激光焦點精密定位裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種激光焦點精密定位裝置，由激光發(fā)生器、透鏡、動態(tài)反射鏡及工作臺組成，在工作臺的臺面上設(shè)置有一個或多個斜臺標(biāo)定板，由激光發(fā)生器發(fā)出的光束經(jīng)透鏡后出射至動態(tài)反射鏡上，經(jīng)動態(tài)反射鏡反射的光束掃射在各斜臺標(biāo)定板的斜面上。本實用新型根據(jù)激光投影斑的行走特性，在定位裝置工作臺上設(shè)置了測量用的斜臺標(biāo)定板，使得激光在其傾斜表面行走時，留下行走線路，這樣就可以在激光留下的線路上找到焦點，之后根據(jù)其焦點坐標(biāo)的對比值，即可判定焦點的精確坐標(biāo)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果是可以在測試焦點坐標(biāo)的同時方便地區(qū)分正焦點和虛點，操作簡單，便于實地應(yīng)用，結(jié)論客觀、準(zhǔn)確。
【專利說明】激光焦點精密定位裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于激光器應(yīng)用【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種激光器激光束焦點的檢測裝置，特別是一種可使激光器激光束焦點在三維空間快速精密定位的激光焦點精密定位裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前在激光應(yīng)用行業(yè)中，對于激光調(diào)焦工作普遍采用的方式都是單純依靠調(diào)試者個人主觀的工作經(jīng)驗對激光束焦距進(jìn)行目測后對相關(guān)參數(shù)調(diào)整而完成，因此，調(diào)試者自身的工作經(jīng)驗、個人的技術(shù)素質(zhì)、當(dāng)時的工作環(huán)境、主觀判斷完成對參數(shù)進(jìn)行調(diào)整等因素，均成為激光調(diào)焦工作的依據(jù)。由于這樣的方式存在很多不確定因素，從而使得最終得到的焦距參數(shù)并不客觀真實，如圖1所示。在這些不確定因素下得到的焦距，往往使實體模型表現(xiàn)出精度無法達(dá)到、堆疊出現(xiàn)錯層、無法連續(xù)堆疊以及與原型數(shù)據(jù)背離等現(xiàn)象。因此需要重復(fù)進(jìn)行激光調(diào)焦工作，來完成正常制作。
[0003]在本實用新型提出之前，已為公知的激光束焦點精確獲取方式有以下幾種:a)、計算法，即根據(jù)變焦鏡的曲率算出理論焦點距離的方法，這種方法由于在后期的安裝過程中有諸多的變量，致使焦點的獲取產(chǎn)生不確定因素，另外需配套的相關(guān)檢測儀器繁復(fù)，不易攜帶去現(xiàn)場調(diào)試，而且對調(diào)制人員的要求較高(必須經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn))；b)、逼近法，即用檢測激光功率的法則，檢測出激光實際焦距的方法，這種方法在實際應(yīng)用中存在有調(diào)試周期長、對二次儀表要求高、對現(xiàn)場供電系統(tǒng)的恒壓要求苛刻以及焦點檢測坐標(biāo)不確定等問題；c)、光柵干涉法，即通過獲取焦點投影得到焦點的方法，這種方法采用的設(shè)備需廠家專業(yè)人員調(diào)試，而且產(chǎn)生的費用較大，從經(jīng)濟(jì)成本角度考慮，不適合企業(yè)使用；d)、反求法，即通過制作和利用測量標(biāo)準(zhǔn)件的平均測量值+系數(shù)增減值確定焦點的方法，其獲取步驟是先制作一個用于測量的標(biāo)準(zhǔn)件，然后通過取標(biāo)準(zhǔn)件的平均測量值與系數(shù)增減值相加后，得到焦點位置；此法結(jié)合目測手段是目前普遍使用的辦法，其實施方式比較原始，主要是憑經(jīng)驗、靠感覺，利用肉眼觀測并通過不科學(xué)的修改補(bǔ)償參數(shù)、盲目的調(diào)整光路、或者調(diào)整機(jī)架等方式，完成對激光的調(diào)焦工作。
[0004]以上所有方法在實際操作方面都存在一個不可回避的現(xiàn)實——焦點精確坐標(biāo)。實際操作中，當(dāng)激光束掃描到工作臺的有效區(qū)域(圖1的中部“正確焦點”區(qū)域)時，其數(shù)據(jù)應(yīng)該在誤差范圍內(nèi)；當(dāng)激光束掃描到工作臺的有效區(qū)域邊緣時，激光束投影變橢圓，激光焦點抬升，在工作面上得到的是虛焦點，激光束的橢圓度變形量在限制內(nèi)，其數(shù)值可以達(dá)到設(shè)計精度誤差，當(dāng)激光束超過有效區(qū)域邊緣達(dá)到設(shè)計極限尺寸(圖1的左邊或右邊“焦點偏高”或“焦點偏低”區(qū)域)時，激光束掃描到的投影為超橢圓，得到的是上虛位或下虛位的放大焦點，這種虛位焦點會導(dǎo)致很多后續(xù)相關(guān)聯(lián)的問題，比如:零件尺寸超標(biāo)、工件變形、層間錯位、激光掃描速度受限、激光投影功率下降等等；另由于焦點虛位坐標(biāo)帶來的關(guān)聯(lián)問題還包括補(bǔ)償參數(shù)修改的不確定性、激光掃描速度參數(shù)設(shè)定為隨機(jī)性以及Z軸參數(shù)設(shè)定的不確定性等等。上述問題嚴(yán)重時會導(dǎo)致綜合效應(yīng)，使制作失敗，產(chǎn)品無法達(dá)標(biāo)?？梢姰?dāng)用現(xiàn)有技術(shù)的方法進(jìn)行激光調(diào)整工作時，只能得到一個逼進(jìn)焦點的近似值，不能快速的找到和確定焦點坐標(biāo)，更不可能精確調(diào)整Z軸高度。
實用新型內(nèi)容
[0005]本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種結(jié)構(gòu)簡單合理、投入少、定位操作快速方便可靠且結(jié)論客觀準(zhǔn)確的激光焦點精密定位裝置。
[0006]為實現(xiàn)上述發(fā)明目的而采用的技術(shù)解決方案是這樣的:所提供的激光焦點精密定位裝置由激光發(fā)生器、透鏡、動態(tài)反射鏡及工作臺組成，在工作臺的臺面上設(shè)置有一個或多個斜臺標(biāo)定板，由激光發(fā)生器發(fā)出的光束經(jīng)透鏡后出射至動態(tài)反射鏡上，經(jīng)動態(tài)反射鏡反射的光束掃射在各斜臺標(biāo)定板的斜面上。
[0007]實際工作中，假設(shè)Z軸零位，操作者在工作臺面某個方向(如X軸方向)或某幾個方向(如X及Y軸方向或X-Y共軸方向)隨意取一個或幾個檢測點，以這個點或這幾個點做為坐標(biāo)標(biāo)志:安放好測量用的斜臺標(biāo)定板，測試掃描線路，設(shè)定激光束行走必過上述標(biāo)定板面的路線，設(shè)定行走時間，當(dāng)激光掃過一個標(biāo)定板面后，我們得到一個通過該標(biāo)定板面的掃描線段，激光束的焦點在掃描線段上，所以沿掃描線路可很方便地找到激光束焦點所在位置。為了真實反映該數(shù)據(jù)的權(quán)威性，可在工作臺面的方向分別再做測試，以便證實焦點的定位坐標(biāo)重復(fù)性，利用多個測量坐標(biāo)點的邏輯集合，進(jìn)而獲得可靠的焦點。通過以上方法實驗后得出的客觀結(jié)果將以數(shù)據(jù)報告形式上呈，其中實驗的數(shù)據(jù)將如實記錄和客觀分析，終結(jié)結(jié)論將以數(shù)據(jù)為根據(jù)，避免人為因素。
[0008]本實用新型根據(jù)激光投影斑的行走特性，在定位裝置工作臺上設(shè)置了測量用的斜臺標(biāo)定板，使得激光在其傾斜表面行走時，留下行走線路，這樣就可以在激光留下的線路上找到焦點，之后根據(jù)其焦點坐標(biāo)的對比值，即可判定焦點的精確坐標(biāo)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果是可以在測試焦點坐標(biāo)的同時方便地區(qū)分正焦點和虛點，操作簡單，便于實地應(yīng)用，結(jié)論客觀、準(zhǔn)確。該方案經(jīng)過設(shè)計者大量的實驗和驗證，證明其是一種行之有效的快速和精確的焦點精密定位裝置。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1是激光器激光束一般成焦形式的不意圖。
[0010]圖2是本實用新型一個具體實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]圖3是斜臺標(biāo)定板的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖中各數(shù)字標(biāo)號分別是:1 一激光發(fā)生器，2 —透鏡，3 —動態(tài)反射鏡，4 一斜臺標(biāo)定板；A —焦點。
【具體實施方式】
[0013]以下將結(jié)合附圖對本實用新型內(nèi)容做進(jìn)一步說明，但本實用新型的實際應(yīng)用形式并不僅限于圖示的實施例。
[0014]參見圖2，本實用新型所述的激光焦點精密定位裝置由激光發(fā)生器1、透鏡2、動態(tài)反射鏡3、工作臺以及在工作臺的臺面上設(shè)置有一個或多個斜臺標(biāo)定板(圖示為直角凹曲面斜臺標(biāo)定板)4組成，由激光發(fā)生器I發(fā)出的光束經(jīng)透鏡2后出射至動態(tài)反射鏡3上，經(jīng)動態(tài)反射鏡3反射的光束掃射在各斜臺標(biāo)定板4的傾斜表面上。根據(jù)激光投影斑的行走特性，當(dāng)激光掃描束在直角曲面斜臺標(biāo)板4的傾斜表面行走時，留下行走線路，這樣就可以在激光留下的線路上找到焦點，根據(jù)其焦點坐標(biāo)的對比值，可判定焦點的精確坐標(biāo)。
[0015]利用該激光焦點精密定位裝置進(jìn)行測量的方法是:在工作臺面X軸方向隨意取一個點，如圖2上的A點所在位置處，以這個點做坐標(biāo)標(biāo)志，安放好測量用斜臺標(biāo)定板4，測試掃描線路，設(shè)定激光束行走必過該標(biāo)定板傾斜表面的路線，設(shè)定行走時間，當(dāng)激光掃過該標(biāo)定板傾斜表面后，我們得到一個經(jīng)過該標(biāo)定板傾斜表面的掃描線段，A焦點在掃描線段上，所以沿掃描線路可找到A焦點所在位置。為了真實反映該數(shù)據(jù)的權(quán)威性，可在Y軸和X-Y共抽方向分別再做測試，以便證實焦點的定位坐標(biāo)重復(fù)性。
[0016]在激光調(diào)焦的實際工作過程中，如果設(shè)工作臺面高度是一個定值，并假設(shè)此為調(diào)焦基準(zhǔn)，則調(diào)焦需要調(diào)節(jié)激光發(fā)生器，而激光發(fā)生器的調(diào)節(jié)繁瑣，不應(yīng)該為調(diào)節(jié)設(shè)定對象；反之，如以激光發(fā)生器為調(diào)節(jié)基準(zhǔn)，用增加和減少Z軸高度的方式來調(diào)節(jié)聚焦點，則工作方式要簡易可行。
【權(quán)利要求】
1.一種激光焦點精密定位裝置，其特征在于:由激光發(fā)生器(I)、透鏡(2)、動態(tài)反射鏡(3)及工作臺組成，在工作臺的臺面上設(shè)置有一個或多個斜臺標(biāo)定板(4)，由激光發(fā)生器(I)發(fā)出的光束經(jīng)透鏡(2)后出射至動態(tài)反射鏡(3)上，經(jīng)動態(tài)反射鏡(3)反射的光束掃射在各斜臺標(biāo)定板(4)的斜面上。
【文檔編號】B23K26/046GK203390388SQ201320484623
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年8月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月9日
【發(fā)明者】修永明, 張晗, 王永信 申請人:陜西恒通智能機(jī)器有限公司