激光焦點(diǎn)精密定位裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型涉及一種激光焦點(diǎn)精密定位裝置，由激光發(fā)生器、透鏡、動(dòng)態(tài)反射鏡及工作臺(tái)組成，在工作臺(tái)的臺(tái)面上設(shè)置有一個(gè)或多個(gè)斜臺(tái)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(dòng)態(tài)反射鏡上，經(jīng)動(dòng)態(tài)反射鏡反射的光束掃射在各斜臺(tái)標(biāo)定板的斜面上。本實(shí)用新型根據(jù)激光投影斑的行走特性，在定位裝置工作臺(tái)上設(shè)置了測(cè)量用的斜臺(tái)標(biāo)定板，使得激光在其傾斜表面行走時(shí)，留下行走線(xiàn)路，這樣就可以在激光留下的線(xiàn)路上找到焦點(diǎn)，之后根據(jù)其焦點(diǎn)坐標(biāo)的對(duì)比值，即可判定焦點(diǎn)的精確坐標(biāo)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是可以在測(cè)試焦點(diǎn)坐標(biāo)的同時(shí)方便地區(qū)分正焦點(diǎn)和虛點(diǎn)，操作簡(jiǎn)單，便于實(shí)地應(yīng)用，結(jié)論客觀、準(zhǔn)確。
【專(zhuān)利說(shuō)明】激光焦點(diǎn)精密定位裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)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(diǎn)的檢測(cè)裝置，特別是一種可使激光器激光束焦點(diǎn)在三維空間快速精密定位的激光焦點(diǎn)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(duì)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(gè)人主觀的工作經(jīng)驗(yàn)對(duì)激光束焦距進(jìn)行目測(cè)后對(duì)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(yàn)、個(gè)人的技術(shù)素質(zhì)、當(dāng)時(shí)的工作環(huán)境、主觀判斷完成對(duì)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(shí)，如圖1所示。在這些不確定因素下得到的焦距，往往使實(shí)體模型表現(xiàn)出精度無(wú)法達(dá)到、堆疊出現(xiàn)錯(cuò)層、無(wú)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(lái)完成正常制作。
[0003]在本實(shí)用新型提出之前，已為公知的激光束焦點(diǎn)精確獲取方式有以下幾種:a)、計(jì)算法，即根據(jù)變焦鏡的曲率算出理論焦點(diǎn)距離的方法，這種方法由于在后期的安裝過(guò)程中有諸多的變量，致使焦點(diǎn)的獲取產(chǎn)生不確定因素，另外需配套的相關(guān)檢測(cè)儀器繁復(fù)，不易攜帶去現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，而且對(duì)調(diào)制人員的要求較高(必須經(jīng)過(guò)專(zhuān)業(yè)培訓(xùn))；b)、逼近法，即用檢測(cè)激光功率的法則，檢測(cè)出激光實(shí)際焦距的方法，這種方法在實(shí)際應(yīng)用中存在有調(diào)試周期長(zhǎng)、對(duì)二次儀表要求高、對(duì)現(xiàn)場(chǎng)供電系統(tǒng)的恒壓要求苛刻以及焦點(diǎn)檢測(cè)坐標(biāo)不確定等問(wèn)題；c)、光柵干涉法，即通過(guò)獲取焦點(diǎn)投影得到焦點(diǎn)的方法，這種方法采用的設(shè)備需廠家專(zhuān)業(yè)人員調(diào)試，而且產(chǎn)生的費(fèi)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(guò)制作和利用測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)件的平均測(cè)量值+系數(shù)增減值確定焦點(diǎn)的方法，其獲取步驟是先制作一個(gè)用于測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)件，然后通過(guò)取標(biāo)準(zhǔn)件的平均測(cè)量值與系數(shù)增減值相加后，得到焦點(diǎn)位置；此法結(jié)合目測(cè)手段是目前普遍使用的辦法，其實(shí)施方式比較原始，主要是憑經(jīng)驗(yàn)、靠感覺(jué)，利用肉眼觀測(cè)并通過(guò)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(duì)激光的調(diào)焦工作。
[0004]以上所有方法在實(shí)際操作方面都存在一個(gè)不可回避的現(xiàn)實(shí)——焦點(diǎn)精確坐標(biāo)。實(shí)際操作中，當(dāng)激光束掃描到工作臺(tái)的有效區(qū)域(圖1的中部“正確焦點(diǎn)”區(qū)域)時(shí)，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(tái)的有效區(qū)域邊緣時(shí)，激光束投影變橢圓，激光焦點(diǎn)抬升，在工作面上得到的是虛焦點(diǎn)，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(jì)精度誤差，當(dāng)激光束超過(guò)有效區(qū)域邊緣達(dá)到設(shè)計(jì)極限尺寸(圖1的左邊或右邊“焦點(diǎn)偏高”或“焦點(diǎn)偏低”區(qū)域)時(shí)，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(diǎn)，這種虛位焦點(diǎn)會(huì)導(dǎo)致很多后續(xù)相關(guān)聯(lián)的問(wèn)題，比如:零件尺寸超標(biāo)、工件變形、層間錯(cuò)位、激光掃描速度受限、激光投影功率下降等等；另由于焦點(diǎn)虛位坐標(biāo)帶來(lái)的關(guān)聯(lián)問(wèn)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(wèn)題嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致綜合效應(yīng)，使制作失敗，產(chǎn)品無(wú)法達(dá)標(biāo)。可見(jiàn)當(dāng)用現(xiàn)有技術(shù)的方法進(jìn)行激光調(diào)整工作時(shí)，只能得到一個(gè)逼進(jìn)焦點(diǎn)的近似值，不能快速的找到和確定焦點(diǎn)坐標(biāo)，更不可能精確調(diào)整Z軸高度。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)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(jiǎn)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(diǎn)精密定位裝置。
[0006]為實(shí)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(diǎn)精密定位裝置由激光發(fā)生器、透鏡、動(dòng)態(tài)反射鏡及工作臺(tái)組成，在工作臺(tái)的臺(tái)面上設(shè)置有一個(gè)或多個(gè)斜臺(tái)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(dòng)態(tài)反射鏡上，經(jīng)動(dòng)態(tài)反射鏡反射的光束掃射在各斜臺(tái)標(biāo)定板的斜面上。
[0007]實(shí)際工作中，假設(shè)Z軸零位，操作者在工作臺(tái)面某個(gè)方向(如X軸方向)或某幾個(gè)方向(如X及Y軸方向或X-Y共軸方向)隨意取一個(gè)或幾個(gè)檢測(cè)點(diǎn)，以這個(gè)點(diǎn)或這幾個(gè)點(diǎn)做為坐標(biāo)標(biāo)志:安放好測(cè)量用的斜臺(tái)標(biāo)定板，測(cè)試掃描線(xiàn)路，設(shè)定激光束行走必過(guò)上述標(biāo)定板面的路線(xiàn)，設(shè)定行走時(shí)間，當(dāng)激光掃過(guò)一個(gè)標(biāo)定板面后，我們得到一個(gè)通過(guò)該標(biāo)定板面的掃描線(xiàn)段，激光束的焦點(diǎn)在掃描線(xiàn)段上，所以沿掃描線(xiàn)路可很方便地找到激光束焦點(diǎn)所在位置。為了真實(shí)反映該數(shù)據(jù)的權(quán)威性，可在工作臺(tái)面的方向分別再做測(cè)試，以便證實(shí)焦點(diǎn)的定位坐標(biāo)重復(fù)性，利用多個(gè)測(cè)量坐標(biāo)點(diǎn)的邏輯集合，進(jìn)而獲得可靠的焦點(diǎn)。通過(guò)以上方法實(shí)驗(yàn)后得出的客觀結(jié)果將以數(shù)據(jù)報(bào)告形式上呈，其中實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)將如實(shí)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(shí)用新型根據(jù)激光投影斑的行走特性，在定位裝置工作臺(tái)上設(shè)置了測(cè)量用的斜臺(tái)標(biāo)定板，使得激光在其傾斜表面行走時(shí)，留下行走線(xiàn)路，這樣就可以在激光留下的線(xiàn)路上找到焦點(diǎn)，之后根據(jù)其焦點(diǎn)坐標(biāo)的對(duì)比值，即可判定焦點(diǎn)的精確坐標(biāo)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是可以在測(cè)試焦點(diǎn)坐標(biāo)的同時(shí)方便地區(qū)分正焦點(diǎn)和虛點(diǎn)，操作簡(jiǎn)單，便于實(shí)地應(yīng)用，結(jié)論客觀、準(zhǔn)確。該方案經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)者大量的實(shí)驗(yàn)和驗(yàn)證，證明其是一種行之有效的快速和精確的焦點(diǎn)精密定位裝置。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)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(shí)用新型一個(gè)具體實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]圖3是斜臺(tái)標(biāo)定板的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖中各數(shù)字標(biāo)號(hào)分別是:1 一激光發(fā)生器，2 —透鏡，3 —?jiǎng)討B(tài)反射鏡，4 一斜臺(tái)標(biāo)定板；A —焦點(diǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0013]以下將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型內(nèi)容做進(jìn)一步說(shuō)明，但本實(shí)用新型的實(shí)際應(yīng)用形式并不僅限于圖示的實(shí)施例。
[0014]參見(jiàn)圖2，本實(shí)用新型所述的激光焦點(diǎn)精密定位裝置由激光發(fā)生器1、透鏡2、動(dòng)態(tài)反射鏡3、工作臺(tái)以及在工作臺(tái)的臺(tái)面上設(shè)置有一個(gè)或多個(gè)斜臺(tái)標(biāo)定板(圖示為直角凹曲面斜臺(tái)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(dòng)態(tài)反射鏡3上，經(jīng)動(dòng)態(tài)反射鏡3反射的光束掃射在各斜臺(tái)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(tái)標(biāo)板4的傾斜表面行走時(shí)，留下行走線(xiàn)路，這樣就可以在激光留下的線(xiàn)路上找到焦點(diǎn)，根據(jù)其焦點(diǎn)坐標(biāo)的對(duì)比值，可判定焦點(diǎn)的精確坐標(biāo)。
[0015]利用該激光焦點(diǎn)精密定位裝置進(jìn)行測(cè)量的方法是:在工作臺(tái)面X軸方向隨意取一個(gè)點(diǎn)，如圖2上的A點(diǎn)所在位置處，以這個(gè)點(diǎn)做坐標(biāo)標(biāo)志，安放好測(cè)量用斜臺(tái)標(biāo)定板4，測(cè)試掃描線(xiàn)路，設(shè)定激光束行走必過(guò)該標(biāo)定板傾斜表面的路線(xiàn)，設(shè)定行走時(shí)間，當(dāng)激光掃過(guò)該標(biāo)定板傾斜表面后，我們得到一個(gè)經(jīng)過(guò)該標(biāo)定板傾斜表面的掃描線(xiàn)段，A焦點(diǎn)在掃描線(xiàn)段上，所以沿掃描線(xiàn)路可找到A焦點(diǎn)所在位置。為了真實(shí)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(cè)試，以便證實(shí)焦點(diǎn)的定位坐標(biāo)重復(fù)性。
[0016]在激光調(diào)焦的實(shí)際工作過(guò)程中，如果設(shè)工作臺(tái)面高度是一個(gè)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(duì)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(lái)調(diào)節(jié)聚焦點(diǎn)，則工作方式要簡(jiǎn)易可行。
【權(quán)利要求】
1.一種激光焦點(diǎn)精密定位裝置，其特征在于:由激光發(fā)生器(I)、透鏡(2)、動(dòng)態(tài)反射鏡(3)及工作臺(tái)組成，在工作臺(tái)的臺(tái)面上設(shè)置有一個(gè)或多個(gè)斜臺(tái)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(dòng)態(tài)反射鏡(3)上，經(jīng)動(dòng)態(tài)反射鏡(3)反射的光束掃射在各斜臺(tái)標(biāo)定板(4)的斜面上。
【文檔編號(hào)】B23K26/046GK203390388SQ201320484623
【公開(kāi)日】2014年1月15日 申請(qǐng)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(qǐng)人:陜西恒通智能機(jī)器有限公司