專利名稱：激光加工機(jī)光學(xué)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種激光光學(xué)裝置，具體地說(shuō)是一種激光加工機(jī)光學(xué)裝置。
背景技術(shù)：
眾所周知，激光廣泛地應(yīng)用于打孔、焊接、切割各熱處理等機(jī)加工范疇。激光加工機(jī)光學(xué)裝置根據(jù)需要，可讓激光束發(fā)散或聚集或整形，使之符合設(shè)計(jì)指示。目前市場(chǎng)上所銷售的各種激光加工機(jī)的光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)器件及其組合順序如下半導(dǎo)體激光棒—全反介質(zhì)膜片—晶體激光棒—半透半反介質(zhì)膜片-45°全反反光光鏡—聚焦物鏡一工件，工件位于聚焦物鏡與其焦點(diǎn)之間，激光器振蕩所產(chǎn)生的激光束是高斯束，它經(jīng)透鏡聚焦之后，其能量在透鏡焦點(diǎn)上按高斯分布，在光軸軸心能量很強(qiáng)，當(dāng)偏離光軸時(shí)，能量分布急劇衰減，就激光打孔、激光切割加工而言，工件應(yīng)位于透鏡的焦點(diǎn)上；就激光焊接而方，則要求能量分布均勻，工件就得酌情偏離焦點(diǎn)，由于激光作用于工件上的焊接點(diǎn)必然小于激光光束的直徑，而被焊接的質(zhì)量有一定深度的要求，因而就有能量被工件吸收，為了彌補(bǔ)這一損失，工作只有配置在聚焦透鏡與其焦點(diǎn)之間，這是需解決的難題之一。第二，由于激光加工是微型加工、加工點(diǎn)的直徑可能只有0.1毫米的量級(jí)，因此，對(duì)工件的準(zhǔn)確位亦必須作為重要的技術(shù)指標(biāo)之一。第三，對(duì)于激光微型加工而方，還要求有較高的放大系數(shù)，以達(dá)到較好的觀察監(jiān)視效果。因此，設(shè)計(jì)一種不可變焦距的物鏡；有助于工件準(zhǔn)確定位的照明設(shè)施和高倍放大系數(shù)閉路電視學(xué)裝置是研制本技術(shù)方案的出發(fā)點(diǎn)。據(jù)申請(qǐng)人所悉，目前尚無(wú)與此相同的技術(shù)內(nèi)容向社會(huì)公眾披露，亦無(wú)類同的技術(shù)方案向中國(guó)專利局提出申請(qǐng)，市場(chǎng)上也未發(fā)現(xiàn)有此類產(chǎn)品銷售或?yàn)槿藗兯褂谩?br>
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種激光加工工效高、工作定位準(zhǔn)確和便于觀察監(jiān)視的激光加工機(jī)光學(xué)裝置，以彌補(bǔ)現(xiàn)有產(chǎn)品的不足。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案是它包括半導(dǎo)體激光棒(1)、全反介質(zhì)膜片(2)、晶體激光棒(3)、半透半反介質(zhì)膜片(4)組成的諧振腔，激光45°全反射鏡(13)，聚焦物鏡(14)，工件(15)構(gòu)成的激光加工機(jī)光學(xué)器件；半透半反鏡(6)、會(huì)聚透鏡(10)、發(fā)散透鏡(7)、十字絲分劃板(9)和攝像機(jī)靶面(8)構(gòu)成的激光加工機(jī)閉路電視光學(xué)器件；由光源(12)、聚光鏡(11)、半透半反鏡(6)、激光45°全反反射鏡(13)、取焦物鏡(14)和工件(15)構(gòu)成的照明設(shè)施的光學(xué)器件；其特征是在激光加工的光學(xué)器件中的配有一擴(kuò)束鏡(5)并按以下順序排列；半導(dǎo)體激光棒(1)——全反介膜片(2)——晶體激光棒(3)——半透半反介質(zhì)膜片——擴(kuò)束鏡(5)——激光45°全反反射鏡——聚焦物鏡——工件(15)。激光加工機(jī)閉路電視的光器件按以下順序排列工件(15)——聚焦物鏡(14)——激光45°全反反射鏡(13)——半透半反鏡(6)——會(huì)聚透鏡(10)——發(fā)散透鏡(7)——十字絲分劃板(9)——攝像機(jī)靶面(8)；激光加工機(jī)的照明設(shè)施的光學(xué)器件按以順序排列光源(12)——聚光鏡(11)——半透半反鏡(6)——激光45°全反反射鏡(13)——聚焦物鏡(14)——工件(15)本實(shí)用新型具有以下的優(yōu)點(diǎn)放大系數(shù)高，便于觀察；精度高，便于對(duì)準(zhǔn)；零部件少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；改善了工作環(huán)境，提高了光學(xué)器件的工作壽命。為激光加工機(jī)設(shè)計(jì)了一套高性價(jià)比的光學(xué)裝置。


圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖具體實(shí)施方式
下面參照附圖并結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本新用新型作進(jìn)一步說(shuō)明圖1中各零部件的定義如下1—半導(dǎo)體激光棒，它發(fā)出的紅色可見(jiàn)光。2—全反介質(zhì)膜片。3—YAG晶體激光棒，它發(fā)出的為不可見(jiàn)光，與半導(dǎo)體激光棒的光軸相重合。4—半透半反介質(zhì)膜片，以晶體激光棒為中心與全反介質(zhì)膜片介質(zhì)呈對(duì)稱分布，它與全反介質(zhì)膜片，晶體激光棒構(gòu)成諧振腔。5—擴(kuò)束鏡，位于揩振腔的輸出方，與晶體激光棒的光軸相重疊。6—半透半反鏡，位于激光加工機(jī)閉路電視光路與照明設(shè)施光路的交叉。7—發(fā)散透鏡，配置在閉路電視光學(xué)器件的光路上。8—攝像機(jī)靶面。9—十字絲分劃板，靶面與劃板相鄰緊貼在一起，它們的中點(diǎn)經(jīng)過(guò)激光加工機(jī)閉路電視學(xué)器件的光路中心線。10—會(huì)聚透鏡，置于半透半反鏡與發(fā)散透鏡之間，閉路電視學(xué)器件的光軸穿過(guò)其中心。11—聚光鏡，位于半透半反鏡的45°入射線上，聚光鏡的中心被入射線穿過(guò)。12—光源，其光軸穿過(guò)聚光鏡和半透鏡的中心，半鏡半反鏡、聚光鏡和光源構(gòu)成照明設(shè)施的光學(xué)器件。13—激光45°全反反射鏡，配置在激光加工機(jī)光學(xué)器件光路與閉路電視學(xué)器件的光軸想重合。15—工件，系激光加工機(jī)中被加工的工件，其中心位于光軸上。
根據(jù)上述技術(shù)方案，申請(qǐng)人認(rèn)為一種典型的實(shí)施例的有關(guān)參數(shù)如下激光加工機(jī)有關(guān)光學(xué)器件的參數(shù)

本光學(xué)系統(tǒng)的激光晶體直徑為6毫米，激光為平行入射，光學(xué)器件合成焦距為33.71毫米，焦點(diǎn)像距為99.91毫米，出射孔徑角為0.8898弧度，當(dāng)焊點(diǎn)直徑為0.6毫米時(shí)工作表面到焦點(diǎn)的距離為3.37毫米，此時(shí)工件的工作距離為99.91-3.37＝96.54毫米。96.54毫米即為閉路電視光學(xué)器件的物距。
激光加工機(jī)閉路電視光學(xué)器件的有關(guān)參數(shù)如下

閉路電視光學(xué)器件物距為96.54毫米，物方視場(chǎng)直徑5毫米，入射孔徑角0.05弧度，其像方視場(chǎng)直徑為9.84毫米，出射孔徑角0.025407弧度，其放大率為1.98倍，由于閉路電視裝置本身具有30倍放大倍率，因而總的倍率為59.4倍，對(duì)于直徑0.6毫米的焊接點(diǎn)它在電視屏上為直徑35.64毫米。
照明設(shè)施的光學(xué)器件的有關(guān)參數(shù)如下

燈絲成像于聚焦物鏡頂下方120毫米處，光源位于距聚光鏡右側(cè)11.03毫米。以上有關(guān)長(zhǎng)度單位為毫米。
本激光加工機(jī)光學(xué)裝置的工作過(guò)程如下YAG晶體激光棒被半導(dǎo)體激光棒發(fā)出的紅色可見(jiàn)光激發(fā)，而發(fā)出不可見(jiàn)光，在全反介質(zhì)膜片與半透半反介質(zhì)膜片之間產(chǎn)生光諧振，并經(jīng)后者輸出，再經(jīng)擴(kuò)束鏡、激光45°全反反射鏡、聚焦物鏡后到達(dá)工件的表面上，對(duì)工件進(jìn)行加工。被照亮的工件上的可見(jiàn)光經(jīng)聚焦物鏡、激光45°全反反射鏡后透射，再經(jīng)半透半反鏡、會(huì)聚透鏡、發(fā)散透鏡后成像于十字絲分劃板的后表面上，它與攝像機(jī)靶面相貼合。半導(dǎo)體激光棒所發(fā)出的紅光經(jīng)過(guò)YAG晶體激光棒后以同樣的光路照在工件上，其上可觀察到半導(dǎo)體激光的紅點(diǎn)，達(dá)到對(duì)準(zhǔn)的目的，借助于人眼以直接觀察對(duì)準(zhǔn)。本加工機(jī)的照明設(shè)施由光源發(fā)出可見(jiàn)光經(jīng)聚光鏡、半透半反鏡、激光45°全反反射鏡、聚焦物鏡照射在工件上。由于本設(shè)計(jì)方案增設(shè)了擴(kuò)束鏡、攝像機(jī)靶面無(wú)需改變，與目前市場(chǎng)所用的雙目鏡、雙物鏡相比較則大為簡(jiǎn)化了閉路電視光路的光學(xué)零件合機(jī)械零件的餓數(shù)量。本實(shí)施例中，選用閉路電視的靶面為三分之一英寸，攝像機(jī)為10英寸，所以閉路電視自身的放大率為30倍，而光學(xué)系統(tǒng)的放大率為2倍，總放大率為60倍，這樣的技術(shù)指標(biāo)在設(shè)計(jì)合工藝上是易實(shí)現(xiàn)的。本裝置觀察方便，精確度高。同時(shí)，由于在激光加工的光學(xué)器件中增置了擴(kuò)束鏡，因而使工件到聚焦物鏡的距離增長(zhǎng)；激光焊接點(diǎn)的大小又是可變的，這樣在金屬熱處理加工過(guò)程中；對(duì)聚焦物鏡的保護(hù)是有益處的。
權(quán)利要求1.一種激光加工機(jī)光學(xué)裝置，它包括半導(dǎo)體激光棒(1)、全反介質(zhì)膜片(2)、晶體激光棒(3)、半透半反介質(zhì)膜片(4)組成的諧振腔，激光45°全反射鏡(13)，聚焦物鏡(14)，工件(15)構(gòu)成的激光加工機(jī)光學(xué)器件；半透半反鏡(6)、會(huì)聚透鏡(10)、發(fā)散透鏡(7)、十字絲分劃板(9)和攝像機(jī)靶面(8)構(gòu)成的激光加工機(jī)閉路電視光學(xué)器件；由光源(12)、聚光鏡(11)、半透半反鏡(6)、激光45°全反反射鏡(13)、取焦物鏡(14)和工件(15)構(gòu)成的照明設(shè)施的光學(xué)器件；其特征是在激光加工的光學(xué)器件中的配有一擴(kuò)束鏡(5)并按以下順序排列；半導(dǎo)體激光棒(1)——全反介膜片(2)——晶體激光棒(3)——半透半反介質(zhì)膜片——擴(kuò)束鏡(5)——激光45°全反反射鏡——聚焦物鏡——工件(15)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光加工機(jī)光學(xué)裝置，其特征是激光加工機(jī)閉路電視的光器件按以下順序排列工件(15)——聚焦物鏡(14)——激光45°全反反射鏡(13)——半透半反鏡(6)——會(huì)聚透鏡(10)——發(fā)散透鏡(7)——十字絲分劃板(9)——攝像機(jī)靶面(8)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光加工機(jī)光學(xué)裝置，其特征是激光加工機(jī)的照明設(shè)施的光學(xué)器件按以順序排列光源(12)——聚光鏡(11)——半透半反鏡(6)——激光45°全反反射鏡(13)——聚焦物鏡(14)——工件(15)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種激光光學(xué)裝置，其特征是在激光加工的光學(xué)器件中的配有一擴(kuò)束鏡(5)并按以下順序排列；半導(dǎo)體激光棒(1)—全反介膜片(2)—晶體激光棒(3)—半透半反介質(zhì)膜片—擴(kuò)束鏡(5)—激光45°全反反射鏡—聚焦物鏡—工件(15)。本實(shí)用新型具有以下的優(yōu)點(diǎn)放大系數(shù)高，便于觀察；精度高，便于對(duì)準(zhǔn)；零部件少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；改善了工作環(huán)境，提高了光學(xué)器件的工作壽命，是一種高性價(jià)的激光加工機(jī)光學(xué)裝置。
文檔編號(hào)B23K26/073GK2712530SQ200420064850
公開(kāi)日2005年7月27日 申請(qǐng)日期2004年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月3日
發(fā)明者王佛性 申請(qǐng)人:武漢華中激光產(chǎn)業(yè)有限公司