同轴观察与显示装置，它至少包括转像物镜、摄像物镜、聚焦物镜、显微目镜、反射镜、显微物镜、五角棱镜、分光棱镜、分划板、发光二极管、传光光纤、法兰盘等组成，其中，

a.显示部分由转像物镜、摄像物镜、聚焦物镜组成；

b.观察部分由显微目镜、反射镜、显微物镜和五角棱镜组成；

c.显示部分与观察部分由一分光棱镜使之构成同轴；

d.显示与观察有公共使用的分划板和工件照明的一进二出传光光纤。

在所述的显示部分中转像物镜与摄像物镜分别位于分光棱镜上、下方，摄像物镜与聚焦物镜构成对称结构；在观察部分中有一支五角棱镜和一片反射镜；在同轴部分由分光棱镜分像和合像，观察部分与分划板位于分光棱镜的左右两侧；另外，同轴部分的光轴与激光同轴，且与工件表面垂直；所述的分划板是暗背景亮线条，其后有一发光二极管供照明；在一进二出传光光纤的二出中的一支为环形传光束，并套在聚焦物镜的下部、工件的上方，另一支为端面出光光纤，并配有聚光镜和反光镜；在反射镜基座上有两颗调节螺钉，四支弹簧和一枚钢球，以便调整角度。同时，在显微目镜的法兰盘上有调节螺钉和防松螺母。

本实用新型摄像物镜与聚焦物镜构成对称结构，将工件表面按1∶1的比例成像在分划面的镜像处。工件像与分划面经过分光棱镜分成两路。一路经转像物镜成像在CCD摄像机的靶面上，在监视器的屏幕上显示出来；另一路经过五角棱镜、显微物镜、反光镜，利用显微目镜，进行观察。本实用新型采用冷光源照明，其亮度连续可调。光源经一进二出光纤分成二支。一支端面出光，从工件下部向上照明。当孔打穿时，光即透过工件。另一支设计成一光环，光环套在聚焦镜的下部，并随聚焦镜升降，均匀地照射在工件表面。

本实用新型由于采用了暗背景亮线条的分划板，因此分划线不会遮蔽工件的象。分划板采用专门的光源照明，所以无论环境光线、工件亮度如何都能得到照度满意、线条清晰的显示、观察范围。在本系统中，工件表面、分划面都垂直于显示、观察部分的光轴，因此得到的像是正投影，反映了物体实形。本实用新型系的优越性在于：由于采用了一五角棱镜，使得无论是分划板，还是工件，进入CCD摄象机与显微系统的像的奇偶性都一致，所以进入二者的目标都不存在镜像产生的空间坐标系统的不一致，从两种光路观察的效果是一致的，而且显微部分还能直观地看到物体地颜色。由于在聚焦镜下方装有一环形光源，使得对工件的照明相当于同轴照明，因此工件被显示、观察得更清楚。

附图说明

图1是同轴观察、显示部分工作位置结构示图。

图2是同轴观察、显示部分的右视图。

图3是分划板在监视器上的显示状态图。

图4是同轴观察、显示部分沿A-A线的剖面。

图5是同轴观察、显示部分沿B-B线的剖面。

图6是反射镜28座沿C-C线的剖视图。

图7是反射镜28座的K向视图。

下面结合附图详细说明本实用新型提出的结构及工作原理。同轴观察、显示部分由转像物镜5、分光棱镜6、分划板7、发光二极管8、摄像物镜13、显微目镜25、反射镜28、显微物镜30、五角棱镜31及其相应的机械结构组成。摄像物镜13与聚焦物镜14构成对称结构。

调整光路时，将激光调至与显示、观察系统同轴。激光经45反射镜11反射进入聚焦镜14，会聚在工件16表面进行加工。

工件表面、激光与工件相互作用产生的光点经过聚焦物镜14、摄像物镜13成像在分光棱镜6下方、分划板7的镜像处。然后透过分光棱镜6经转像物镜5成像在CCD摄像机1的靶面上，显示在监视器的屏幕上。同时分划板7经分光棱镜6反射也进入转像物镜5。对转像物镜5来说，由于分划板7与工件16、光点经聚焦镜14、摄像物镜13的像的物距相同，因此分划板7经转像物镜5、CCD摄像机1后的像与工件16、光点的像重合，一同显示在监视器的屏幕上。同样，工件16表面、光点经分光棱镜6反射、分划板7透过分光棱镜6一同经过五角棱镜31、显微物镜30、反射镜28成像在同一平面上，通过显微目镜25被观察。由于摄像物镜13与聚焦物镜14是对称结构，工件16的像被1∶1地重合在分划面上，故无论通过监视器，还是显微目镜25都能直接测量加工要素的大小。

分划板7为暗背景亮线条，不会遮蔽目标，其后用发光二极管8作光源照明。因此分划板7、视场内无论何时都照度均匀，不受工件16表面亮度的限制。

由于显示、观察系统与激光同轴，都垂直于工件表面，因此显示、观察的像都反映加工要素的实形。对于分划板7而言，在分划板7至监视器的光路中，其经过一次反射；在分划板7至显微目镜25的光路中，其经过三次反射。对工件16来说，在工件16至监视器的光路中，没有反射镜；在工件16至显微目镜25的光路中，则经过了四次反射。因此无论分划板7还是工件16，在监视器屏幕上的显示与用显微目镜25观察都不存在镜像产生的空间坐标系统的不同。

反射镜28基座中有一个滚珠34、四支弹簧33和两颗调节螺钉32。调整螺钉32，即调节了反射镜28的方向，用以调整经过反射镜28的出射光线与显微目镜25同轴。显微目镜座的法兰盘21上装有紧固螺钉23和调节螺钉26。紧固螺钉23用以装配显微目镜25。调节螺钉26用以调整显微目镜25的方向，使其与显微物镜30同轴。调整时，松开紧固螺钉23，松开螺母27，再调整调节螺钉26。调整好后，拧紧紧固螺钉23，同时拧紧螺母27，以防松。

具体实施方式

本实用新型采用冷光源、经过一进二出传光光纤，分别从上、下两个方向对工件16照明。在工件16上方，实施中把光纤设计成一环形传光束15。它套在聚焦镜14的下部，工件16之上。由于不受任何物体遮挡，又呈环状照射，因此照明均匀。光纤的另一支18为端面出光，经过聚焦镜19、反光镜20，穿过夹具17中央的孔从下面照明工件16。当工件16被激光打穿时，穿过工件16的亮斑立即在监视器的屏幕上、显微目镜25内出现，告诉人们孔已打穿。由于冷光源功率可调，因此可获得令人满意的照明效果。

Claims (9)

1、一种用于激光加工的同轴观察与显示装置，它至少包括转像物镜、摄像物镜、聚焦物镜、显微目镜、反射镜、显微物镜、五角棱镜、分光棱镜、分划板、发光二极管、传光光纤、法兰盘等组成，其特征在于具体结构是：

a.显示部分由转像物镜5、摄像物镜13、聚焦物镜14组成；

b.观察部分由显微目镜25、反射镜28、显微物镜30和五角棱镜31组成；

c.显示部分与观察部分由一分光棱镜6使之构成同轴；

d.显示与观察有公共使用的分划板7和工件16照明的一进二出传光光纤。

2、根据权利要求1所述的一种用于激光加工的同轴观察与显示装置，其特征是转像物镜5与摄像物镜13分别位于分光棱镜6上、下方，摄像物镜13与聚焦物镜14构成对称结构。

3、根据权利要求1所述的一种用于激光加工的同轴观察与显示装置，其特征是观察部分中有一支五角棱镜31和一片反射镜28。

4、根据权利要求1所述的一种用于激光加工的同轴观察与显示装置，其特征是同轴部分由分光棱镜6分像和合像，观察部分与分划板7位于分光棱镜6的左右两侧。

5、根据权利要求1所述的一种用于激光加工的同轴观察与显示装置，其特征是同轴部分的光轴与激光同轴，且与工件16表面垂直。

6、根据权利要求1所述的一种用于激光加工的同轴观察与显示装置，其特征是分划板7是暗背景亮线条，其后有一发光二极管8照明。

7、根据权利要求1所述的一种用于激光加工的同轴观察与显示装置，其特征是一进二出传光光纤，二出中的一支为环形传光束15，套在聚焦物镜14的下部、工件16的上方；另一支端面出光光纤18，并配有聚光镜19和反光镜20。

8、根据权利要求1所述的一种用于激光加工的同轴观察与显示装置，其特征是反射镜28基座上有两颗调节螺钉32，四支弹簧33和一枚钢球34。

9、根据权利要求1所述的一种用于激光加工的同轴观察与显示装置，其特征是显微目镜25基座的法兰盘21上有调节螺钉26和防松螺母27。

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