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，由激光發生器、透鏡、動態反射鏡及工作臺組成，在工作臺的臺面上設置有一個或多個斜臺標定板，由激光發生器發出的光束經透鏡后出射至動態反射鏡上，經動態反射鏡反射的光束掃射在各斜臺標定板的斜面上。本實用新型根據激光投影斑的行走特性，在定位裝置工作臺上設置了測量用的斜臺標定板，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，之后根據其焦點坐標的對比值，即可判定焦點的精確坐標。與現有技術相比，本實用新型的有益效果是可以在測試焦點坐標的同時方便地區分正焦點和虛點，操作簡單，便于實地應用，結論客觀、準確。
【專利說明】激光焦點精密定位裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于激光器應用【技術領域】，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】
[0002]目前在激光應用行業中，對于激光調焦工作普遍采用的方式都是單純依靠調試者個人主觀的工作經驗對激光束焦距進行目測后對相關參數調整而完成，因此，調試者自身的工作經驗、個人的技術素質、當時的工作環境、主觀判斷完成對參數進行調整等因素，均成為激光調焦工作的依據。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出精度無法達到、堆疊出現錯層、無法連續堆疊以及與原型數據背離等現象。因此需要重復進行激光調焦工作，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，致使焦點的獲取產生不確定因素，另外需配套的相關檢測儀器繁復，不易攜帶去現場調試，而且對調制人員的要求較高(必須經過專業培訓)；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，這種方法在實際應用中存在有調試周期長、對二次儀表要求高、對現場供電系統的恒壓要求苛刻以及焦點檢測坐標不確定等問題；c)、光柵干涉法，即通過獲取焦點投影得到焦點的方法，這種方法采用的設備需廠家專業人員調試，而且產生的費用較大，從經濟成本角度考慮，不適合企業使用；d)、反求法，即通過制作和利用測量標準件的平均測量值+系數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準件，然后通過取標準件的平均測量值與系數增減值相加后，得到焦點位置；此法結合目測手段是目前普遍使用的辦法，其實施方式比較原始，主要是憑經驗、靠感覺，利用肉眼觀測并通過不科學的修改補償參數、盲目的調整光路、或者調整機架等方式，完成對激光的調焦工作。
[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實——焦點精確坐標。實際操作中，當激光束掃描到工作臺的有效區域(圖1的中部“正確焦點”區域)時，其數據應該在誤差范圍內；當激光束掃描到工作臺的有效區域邊緣時，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，其數值可以達到設計精度誤差，當激光束超過有效區域邊緣達到設計極限尺寸(圖1的左邊或右邊“焦點偏高”或“焦點偏低”區域)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，這種虛位焦點會導致很多后續相關聯的問題，比如:零件尺寸超標、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帶來的關聯問題還包括補償參數修改的不確定性、激光掃描速度參數設定為隨機性以及Z軸參數設定的不確定性等等。上述問題嚴重時會導致綜合效應，使制作失敗，產品無法達標。可見當用現有技術的方法進行激光調整工作時，只能得到一個逼進焦點的近似值，不能快速的找到和確定焦點坐標，更不可能精確調整Z軸高度。
實用新型內容
[0005]本實用新型的目的在于克服現有技術存在的缺陷，提供一種結構簡單合理、投入少、定位操作快速方便可靠且結論客觀準確的激光焦點精密定位裝置。
[0006]為實現上述發明目的而采用的技術解決方案是這樣的:所提供的激光焦點精密定位裝置由激光發生器、透鏡、動態反射鏡及工作臺組成，在工作臺的臺面上設置有一個或多個斜臺標定板，由激光發生器發出的光束經透鏡后出射至動態反射鏡上，經動態反射鏡反射的光束掃射在各斜臺標定板的斜面上。
[0007]實際工作中，假設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標志:安放好測量用的斜臺標定板，測試掃描線路，設定激光束行走必過上述標定板面的路線，設定行走時間，當激光掃過一個標定板面后，我們得到一個通過該標定板面的掃描線段，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。為了真實反映該數據的權威性，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重復性，利用多個測量坐標點的邏輯集合，進而獲得可靠的焦點。通過以上方法實驗后得出的客觀結果將以數據報告形式上呈，其中實驗的數據將如實記錄和客觀分析，終結結論將以數據為根據，避免人為因素。
[0008]本實用新型根據激光投影斑的行走特性，在定位裝置工作臺上設置了測量用的斜臺標定板，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，之后根據其焦點坐標的對比值，即可判定焦點的精確坐標。與現有技術相比，本實用新型的有益效果是可以在測試焦點坐標的同時方便地區分正焦點和虛點，操作簡單，便于實地應用，結論客觀、準確。該方案經過設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構示意圖。
[0011]圖3是斜臺標定板的結構示意圖。
[0012]圖中各數字標號分別是:1 一激光發生器，2 —透鏡，3 —動態反射鏡，4 一斜臺標定板；A —焦點。
【具體實施方式】
[0013]以下將結合附圖對本實用新型內容做進一步說明，但本實用新型的實際應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生器1、透鏡2、動態反射鏡3、工作臺以及在工作臺的臺面上設置有一個或多個斜臺標定板(圖示為直角凹曲面斜臺標定板)4組成，由激光發生器I發出的光束經透鏡2后出射至動態反射鏡3上，經動態反射鏡3反射的光束掃射在各斜臺標定板4的傾斜表面上。根據激光投影斑的行走特性，當激光掃描束在直角曲面斜臺標板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，根據其焦點坐標的對比值，可判定焦點的精確坐標。
[0015]利用該激光焦點精密定位裝置進行測量的方法是: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，以這個點做坐標標志，安放好測量用斜臺標定板4，測試掃描線路，設定激光束行走必過該標定板傾斜表面的路線，設定行走時間，當激光掃過該標定板傾斜表面后，我們得到一個經過該標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。為了真實反映該數據的權威性，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重復性。
[0016]在激光調焦的實際工作過程中，如果設工作臺面高度是一個定值，并假設此為調焦基準，則調焦需要調節激光發生器，而激光發生器的調節繁瑣，不應該為調節設定對象；反之，如以激光發生器為調節基準，用增加和減少Z軸高度的方式來調節聚焦點，則工作方式要簡易可行。
【權利要求】
1.一種激光焦點精密定位裝置，其特征在于:由激光發生器(I)、透鏡(2)、動態反射鏡(3)及工作臺組成，在工作臺的臺面上設置有一個或多個斜臺標定板(4)，由激光發生器(I)發出的光束經透鏡(2)后出射至動態反射鏡(3)上，經動態反射鏡(3)反射的光束掃射在各斜臺標定板(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 優先權日:2013年8月9日
【發明者】修永明, 張晗, 王永信 申請人:陜西恒通智能機器有限公司