本发明属于激光切割技术领域，具体涉及一种调整激光焦距的调焦装置及其调焦方法。
背景技术：
激光切割能够提高产能，且切割质量高，在工业生产中意义非常重大，激光切割机在进行切割之前,都必须先调整好激光与切割材料的焦距，一旦激光焦距调整不好，激光能量将无法集中在切割材料表面的微小区域内，从而导致切割深度不足，且切口处的切割质量不佳；因此，激光切割焦距的调整对于激光切割而言至关重要。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种调整激光焦距的调焦装置及其调焦方法，能够解决激光切割过程中焦距变化而导致的技术问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
本发明实施例提供一种调整激光焦距的调焦装置，其包括自动流水线、基座、激光测量机构、样品位置切换机构、激光发生及焦距调整机构，所述基座位于自动流水线的一侧，所述激光测量机构、样品位置切换机构、激光发生及焦距调整机构依次设置在基座上；所述激光发生及焦距调整机构包括z轴支架、x轴伸缩杆、激光镜头，所述x轴伸缩杆的一端与z轴支架活动连接，所述激光镜头位于x轴伸缩杆的另一端并且位于自动流水线上方。
上述方案中，所述样品位置切换机构包括丝杠、测量杆、样品座、光源，所述丝杠垂直设置在基座上并且下端与驱动电机连接，所述测量杆的一端套设在丝杠上，另一端设置样品座，所述光源位于样品座的一侧；所述测量杆带动位于样品座上的样品左右切换到激光测量机构或样品位置切换机构的位置，同时还通过高度调节实现激光焦距调整。
上述方案中，所述样品座上设置有用于夹持样品的样品夹具。
上述方案中，所述激光测量机构包括测量座、投影屏幕、ccd相机，所述测量座的垂直面上设置投影屏幕，所述ccd相机设置在样品座上并且位于光源的左右任意一侧，所述ccd相机与投影屏幕相对设置。
上述方案中，所述激光测量机构包括测量座、投影屏幕、感光传感器，所述测量座的垂直面上设置投影屏幕，所述投影屏幕的背部设置感光传感器。
本发明实施例还提供一种激光焦距的调焦方法，该方法通过以下步骤实现：
步骤一：如上述方案中所述的调焦装置在激光切割过程中，每隔一段时间，将测量杆轴向移动至设定位置，并转动至激光镜头正下方，然后对样品进行切割；
步骤二：样品切割完成后，移动测量杆，将测量杆转动至测量座前方，开启光源，对投影屏幕上的样品投影进行深度测量，获得当前深度；
步骤三：如果当前深度达到了最佳焦距所切割的深度，那么继续进行激光切割转至步骤五；反之，如果当前深度未达到最佳焦距所切割的深度，则进行焦距的调整，进入步骤四。
步骤四：根据当前深度确定焦距高度之后，样品位置切换机构在当前z轴高度基础上，朝z轴面向基座方向运动，每隔一段距离进行样品切割，或者朝z轴背向基座方向运动，每隔一段距离进行样品切割；
步骤五：完成焦距测量与焦距调整后，将测量杆移动至原位，然后继续进行激光切割。
上述方案中，所述对投影屏幕上的样品投影进行深度测量，获得当前深度，具体为：对样品切割n次，对n次切割深度进行图像测量采样，获得每次的深度数据li(i＝1,…,n)，并根据每次的深度数据li建立深度数组。
上述方案中，所述根据当前深度确定焦距高度，具体为：对深度数据li进行滤波处理后，再对深度数据li进行二次函数拟合处理得到曲线函数f(x)＝ax2+bx+c，根据曲线函数f(x)＝ax2+bx+c确定最深切割深度lmax，并且将最深切割深度lmax对应的z轴坐标作为焦距高度。
上述方案中，当所述曲线函数f(x)＝ax2+bx+c确定切割的深度趋势为单调递增时，取第n次切割的深度数据ln为焦距高度；所述曲线函数f(x)＝ax2+bx+c确定切割的深度趋势为单调递减时，取第1次切割的深度数据l1为焦距高度。
上述方案中，当所述曲线函数f(x)＝ax2+bx+c确定切割的深度趋势为先增后减时，对曲线函数f'(x)＝0求解取极值x＝xmax；然后在深度数组内进行对比，得到第a次切割的深度数据la,la+1,1＜a＜n-1，使得la＜lxmax＜la+1；如果
与现有技术相比，本发明在激光发生及焦距调整机构对位于自动流水线上的切割材料切割过程中，所述样品位置切换机构周期性地转移至激光发生及焦距调整机构下对样品进行切割，之后在转移至激光测量机构进行深度测量，如果深度测量合格，则所述激光发生及焦距调整机构对切割材料继续切割，反之则所述激光发生及焦距调整机构对焦距进行调整后再继续切割，这样，通过多次移动焦距进行样品切割，提高了焦距调整的精度；焦距调整方式不需要接触切割材料，不影响切割材料使用，焦距调整方式安全可靠，并且结构易于设计及搭建。
附图说明
图1为本发明实施例提供一种调整激光焦距的调焦装置的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例提供一种调整激光焦距的调焦装置，如图1所示，其包括自动流水线1、基座2、激光测量机构3、样品位置切换机构4、激光发生及焦距调整机构5，所述基座2位于自动流水线1的一侧，所述激光测量机构3、样品位置切换机构4、激光发生及焦距调整机构5依次设置在基座2上；所述激光发生及焦距调整机构5包括z轴支架51、x轴伸缩杆52、激光镜头53，所述x轴伸缩杆52的一端与z轴支架51活动连接，所述激光镜头53位于x轴伸缩杆52的另一端并且位于自动流水线1上方，这样，在激光发生及焦距调整机构5对位于自动流水线1上的切割材料切割过程中，所述样品位置切换机构4周期性地转移至激光发生及焦距调整机构5下对样品进行切割，之后再转移至激光测量机构3进行深度测量，如果深度测量合格，则所述激光发生及焦距调整机构5对切割材料继续切割，反之则所述激光发生及焦距调整机构5对焦距进行调整后再继续切割。
具体地，所述激光发生及焦距调整机构5的x轴伸缩杆52用于切割移动，z轴支架51用于焦距调整。
所述样品位置切换机构4包括丝杠41、测量杆42、样品座43、光源44，所述丝杠41垂直设置在基座1上并且下端与驱动电机连接，所述测量杆42的一端套设在丝杠41上，另一端设置样品座43，所述光源44位于样品座43的一侧；所述测量杆42带动位于样品座43上的样品左右切换到激光测量机构3或样品位置切换机构4的位置，同时还通过高度调节实现激光焦距调整。
所述样品座43上设置有用于夹持样品的样品夹具431，这样，确保样品的稳固。
进一步地，所述激光测量机构3包括测量座31、投影屏幕32、ccd相机，所述测量座31的垂直面上设置投影屏幕32，所述ccd相机设置在样品座43上并且位于光源44的左右任意一侧，所述ccd相机与投影屏幕32相对设置。
可选地，所述激光测量机构3包括测量座31、投影屏幕32、感光传感器，所述测量座31的垂直面上设置投影屏幕32，所述投影屏幕32的背部设置感光传感器。
本发明的工作过程：
step1.设备初始化：
设备通电，参数设置为初始参数。
step2.焦距测量：
所述激光发生及焦距调整机构5在激光切割过程中，每隔一定时间，所述样品位置切换机构4通过丝杠41将测量杆42轴向移动至设定位置，并转动至激光镜头53正下方，然后进行样品切割。
样品切割完成后，再通过丝杠41移动测量杆42，将测量杆42转动至测量座31前方，开启光源44，对投影屏幕32上的样品投影进行深度测量。
如果计算得到深度达到了最佳焦距所切割的深度，那么继续进行激光切割，进入step4。
如果如果计算得到深度未达到最佳焦距所切割的深度，则进行焦距的调整，进入step3。
step3.调整焦距：
在z轴支架51的当前高度基础上，朝z轴支架51面向基座2方向运动，每隔一定距离进行样品切割，或者朝z轴支架51背向基座2方向运动，每隔一定距离进行样品切割。
然后按照step2进行焦距测量，将最深切割深度对应的z轴坐标作为焦距高度，并移动z轴支架51至该焦距高度。
step4.激光切割：
完成焦距测量与焦距调整后，将测量杆42移动至原位，然后继续进行激光切割。
本发明实施例还提供一种调整激光焦距的的调焦方法，该方法通过以下步骤实现：
步骤一：调焦装置在激光切割过程中，每隔一段时间，将测量杆轴向移动至设定位置，并转动至激光镜头正下方，然后对样品进行切割；
步骤二：样品切割完成后，移动测量杆，将测量杆转动至测量座前方，开启光源，对投影屏幕上的样品投影进行深度测量，获得当前深度；
步骤三：如果当前深度达到了最佳焦距所切割的深度，那么继续进行激光切割转至步骤五；反之，如果当前深度未达到最佳焦距所切割的深度，则进行焦距的调整，进入步骤四。
步骤四：根据当前深度确定焦距高度之后，样品位置切换机构在当前z轴高度基础上，朝z轴面向基座方向运动，每隔一段距离进行样品切割，或者朝z轴背向基座方向运动，每隔一段距离进行样品切割；
步骤五：完成焦距测量与焦距调整后，将测量杆移动至原位，然后继续进行激光切割。
具体地，所述对投影屏幕上的样品投影进行深度测量，获得当前深度，具体为：对样品切割n次，对n次切割深度进行图像测量采样，获得每次的深度数据li(i＝1,…,n)，并根据每次的深度数据li建立深度数组。
所述根据当前深度确定焦距高度，具体为：对深度数据li进行滤波处理后，再对深度数据li进行二次函数拟合处理得到曲线函数f(x)＝ax2+bx+c，根据曲线函数f(x)＝ax2+bx+c确定最深切割深度lmax，并且将最深切割深度lmax对应的z轴坐标作为焦距高度。
当所述曲线函数f(x)＝ax2+bx+c确定切割的深度趋势为单调递增时，取第n次切割的深度数据ln为焦距高度；所述曲线函数f(x)＝ax2+bx+c确定切割的深度趋势为单调递减时，取第1次切割的深度数据l1为焦距高度。
当所述曲线函数f(x)＝ax2+bx+c确定切割的深度趋势为先增后减时，对曲线函数f'(x)＝0求解取极值x＝xmax；然后在深度数组内进行对比，得到第a次切割的深度数据la,la+1,1＜a＜n-1，使得la＜lxmax＜la+1；如果
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。