專利名稱：一種多波長激光器光路自動換鏡系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及激光器領(lǐng)域，具體涉及ー種多波長激光器光路自動換鏡系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
激光劃痕法是檢測涂層界面結(jié)合強(qiáng)度的ー種重要方法，常規(guī)的激光劃痕法檢測界面結(jié)合強(qiáng)度時(shí)常用單一波長的激光器，如中國發(fā)明專利號ZL02138511.4和ZL02138512. 2 公開了檢測界面結(jié)合強(qiáng)度的準(zhǔn)靜態(tài)和遠(yuǎn)紫外激光劃痕測量方法及裝置，單一波長的激光器僅適用于對該波長吸收率較高的薄膜系統(tǒng)，難以廣泛用于各種不同薄膜系統(tǒng)的加載；而現(xiàn)有的多窗ロ多波長激光器的光路自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)占用空間太大，使用起來不太方便，其定位系統(tǒng)也不太可靠。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種多波長激光器光路自動換鏡系統(tǒng)； 具體地講，涉及ー種具有三窗ロ輸出波長激光器的外光路系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)針對不同的薄膜系統(tǒng)的劃痕激光的波長及其光路系統(tǒng)的自動切換與選擇，以得到不同波長激光在試件表面形成的沖擊劃痕效果，從而適用于各種硬質(zhì)工具膜、裝飾功能膜、復(fù)合材料以及其它類型薄膜的界面工程結(jié)合強(qiáng)度檢測中的激光的劃痕。一種多波長激光器光路自動換鏡系統(tǒng)，所述系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)、激光器、自動換鏡系統(tǒng)、導(dǎo)光系統(tǒng)、工作臺和運(yùn)動控制卡組成。所述激光器是ー種能輸出3種不同波長激光的激光器，每ー種波長對應(yīng)一個(gè)輸出窗ロ。本實(shí)施例中是ー種電光調(diào)Q脈沖Nd =YAG固體激光器，三個(gè)窗ロ分別對應(yīng)1064nm、 532nm、355nm或266nm波長的輸出，使激光從每ー個(gè)波長相對應(yīng)的窗ロ輸出到自動換鏡系統(tǒng)。所述自動換鏡系統(tǒng)是由三個(gè)對應(yīng)激光器3種不同波長激光的激光光學(xué)鏡片支架、 齒輪、齒條、齒輪軸、箱體、導(dǎo)軌移動平臺、步進(jìn)電機(jī)、主動皮帶輪、從動皮帶輪和皮帶組成； 自動換鏡系統(tǒng)位于激光發(fā)生器前端，箱體頂部設(shè)有導(dǎo)軌，導(dǎo)軌移動平臺能沿導(dǎo)軌在與激光器發(fā)出的激光垂直的方向上來回移動，導(dǎo)軌移動平臺的底部齒條與齒輪嚙合，三個(gè)對應(yīng)激光器3種不同波長激光的激光光學(xué)鏡片支架安裝在導(dǎo)軌移動平臺上，相鄰激光光學(xué)鏡片支架之間的距離相等且等于相鄰輸出窗ロ間的距離，齒輪旋轉(zhuǎn)一周的周長等于激光器相鄰輸出窗ロ間的距離，齒輪與從動皮帶輪同齒輪軸，齒輪固定在齒輪軸上，從動皮帶輪安裝在齒輪軸上井能沿齒輪軸旋轉(zhuǎn)，齒輪軸的兩端安裝在箱體上，主動皮帶輪安裝在步進(jìn)電機(jī)輸出軸上，皮帶張緊在主動皮帶輪和從動皮帶輪上，整個(gè)自動換鏡系統(tǒng)安裝在箱體里面。所述三個(gè)對應(yīng)激光器3種不同波長激光的激光光學(xué)鏡片支架分別由3個(gè)對應(yīng)激光器3種不同波長激光的全反鏡和3個(gè)全反鏡支架組成，所述全反鏡支架能夠伸縮，調(diào)節(jié)全反鏡支架的高度可使全反鏡和激光輸出窗ロ位于同一水平面上。
所述導(dǎo)光系統(tǒng)由第一全反鏡、第二全反鏡和匯聚透鏡組成，激光依次通過第一全反鏡和第二全反鏡反射到匯聚透鏡，通過匯聚透鏡的激光直接作用在工作臺上面的エ件上。計(jì)算機(jī)控制激光器發(fā)出不同波長的激光，通過控制運(yùn)動控制卡控制激光光學(xué)鏡片支架的全反鏡支架折疊，控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動。激光器3種不同波長激光分別為1064nm波長激光，532nm波長激光和355nm或 266nm波長激光，由這3種不同波長激光分別對應(yīng)自動換鏡系統(tǒng)中的3種不同波長的全反
^Mi ο激光器從不同的輸出窗ロ發(fā)射出不同波長的激光，自動換鏡裝置通過步進(jìn)電機(jī)帶動主動皮帶輪的轉(zhuǎn)動，通過皮帶將運(yùn)動傳遞給從動皮帶輪，從動皮帶輪帶動齒輪轉(zhuǎn)動，齒輪齒條的嚙合使齒輪的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)化為導(dǎo)軌移動平臺的直線運(yùn)動，來帶動導(dǎo)軌移動平臺移動使得位于導(dǎo)軌移動平臺上的激光光學(xué)鏡片支架移動到與其波長相對應(yīng)的輸出窗ロ來改變激光的輸出方向，此時(shí)其他波長激光光學(xué)鏡片支架通過運(yùn)動卡的控制可以自動折疊起來，調(diào)節(jié)鏡片支架的高度使得鏡片和激光發(fā)射ロ位于同一水平面上，從而完成該換鏡系統(tǒng)的精確定位。導(dǎo)光系統(tǒng)將自動換鏡系統(tǒng)中反射的波長進(jìn)行反射和匯聚，最終反射到加工エ件上，來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的操作。實(shí)施本發(fā)明的有益效果對于多波長的脈沖激光沖擊加載系統(tǒng)中，其自動換鏡系統(tǒng)大大筒化了人工操作過程，且該自動換鏡系統(tǒng)采用齒輪齒條傳動，而齒輪齒條傳動穩(wěn)定性高，因此可靠性高，定位準(zhǔn)。同時(shí)采用直線型的導(dǎo)軌移動平臺，避免了原有的旋轉(zhuǎn)式移動系統(tǒng)，使操作起來更方便。


圖1 是本發(fā)明裝置整個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2 自動換鏡裝置結(jié)構(gòu)示意1.計(jì)算機(jī)2.激光器，3:1064nm波長激光光學(xué)鏡片支架，4:532nm波長激光光學(xué)鏡片支架，5 :355nm或波長激光光學(xué)鏡片支架，6 導(dǎo)軌移動平臺，7 主動皮帶輪，8 皮帯， 9 步進(jìn)電機(jī)，10 第一全反鏡，11 第二全反鏡，12 工作臺，13 匯聚透鏡，14 運(yùn)動控制卡， 15 從動皮帶輪，16 齒輪，17 齒輪軸，18 箱體，19 導(dǎo)軌，20 齒條。
具體實(shí)施例方式為了更好的說明本發(fā)明的ー種多波長自動換鏡系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)和實(shí)施細(xì)節(jié)，下面結(jié)合附圖和實(shí)施例做進(jìn)ー步闡述
本裝置由1064nm波長激光光學(xué)鏡片支架3、532nm波長激光光學(xué)鏡片支架4、355nm或沈6nm波長激光光學(xué)鏡片支架5、齒輪16、齒條20、導(dǎo)軌移動平臺6、步進(jìn)電機(jī)9、主動皮帶輪 7、從動皮帶輪15、皮帶8、齒輪軸17和頂部設(shè)有導(dǎo)軌20的箱體18組成；步進(jìn)電機(jī)9帶動主動皮帶輪7轉(zhuǎn)動，皮帶8通過主動皮帶輪7的轉(zhuǎn)動帶動從動皮帶輪15的轉(zhuǎn)動，然后帶動齒輪16的轉(zhuǎn)動，齒輪軸17的兩端安裝在箱體18上，而激光光學(xué)鏡片支架(3、4、5)也分別安裝在導(dǎo)軌移動平臺6上，齒輪16和齒條20的嚙合使齒輪16的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)化為導(dǎo)軌移動平臺6的移動來控制光路系統(tǒng)的自動切換與選擇。其具體實(shí)施過程如下 一、1064nm波長輸出方案
如圖1是本發(fā)明裝置整個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為自動換鏡裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，激光器2在計(jì)算機(jī)1的控制下從激光器2窗ロ c輸出1064nm波長的激光，與其相對應(yīng)的1064nm 波長激光光學(xué)鏡片支架3由自動換鏡裝置通過步進(jìn)電機(jī)9帶動主動皮帶輪7的轉(zhuǎn)動，步進(jìn)電機(jī)9由運(yùn)動控制卡14控制，通過皮帶8將運(yùn)動傳遞給從動皮帶輪15，從動皮帶輪15帶動齒輪16轉(zhuǎn)動，齒輪軸17的兩端安裝在箱體18上，齒輪16和齒條20的嚙合使齒輪16的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)化為導(dǎo)軌移動平臺6沿導(dǎo)軌19的直線運(yùn)動，來帶動導(dǎo)軌移動平臺6自動移動到與激光窗ロ C輸出1064nm波長的激光相對應(yīng)的1064nm波長激光光學(xué)鏡片支架3位置來改變激光的輸出方向，此時(shí)532nm波長激光光學(xué)鏡片支架4和355nm或266nm波長激光光學(xué)鏡片支架5通過運(yùn)動控制卡14的控制可以自動折疊起來，調(diào)節(jié)光學(xué)鏡片支架的高度可使鏡片和激光發(fā)射ロ位于同一水平面上，從而完成該換鏡系統(tǒng)的精確定位，經(jīng)過1064nm波長激光光學(xué)鏡片支架3光學(xué)鏡片反射出的激光到達(dá)第一全反鏡10，經(jīng)過第一全反鏡10反射再次改變激光的輸出方向，到達(dá)第二全反鏡11的鏡面上，然后，經(jīng)過第二全反射鏡11的激光束偏轉(zhuǎn)到達(dá)匯聚透鏡13鏡面上，然后經(jīng)過匯聚透鏡13的匯聚作用，使激光束在試件表面匯聚成ー個(gè)很小的斑點(diǎn)，可以通過改變匯聚透鏡13和工作臺12之間的距離來改變光班的大小，從而得到實(shí)驗(yàn)所需的效果。ニ、532nm波長輸出方案
激光器2在計(jì)算機(jī)1的控制下從激光器2窗ロ b輸出532nm波長的激光，與其相對應(yīng)的 532nm波長激光光學(xué)鏡片支架4由自動換鏡裝置通過步進(jìn)電機(jī)9帶動主動皮帶輪7的轉(zhuǎn)動， 通過皮帶8將運(yùn)動傳遞給從動皮帶輪15，從動皮帶輪15帶動齒輪16的轉(zhuǎn)動，齒輪16和齒條20的嚙合使齒輪16的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)化為導(dǎo)軌移動平臺6沿導(dǎo)軌19的直線運(yùn)動，并使齒輪旋轉(zhuǎn)兩周剛好使532nm波長激光光學(xué)鏡片支架4與532nm波長的激光輸出窗ロ b相對應(yīng)，此時(shí) 1064nm波長激光光學(xué)鏡片支架3和355nm或波長激光光學(xué)鏡片支架5通過運(yùn)動控制卡14的控制可以自動折疊起來，起到保護(hù)作用，并調(diào)節(jié)光學(xué)鏡片支架的高度可使鏡片和激光發(fā)射ロ位于同一水平面上，從而完成該換鏡系統(tǒng)的精確定位，其他的實(shí)施過程與1064nm 波長輸出方案基本相同，具體實(shí)施過程可以參照實(shí)施方案一。三、355nm或波長輸出方案
激光器2在計(jì)算機(jī)1的控制下從激光器2窗ロ a輸出355nm或266nm波長的激光，與其相對應(yīng)的355nm或沈6nm波長激光光學(xué)鏡片支架5由自動換鏡裝置通過步進(jìn)電機(jī)9帶動主動皮帶輪7的轉(zhuǎn)動，通過皮帶8將運(yùn)動傳遞給從動皮帶輪15，從動皮帶輪15帶動齒輪16 轉(zhuǎn)動，齒輪16和齒條20的嚙合使齒輪16的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)化為導(dǎo)軌移動平臺6沿導(dǎo)軌19的直線運(yùn)動，并使齒輪旋轉(zhuǎn)四周剛好使355nm或波長激光光學(xué)鏡片支架5與355nm或波長的激光輸出窗ロ a相對應(yīng)，此時(shí)1064nm波長激光光學(xué)鏡片支架3和532nm波長激光光學(xué)鏡片支架4通過運(yùn)動控制卡14的控制可以自動折疊起來，起到保護(hù)作用，并調(diào)節(jié)光學(xué)鏡片支架的高度可使鏡片和激光發(fā)射ロ位于同一水平面上，從而完成該換鏡系統(tǒng)的精確定位， 其他的實(shí)施過程與1064nm波長輸出方案基本相同，具體實(shí)施過程可以參照實(shí)施方案一。本發(fā)明裝置通過光路系統(tǒng)的自動切換與選擇大大筒化了人工操作過程，使操作起
5來更方便，從而適用于各種硬質(zhì)工具膜、裝飾功能膜、復(fù)合材料以及其它類型薄膜的界面ェ 程結(jié)合強(qiáng)度檢測中的激光的劃痕。
權(quán)利要求
1.一種多波長激光器光路自動換鏡系統(tǒng)，所述系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)、激光器、自動換鏡系統(tǒng)、 導(dǎo)光系統(tǒng)、工作臺和運(yùn)動控制卡組成，所述激光器是ー種能輸出3種不同波長激光的激光器，每ー種波長對應(yīng)ー個(gè)輸出窗ロ，其特征在于所述自動換鏡系統(tǒng)位于激光發(fā)生器前端， 由三個(gè)對應(yīng)激光器3種不同波長激光的激光光學(xué)鏡片支架、齒輪、齒條、齒輪軸、箱體、導(dǎo)軌移動平臺、步進(jìn)電機(jī)、主動皮帶輪、從動皮帶輪和皮帶組成；箱體頂部設(shè)有導(dǎo)軌，導(dǎo)軌移動平臺能沿導(dǎo)軌在與激光器發(fā)出的激光垂直的方向上來回移動，導(dǎo)軌移動平臺的底部齒條與齒輪嚙合，三個(gè)對應(yīng)激光器3種不同波長激光的激光光學(xué)鏡片支架安裝在導(dǎo)軌移動平臺上， 相鄰激光光學(xué)鏡片支架之間的距離相等且等于相鄰輸出窗ロ間的距離，齒輪旋轉(zhuǎn)一周的周長等于激光器相鄰輸出窗ロ間的距離，齒輪與從動皮帶輪同齒輪軸，齒輪固定在齒輪軸上， 從動皮帶輪安裝在齒輪軸上井能沿齒輪軸旋轉(zhuǎn)，齒輪軸的兩端安裝在箱體上，主動皮帶輪安裝在步進(jìn)電機(jī)輸出軸上，皮帶張緊在主動皮帶輪和從動皮帶輪上，整個(gè)自動換鏡系統(tǒng)安裝在箱體里面。
2.如權(quán)利要求1所述的ー種多波長激光器光路自動換鏡系統(tǒng)，其特征在于所述三個(gè)對應(yīng)激光器3種不同波長激光的激光光學(xué)鏡片支架分別由3個(gè)對應(yīng)激光器3種不同波長激光的全反鏡和3個(gè)全反鏡支架組成，所述全反鏡支架能夠伸縮，調(diào)節(jié)全反鏡支架的高度可使全反鏡和激光輸出窗ロ位于同一水平面上。
3.如權(quán)利要求1所述的ー種多波長激光器光路自動換鏡系統(tǒng)，其特征在于所述導(dǎo)光系統(tǒng)由第一全反鏡、第二全反鏡和匯聚透鏡組成，激光依次通過第一全反鏡和第二全反鏡反射到匯聚透鏡，通過匯聚透鏡的激光直接作用在工作臺上面的エ件上。
4.如權(quán)利要求1所述的ー種多波長激光器光路自動換鏡系統(tǒng)，其特征在于計(jì)算機(jī)控制激光器發(fā)出不同波長的激光，通過控制運(yùn)動控制卡控制激光光學(xué)鏡片支架的全反鏡支架折疊，控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動。
全文摘要
本發(fā)明涉及激光器領(lǐng)域，具體涉及一種多波長激光器光路自動換鏡系統(tǒng)。激光器從不同的輸出窗口發(fā)射出不同波長的激光，自動換鏡裝置通過步進(jìn)電機(jī)帶動主動皮帶輪的轉(zhuǎn)動，通過皮帶將運(yùn)動傳遞給從動皮帶輪，從動皮帶輪帶動齒輪轉(zhuǎn)動，齒輪齒條的嚙合使齒輪的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)化為導(dǎo)軌移動平臺的直線運(yùn)動，來帶動導(dǎo)軌移動平臺移動使得位于導(dǎo)軌移動平臺上的激光光學(xué)鏡片支架移動到與其波長相對應(yīng)的輸出窗口來改變激光的輸出方向，此時(shí)其他波長激光光學(xué)鏡片支架通過運(yùn)動卡的控制可以自動折疊起來，調(diào)節(jié)鏡片支架的高度使得鏡片和激光發(fā)射口位于同一水平面上，從而完成該換鏡系統(tǒng)的精確定位。本發(fā)明可靠性高，定位準(zhǔn)，操作起來更方便。
文檔編號B23K26/06GK102539322SQ20121000127
公開日2012年7月4日 申請日期2012年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月5日
發(fā)明者馮愛新, 施芬, 曹宇鵬, 李彬, 王俊偉, 韓振春, 顧永玉 申請人:江蘇大學(xué)