一種檢測(cè)校正光束方向同軸性高精度準(zhǔn)靜態(tài)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種檢測(cè)校正光束方向同軸性高精度準(zhǔn)靜態(tài)系統(tǒng)，包括第一軸錐透鏡、第二軸錐透鏡和非球面聚焦鏡，光束入射面至光束出射面之間依次設(shè)置第一軸錐透鏡、第二軸錐透鏡和非球面聚焦鏡，且第一軸錐透鏡、第二軸錐透鏡和非球面聚焦鏡中心軸同軸，在非球面聚焦鏡一側(cè)還設(shè)有可進(jìn)行光軸方向微調(diào)的CCD，本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)新穎，能夠準(zhǔn)靜態(tài)高精度定性檢測(cè)光束傳輸方向與同軸誤差，同時(shí)能夠高精度校正還原光束實(shí)際傳輸特性，更大限度降低各類鏡片裝配誤差所引起的光學(xué)特性變化，提高精細(xì)激光加工一致性與加工質(zhì)量。
【專利說(shuō)明】
一種檢測(cè)校正光束方向同軸性高精度準(zhǔn)靜態(tài)系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)領(lǐng)域，具體為一種檢測(cè)校正光束方向同軸性高精度準(zhǔn)靜態(tài)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]工業(yè)激光加工行業(yè)包括激光切割、焊接、打孔、微加工、熔覆、淬火、表面處理等各方面，涵蓋了各類常用金屬或非金屬材料的激光加工，其中尤以激光切割、打孔、微加工等激光加工行業(yè)光束質(zhì)量要求更高。
[0003]現(xiàn)如今，主流的激光加工激光器有光纖耦合輸出激光器、C02激光器等，光纖耦合輸出激光器因?yàn)楣饫w柔韌性、高效率耦合性、較好光束質(zhì)量以及大功率激光器的出現(xiàn)，使得市場(chǎng)占有率日益突出，其二維精細(xì)激光加工光路往往由準(zhǔn)直鏡組、聚焦鏡組、保護(hù)窗口等組成，三維精細(xì)加工光路則涵蓋了平面反鏡一類的光束偏轉(zhuǎn)鏡片;C02激光器雖然市場(chǎng)占有率漸弱于光纖耦合輸出激光器，但其獨(dú)特的波長(zhǎng)特性使得自身穩(wěn)占一席之地，在激光加工工業(yè)中，通常需要導(dǎo)光臂等含有多個(gè)平面反射鏡的導(dǎo)光系統(tǒng)進(jìn)行光束傳輸，才能輸入到激光加工光路系統(tǒng)對(duì)工件進(jìn)行加工處理。
[0004]無(wú)論是光纖耦合輸出激光器外光路加工系統(tǒng)，還是C02激光器導(dǎo)光系統(tǒng)，甚至于其他方式的光路整形系統(tǒng)，對(duì)于激光精細(xì)加工而言，鏡片自身的光學(xué)性能優(yōu)化往往受限于鏡片裝配誤差影響，影響光束特性，最終影響到激光精細(xì)加工各向一致性。其中，尤以帶反射角度的平面反射鏡裝配角度誤差影響更為顯著。
[0005]鏡片裝配誤差，通常導(dǎo)致光束傳輸方向與同軸發(fā)生偏差，且從光路結(jié)構(gòu)分析，均可以理解為影響準(zhǔn)直或擴(kuò)束后的光束傳輸方向與同軸性，如光纖耦合輸出激光器光源與準(zhǔn)直鏡之間的同軸偏差、導(dǎo)光臂反射鏡角度偏差等。鑒于以上分析及其他類似問題，需要具備一款高精度可用于光束同軸性、方向性誤差檢測(cè)的靜態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)，目前市面上極少有這類同軸檢測(cè)產(chǎn)品，即便是國(guó)外導(dǎo)光臂檢測(cè)的相關(guān)儀器，也需要?jiǎng)討B(tài)調(diào)試，十分費(fèi)勁費(fèi)力，且并不適用于裝配鏡片的固定關(guān)節(jié)調(diào)試。
[0006]本實(shí)用新型以能靜態(tài)或極小范圍準(zhǔn)靜態(tài)調(diào)節(jié)為前提，以圓形平行或近平行入射光為基準(zhǔn)，基于軸錐透鏡對(duì)光束方向與同軸高靈敏度特性，及誤差下的環(huán)形光束聚焦后焦點(diǎn)附近光斑變異特性，設(shè)計(jì)出一款適用于工業(yè)激光精密加工的光路同軸性與方向性誤差檢測(cè)系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)光束同軸與方向的高精度校正。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0007]本實(shí)用新型的目的在于提供一種檢測(cè)校正光束方向同軸性高精度準(zhǔn)靜態(tài)系統(tǒng)，以解決上述【背景技術(shù)】中提出的問題。
[0008]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供如下技術(shù)方案:一種檢測(cè)校正光束方向同軸性高精度準(zhǔn)靜態(tài)系統(tǒng)，包括第一軸錐透鏡、第二軸錐透鏡和非球面聚焦鏡，光束入射面至光束出射面之間依次設(shè)置所述第一軸錐透鏡、所述第二軸錐透鏡和所述非球面聚焦鏡，且所述第一軸錐透鏡、所述第二軸錐透鏡和所述非球面聚焦鏡中心軸同軸，在所述非球面聚焦鏡一側(cè)還設(shè)有可進(jìn)行光軸方向微調(diào)的CCD。
[0009]優(yōu)選的，所述第一軸錐透鏡、第二軸錐透鏡錐角相同。
[0010]優(yōu)選的，所述非球面聚焦鏡為消像差非球面鏡。
[0011]優(yōu)選的，還包括半透半反鏡，所述半透半反鏡設(shè)置在第二軸錐透鏡和非球面聚焦鏡之間，且所述半透半反鏡傾斜設(shè)置，與水平面的夾角為30° -45°。
[0012]優(yōu)選的，還包括大面積CCD，所述大面積CXD設(shè)置在半透半反鏡上端，且所述大面積C⑶與第一軸錐透鏡、第二軸錐透鏡、非球面聚焦鏡中心軸垂直。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是:本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)新穎，能夠準(zhǔn)靜態(tài)高精度定性檢測(cè)光束傳輸方向與同軸誤差，同時(shí)能夠高精度校正還原光束實(shí)際傳輸特性，更大限度降低各類鏡片裝配誤差所引起的光學(xué)特性變化，提高精細(xì)激光加工一致性與加工質(zhì)量。
【附圖說(shuō)明】

[0014]圖1為本實(shí)用新型的實(shí)施例一剖切面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2為本實(shí)用新型的實(shí)施例一剖切面結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0017]實(shí)施例一:
[0018]請(qǐng)參閱圖1，本實(shí)施例提供一種技術(shù)方案:一種檢測(cè)校正光束方向同軸性高精度準(zhǔn)靜態(tài)系統(tǒng)，包括第一軸錐透鏡1、第二軸錐透鏡2和非球面聚焦鏡3，非球面聚焦鏡3為消像差非球面鏡，非球面聚焦鏡3可更換為消像差鏡組，不論是球面鏡組與非球面鏡組，均屬于本實(shí)用新型范疇;第一軸錐透鏡1、第二軸錐透鏡2錐角相同，光束入射面至光束出射面之間依次設(shè)置所述第一軸錐透鏡1、所述第二軸錐透鏡2和所述非球面聚焦鏡3，采用雙軸錐透鏡目的是將實(shí)心平行或近平行的圓形光束整形為對(duì)應(yīng)的空心光束，且所述第一軸錐透鏡1、所述第二軸錐透鏡2和所述非球面聚焦鏡3中心軸同軸，在所述非球面聚焦鏡3—側(cè)還設(shè)有可進(jìn)行光軸方向微調(diào)的(XD4。
[0019]本實(shí)施例中，入射光束采用圓形平行或近平行光束，能夠獲得更好的效果，當(dāng)圓形平行或近平行光束入射到第一軸錐透鏡I后，經(jīng)過(guò)匯聚交叉發(fā)散形成發(fā)散空心光束，再經(jīng)由第二軸錐透鏡2準(zhǔn)直為空心平行或近平行光束，空心光束受非球面聚焦鏡3聚焦，當(dāng)入射光束傳輸方向與檢測(cè)系統(tǒng)光軸有極小角度偏差時(shí)，CCD 4在焦點(diǎn)附近可檢測(cè)空心環(huán)形光斑發(fā)生畸變，通過(guò)調(diào)整光束方向以還原聚焦焦點(diǎn)附近變形光斑恢復(fù)圓環(huán)形，微移CCD 4檢測(cè)聚焦焦段光斑不再畸變，即表明方向校正到位；當(dāng)入射光束軸向與檢測(cè)系統(tǒng)光軸有極小的軸向偏差時(shí)，CCD 4可檢測(cè)焦點(diǎn)附近環(huán)形光斑能量發(fā)生偏移，通過(guò)調(diào)整光束軸向，聚焦光束焦點(diǎn)附近CCD 4檢測(cè)校正時(shí)，CCD 4應(yīng)能夠在系統(tǒng)光軸方向微調(diào)，以達(dá)到更高的校準(zhǔn)精度，在CCD4中檢測(cè)環(huán)形光斑能量分布基本軸對(duì)稱，即表明同軸校正到位；當(dāng)兩種偏差均存在時(shí)，需一一進(jìn)行校正，需以大面積CCD 6輔助檢測(cè)與校正，達(dá)到極高精度檢測(cè)，屬于準(zhǔn)靜態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)。
[0020]實(shí)施例二:
[0021]請(qǐng)參閱圖2，本實(shí)施例提供一種技術(shù)方案:一種檢測(cè)校正光束方向同軸性高精度準(zhǔn)靜態(tài)系統(tǒng)，包括第一軸錐透鏡1、第二軸錐透鏡2和非球面聚焦鏡3，第一軸錐透鏡1、第二軸錐透鏡2錐角相同，光束入射面至光束出射面之間依次設(shè)置所述第一軸錐透鏡1、所述第二軸錐透鏡2和所述非球面聚焦鏡3，采用雙軸錐透鏡目的是將實(shí)心平行或近平行的圓形光束整形為對(duì)應(yīng)的空心光束，且所述第一軸錐透鏡1、所述第二軸錐透鏡2和所述非球面聚焦鏡3中心軸同軸，在所述非球面聚焦鏡3—側(cè)還設(shè)有可進(jìn)行光軸方向微調(diào)的CCD4。
[0022]本實(shí)施例中，還包括半透半反鏡5，所述半透半反鏡5設(shè)置在第二軸錐透鏡2和非球面聚焦鏡3之間，且所述半透半反鏡5傾斜設(shè)置，與水平面的夾角為30°-45°;還包括大面積(XD6，所述大面積(XD6設(shè)置在半透半反鏡5上端，且所述大面積CCD6與第一軸錐透鏡1、第二軸錐透鏡2、非球面聚焦鏡3中心軸垂直。
[0023]本實(shí)施例中，入射光束采用圓形平行或近平行光束，當(dāng)圓形平行或近平行光束經(jīng)過(guò)第一軸錐透鏡1、第二軸錐透鏡2整形為相應(yīng)環(huán)形空心光束，環(huán)形空心光束經(jīng)過(guò)半透半反鏡5，一部分反射可用于大面積CXD 6檢測(cè)，另一部分光束折射透過(guò)半透半反鏡5經(jīng)非球面聚焦鏡3聚焦到CCD 4，當(dāng)入射光出現(xiàn)偏差時(shí)，若入射光相對(duì)于檢測(cè)系統(tǒng)光軸同時(shí)存在方向性偏差與同軸性偏差，則大面積CCD 6處可以檢測(cè)出環(huán)形光束發(fā)生能量偏移，意味著入射光束相對(duì)于檢測(cè)系統(tǒng)光軸存在同軸性偏差，通過(guò)調(diào)整入射光束同軸性，校正大面積CCD 6中的環(huán)形光束能量偏移后，以獲得軸對(duì)稱環(huán)形光束，通過(guò)CCD 4可以單獨(dú)校正光束方向性偏差。
[0024]本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)新穎，能夠準(zhǔn)靜態(tài)高精度定性檢測(cè)光束傳輸方向與同軸誤差，同時(shí)能夠高精度校正還原光束實(shí)際傳輸特性，更大限度降低各類鏡片裝配誤差所引起的光學(xué)特性變化，提高精細(xì)激光加工一致性與加工質(zhì)量;另外根據(jù)入射光束功率，額外引入濾光片等，并不改變光路設(shè)計(jì)原理的，均屬于本實(shí)用新型范疇。
[0025]盡管已經(jīng)示出和描述了本實(shí)用新型的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本實(shí)用新型的原理和精神的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本實(shí)用新型的范圍由所附權(quán)利要求及其等同物限定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種檢測(cè)校正光束方向同軸性高精度準(zhǔn)靜態(tài)系統(tǒng)，其特征在于:包括第一軸錐透鏡、第二軸錐透鏡和非球面聚焦鏡，光束入射面至光束出射面之間依次設(shè)置所述第一軸錐透鏡、所述第二軸錐透鏡和所述非球面聚焦鏡，且所述第一軸錐透鏡、所述第二軸錐透鏡和所述非球面聚焦鏡中心軸同軸，在所述非球面聚焦鏡一側(cè)還設(shè)有可進(jìn)行光軸方向微調(diào)的CCD。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種檢測(cè)校正光束方向同軸性高精度準(zhǔn)靜態(tài)系統(tǒng)，其特征在于:所述第一軸錐透鏡、第二軸錐透鏡錐角相同。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種檢測(cè)校正光束方向同軸性高精度準(zhǔn)靜態(tài)系統(tǒng)，其特征在于:所述非球面聚焦鏡為消像差非球面鏡。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種檢測(cè)校正光束方向同軸性高精度準(zhǔn)靜態(tài)系統(tǒng)，其特征在于:還包括半透半反鏡，所述半透半反鏡設(shè)置在第二軸錐透鏡和非球面聚焦鏡之間，且所述半透半反鏡傾斜設(shè)置，與水平面的夾角為30°-45°。5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的一種檢測(cè)校正光束方向同軸性高精度準(zhǔn)靜態(tài)系統(tǒng)，其特征在于:還包括大面積CCD，所述大面積CCD設(shè)置在半透半反鏡上端，且所述大面積CCD與第一軸錐透鏡、第二軸錐透鏡、非球面聚焦鏡中心軸垂直。
【文檔編號(hào)】G01B11/26GK205718879SQ201620644289
【公開日】2016年11月23日
【申請(qǐng)日】2016年6月27日
【發(fā)明人】邵華江, 李思佳, 李思泉
【申請(qǐng)人】上海嘉強(qiáng)自動(dòng)化技術(shù)有限公司