3)的光学中心，所述的合束镜(3)、第一分光镜
(4)，第二分光镜(5-1)、第三分光镜(5-2)和第三反射镜(6-3)沿Y轴方向从左向右依次排列。所述的第一反射镜(6-1)位于第一分光镜(4)的X轴正方向，两者中心连线平行于X轴;第二反射镜(6-2)位于第三反射镜(6-3)的X轴正方向，两者中心连线平行于X轴;第一反射镜(6-1)与第二反射镜(6-2)的中心连线平行于Y轴;第四反射镜(6-4)、第五反射镜(6-5)、第六反射镜(6-6)和第七反射镜(6-7)的中心形成一个正方形，所述的正方形的几何中心位置位于坐标原点O处其四条边分别平行于X轴与Y轴。所述的防护罩12由五块CO2激光专用防护板构成，罩在整个激光光路经过的区域。所述的微探针毛坯8以玻璃管探针作为实例。
[0023]本发明的具体实施过程可描述如下:
[0024]接通系统中各设备的电源；
[0025]对系统中各光学器件的位姿进行初步调整:将⑶2激光器1、激光指示器2、合束镜
3、第一分光镜4、第二分光镜5-1、第三分光镜5-2、第一反射镜6-1、第二反射镜6-2、第三反射镜6-3、第四反射镜6-4、第五反射镜6-5、第六反射镜6-6和第七反射镜6-7调整到X-Y平面上的固定位置;将显微成像设备(7)聚焦于a点。
[0026]在a点沿水平方向设置一块活动挡板，打开激光指示器2使其发出指示激光，指示激光经过合束镜、分光镜和反射镜后，形成相对于Z方向对称的四束激光照射在活动挡板上形成光斑。对多轴对称光路模块中各个光学器件的位姿进行微调直到找到指示激光在活动挡板上形成最小光斑。
[0027]取下活动挡板，通过支架9将待加工的玻璃管探针沿Z轴方向夹持在所述的三维精密位移电动平台10上。打开显微成像设备7，观察玻璃管探针的尖端与所述的指示激光的最小光斑的相对位置，利用计算机系统11控制三维精密位移电动平台10的移动，调整玻璃管探针的空间位置，使待加工的玻璃管探针尖端与所述的指示激光的最小光斑重合。
[0028]关闭激光指示器2，在调好的加工平台上放置防护罩12，再在计算机系统11中设定CO2激光的功率与时间，打开CO2激光器I，对探针尖端进行形貌加工。
[0029]玻璃管探针尖端在受热成形过程中，显微成像设备7采集其尖端几何形貌并传送给计算机系统11，计算机系统11分析计算探针尖端形貌的几何精度，并根据分析结果与加工要求修正CO2激光的功率和作用时间。
[0030]以上所述实例性说明中微探针毛坯以玻璃管探针为实例，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的思想和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种基于多轴对称激光束的微探针尖端热成形系统，主要由激光模块、多轴对称光路模块、在线监测模块、探针位置调整模块、信号分析处理模块和激光防护模块组成;其特征是: 所述的激光模块为CO2激光器(I)，所述的CO2激光器(I)的控制端口连接信号分析处理模块(11)，其光源端口发出CO2激光沿Y轴方向传播并进入所述的多轴对称光路模块； 所述的多轴对称光路模块包括:激光指不器(2)、合束镜(3)、第一分光镜(4)、第二分光镜(5-1)、第三分光镜(5-2)、第一反射镜(6-1)、第二反射镜(6-2)、第三反射镜(6_3)、第四反射镜(6-4)、第五反射镜(6-5)、第六反射镜(6-6)和第七反射镜(6-7)等;其特征是:上述光学器件的中心都在X-Y平面，激光指示器⑵的轴线与X轴平行并通过合束镜(3)的光学中心，所述的合束镜(3)、第一分光镜(4)，第二分光镜(5-1)、第三分光镜(5-2)和第三反射镜(6-3)沿Y轴方向从左向右依次排列； 所述的第一反射镜(6-1)位于第一分光镜(4)的X轴正方向，两者中心连线平行于X轴；第二反射镜(6-2)位于第三反射镜(6-3)的X轴正方向，两者中心连线平行于X轴;第一反射镜(6-1)与第二反射镜(6-2)的中心连线平行于Y轴;第四反射镜(6-4)、第五反射镜(6-5)、第六反射镜(6-6)和第七反射镜(6-7)的中心形成一个正方形;所述的正方形的几何中心位置位于坐标原点O处其四条边分别平行于X轴与Y轴； 所述的在线监测模块为一种显微成像设备(7)，其镜头正对微探针毛坯(8)的尖端且输出端接入信号分析处理模块(11); 所述的探针位置调整模块包括支架(9)和位移平台(10)，其中所述的支架(9)夹持待加工微探针毛坯(8)，并固定在位移平台(10)上，所述的位移平台(10)为三维精密位移电动平台，其控制端与信号分析处理模块(11)连接，待加工微探针毛坯(8)的空间位置通过位移平台(10)进行调整； 所述的信号分析处理模块为一种具有数字信号处理能力的计算机系统(11)，分别与CO2激光器(I)、显微成像设备(7)和位移平台(10)相连，调节CO2激光器(I)的输出功率与作用时间，接收显微成像设备(7)的图像信息并分析其几何与形位特征，控制位移平台的空间位置； 所述的激光防护模块为长方体防护罩(12)，由五块罩在整个激光光路区域的CO2激光专用防护板构成。2.如权利要求1所述的一种基于多轴对称激光束的微探针尖端热成形系统，其特征是:所述的C02激光器(I)发出C02激光并沿Y轴通过合束镜(3)，然后被第一分光镜(4)与第一反射镜(6-1)分为两束沿Y轴方向传播的平行光;此两束平行激光经过光路子模块(由第二分光镜(5-1)、第四反射镜(6-4)与第五反射镜(6-5)构成)与光路子模块(由第二反射镜(6-2)、第三反射镜(6-3)、第三分光镜(5-2)、第六反射镜(6-6)与第七反射镜(6_7)构成)形成相对于Z方向对称的四束激光汇聚在探针毛坯(8)的尖端a处。3.如权利要求1所述的一种基于多轴对称激光束的微探针尖端热成形系统，其特征是:所述的激光指示器(2)发出可见的且与X轴平行的指示激光，所述的指示激光射向合束镜(3)的中心，经过合束镜(3)的反射后沿Y轴传播，然后经过与所述的CO2激光光路相同的光路，被分为相对于Z方向对称的四束激光汇聚在探针毛坯(8)的尖端a处。4.如权利要求1所述的一种基于多轴对称激光束的微探针尖端热成形系统，其特征是:所述的合束镜(3)的中心平面垂直于X-Y面且与Y-Z面成45度角设置，在靠近CO2激光器(I)的一侧表面涂覆有针对CO2激光的增透涂层，在靠近激光指示器(2)的一侧表面涂覆有针对指示激光的增强反射涂层。5.如权利要求1所述的一种基于多轴对称激光束的微探针尖端热成形系统，其特征是:所述的第一分光镜(4)对CO2激光和指示激光都具有相同的反射能力和透射能力，可在X-Y平面内将所述的CO2激光和指示激光都分成两束夹角为90度且能量相同的激光。6.如权利要求1所述的一种基于多轴对称激光束的微探针尖端热成形系统，其特征是:所述的第二分光镜(5-1)和第三分光镜(5-2)为两个完全相同的分光镜，位于Y轴上且关于X-Z面对称分布。7.如权利要求1所述的一种基于多轴对称激光束的微探针尖端热成形系统，其特征是:所述的第一至第七反射镜为七个完全相同的反射镜，其中第一至第三反射镜组合使用，改变激光传播方向；第四至地七反射镜组合使用，使所述的四束激光汇聚到探针毛坯(8)尖端
【专利摘要】本发明公开了一种基于多轴对称激光束的微探针尖端热成形系统，涉及微探针尖端加工制造领域。该系统主要包括：激光模块、多轴对称光路模块、在线监测模块、探针位置调整模块、信号分析处理模块和激光防护模块等；所述的激光模块发出的CO2激光经过多轴对称光路模块后，形成相对于Z方向对称的四束激光，从探针的四个对称方向对其尖端进行加热成形；所述的在线监测模块可将实时加工信息反馈给信号分析处理模块，并通过信号分析处理模块及时调整探针的加工方案。本系统采用的多轴对称激光束微探针尖端热成形方法，可使探针尖端均匀受热，保证热应力分布平衡，能够快速形成具有较高几何与形貌精度的探针尖端，提高了探针尖端加工成形的质量和效率。
【IPC分类】B23K26/70, B23K26/00
【公开号】CN105537757
【申请号】CN201610034625
【发明人】许斌, 尹德强, 方辉, 刘乾乾
【申请人】四川大学
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2016年1月20日