激光焦点定位装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及激光加工设备领域，特别是涉及激光焦点定位装置及方法。
【背景技术】
[0002]目前激光加工技术在微电子、光伏等半导体领域有广泛的应用，其具有加工精度高、热效应小、加工速度快、效率高、对材料无选择性等优势。激光加工技术在太阳能高效电池上应用时，可以明显简化电池制备流程，进而提升生产效率和产品良率。随着激光技术的发展与应用要求的提高，在激光调试过程中，快速准确寻找激光光束聚集点位置，对加工效果有至关重要的影响。若激光处于离焦模式进行加工，会造成加工时激光光能损失，降低加工效率，浪费加工成本，甚至影响加工效果，对产品造成无法预估的影响。
[0003]一般地，对于激光焦点的定位是采用在不锈钢板或硬纸板上调整不同焦距进行打点或线的方式，然后根据点、线的变化或激光烧灼的激烈程度判断焦点的位置。然而，上述焦点的判断方式需要人工进行判断，精度较低。
【发明内容】
[0004]基于此，有必要提供一种无需人工进行判断且判断精度高的激光焦点定位装置及方法。
[0005]一种激光焦点定位装置，包括:
[0006]探测器，用于接收激光发出的脉冲并成像；
[0007]载台，位于所述探测器下方，用于承托所述探测器；
[0008]位置调整机构，位于所述载台两侧并与所述载台连接，所述位置调整机构用于调节所述载台的升降；
[0009]光衰减器，位于所述探测器上方，用于对激光脉冲进行衰减；以及
[0010]图像采集与分析模块，与所述探测器通信连接。
[0011]上述激光焦点定位装置，采用被动式接收激光发出的脉冲并成像，通过分析其圆斑直径变化趋势，进而寻找焦点位置。当激光照到探测器之前，先经光衰减器进行大倍率衰减；当激光偏离焦点时，光斑直径变大，采用位置调整结构调节载台的高低，进而升高或降低探测器，从而使得探测器接收到的光斑的直径最小；同时，图像采集与分析模块不断地采集光斑并分析其直径大小，当光斑直径最小时，探测器所处的位置即为焦点所在位置。上述激光焦点定位装置对激光光斑进行处理并得到最精确的光斑大小，进而准确地确定焦点位置，克服了人为因素影响，焦点定位精度高。
[0012]在其中一个实施例中，还设有底座，所述底座的表面开设有凹槽，所述光衰减器、探测器、载台均位于所述凹槽内，且所述光衰减器、探测器、载台呈顺序排列。
[0013]在其中一个实施例中，还包括水平监测机构，所述水平监测机构内嵌于所述底座上，所述水平监测机构的数量为两个，两个所述水平监测机构对称地分布在所述凹槽的两侧。
[0014]在其中一个实施例中，所述水平监测机构包括第一水平仪和第二水平仪，所述第一水平仪和所述第二水平仪均为长方体形状，所述第一水平仪与所述第二水平仪垂直。
[0015]在其中一个实施例中，所述位置调整机构包括千分尺旋钮，所述探测器通过所述千分尺旋钮升高或降低。
[0016]在其中一个实施例中，所述位置调整机构还包括驱动器，所述驱动器与所述千分尺旋钮连接。
[0017]在其中一个实施例中，所述探测器为平板式电感耦合元件探测器。
[0018]在其中一个实施例中，所述图像采集与分析模块通过数据线或无线方式与所述探测器连接。
[0019]本发明还提供了一种激光焦点定位方法，该方法包括以下步骤:
[0020]激光经光衰减器衰减后照射到探测器上；
[0021]探测器接收激光发出的脉冲并成像，然后将图像的直径大小信息发送给图像采集与分析模块；
[0022]调节位置调整机构进而升高或降低载台，改变所述探测器上的图像的直径大小；
[0023]当所述图像采集与分析模块中显示图像直径最小时，此时，所述探测器所处的位置即为焦点位置。
[0024]采用上述装置的激光焦点定位方法步骤简单，消除了人为因素对激光焦点寻找的影响，焦点定位精度高。
[0025]在其中一个实施例中，在所述激光经光衰减器衰减后照射到探测器上的步骤之前，还包括以下步骤:
[0026]采用水平监测机构监控所述探测器的水平状态。
【附图说明】
[0027]图1为一实施方式的激光焦点定位装置的正视图；
[0028]图2为图1所示的激光焦点定位装置的俯视图；
[0029]图3为激光器在非焦点位置时的示意图；
[0030]图4为采用图1所示装置的激光焦点定位方法的流程图；
[0031]附图标记:
[0032]10、激光焦点定位装置；100、底座；110、探测器；120、载台；130、位置调整机构；140、光衰减器；150、图像采集与分析模块；160、水平监测机构；152、数据线；162、第一水平仪；164、第二水平仪。
【具体实施方式】
[0033]为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
[0034]如图1和图2所示，一实施方式的激光焦点定位装置10包括探测器110、载台120、位置调整机构130、光衰减器140以及图像采集与分析模块150。探测器110用于接收激光发出的脉冲并成像。当探测器110上接收到激光光斑时，将激光光斑的直径大小信息发送至图像采集与分析模块150，当图像采集与分析模块150得到光斑的最小直径信息时，此时探测器110所处的位置即为焦点位置。在本实施例中，探测器110采用的是平板式电感耦合元件探测器(Charge-coupled Device，CCD)。
[0035]在本实施例中，激光焦点定位装置10还设有底座100，底座100起到支撑的作用，其形状既可以是规则形状，也可以是不规则形状。在本实施例中，底座100为长方体形状。更进一步地，底座100呈凹型设计，S卩，在底座100的表面开设有凹槽，光衰减器140、探测器110和载台120均位于凹槽内，且光衰减器140、探测器110、载台120呈顺序排列。如图1所示，光衰减器140、探测器110和载台120从上至下依次位于凹槽中。在底座100的表面开设凹槽，可以降低探测器110的重心，进而降低位置调整机构130的高度，使得激光焦点定位装置10的结构更加紧凑。可以理解的是，在其他实施例中，底座100的表面也可以不开始凹槽，直接将探测器110设置在底座100的表面上。
[0036]载台120位于探测器110的下方用于承托探测器110，位于载台120两侧并与载台120连接。在本实施例中，位置调整机构130与底座100连接。可以理解的是，位置调整机构130的数量为2，两个位置调整机构130分布载台120的两侧。位置调整机构130可以控制载台120的升降，进而调节探测器110的高低。例如，在图3中，当激光离焦后处于A位置时，光斑直径偏大，此时，调节位置调整机构130，降低载台120的高度，当探测器110上的光斑直径达到最小时，即为焦点位置O。同样地，当激光离焦后处于B位置时，光斑直径偏大，此时，调节位置调整机构130，升高载台120的高度，当探测器110上的光斑直径达到最小时，即到达焦点位置O。
[0037]在本实施例中，位置调整机构130包括千分尺旋钮，探测器110通过千分尺旋钮升高或降低。当探测器110到达焦点位置时，可以通过千分尺旋钮的数值计算出焦距值，无需再次测量焦距的大小。更进一步地，在本实施例中，位置调整机构130还包括驱动器，驱动器与千分尺旋钮连接。千分尺旋钮可以通过驱动器控制探测器110的上下滑