专利名称：激光加工中实时监测焦点位置的装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及激光加工装备，特别是一种用于激光加工中实时监测焦点位置， 并通过监测结果反馈，快速定焦，提高加工效果的装置。
背景技术：
激光加工技术在汽车、微电子，航天航空，生物医学，太阳能及燃料电池新能源等高新技术产业领域有着广泛应用。其加工切面整齐，热效应小，无微裂纹和冶金缺陷，加工速度快，效率高，对材料无选择性，有着传统的机械加工，以及电火花加工所无法比拟的优越性。随着该技术的迅速发展及广泛应用，对加工的效果有了更高的要求，其中在加工过程中，加工激光束聚焦后的定位精度对加工效果有着至关重要的影响。若聚焦的激光焦斑没有定位在被加工件的加工面上，则会造成被用于加工的光能大量损失，降低加工效率，浪费了加工成本。现有的应用与激光加工的实时监测装置均是C⑶探测器同轴监视，只是用来监视加工状态的，并没有对焦点的位置进行实时监测判定。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种激光加工中实时监测焦点位置的装置，该装置应用与激光加工的实时监测装置均是CCD探测器非同轴监视，能够用来对焦点的位置进行实时监测判定。本实用新型的目的是通过下述技术方案来实现的。一种激光加工中实时监测焦点位置的装置，包括一个激光器和一个待加工的工件的定焦面，在所述激光器出射激光束面上设有一块平面反射镜，与平面反射镜反射的激光束相对应处设有一个加工头，加工头出射激光束光轴对应待加工的工件的定焦面；在加工头一侧设有与入射光束光轴夹角为α的聚焦透镜，聚焦透镜与线性C⑶探测器相连，且CXD 探测器水平设置，聚焦透镜光轴与线性C⑶探测器呈β夹角设置。本实用新型进一步的特征在于所述线性CXD探测器通过处理器与带视频采集卡的监视器连接。所述平面反射镜镜面与激光束成倾斜角度设置，倾斜角度为45°。所述夹角α满足0° < α <90°。所述夹角β = 90° -α。本实用新型提出了一种可应用于激光加工过程中实时监测聚焦情况，通过监测结果的反馈，快速调节焦点位置的装置。该装置使用加工用的脉冲激光作为发射源，其频率固定，通过聚焦后，使得激光焦斑准确的定位在被加工件的加工面上，解决了激光束加工面过高(未聚焦)和加工面过低(散焦)现象(参见图1所示)，减少了因焦点位置定位差错而导致的非激光焦斑加工带来的能量损失。
图1为加工面在非焦点位置示意图；图2为焦点定位装置图；图3为光路原理图。图中1、激光器；2、平面反射镜；3、加工头；4、聚焦透镜；5、线性CXD探测器；6、处
理器；7、监视器；8、定焦面。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本实用新型做进一步说明。如图2所示，该激光加工中实时监测焦点位置的装置，包括一个激光器1和一个待加工的工件的定焦面8，其中在所述激光器1出射激光束面上设有一块平面反射镜2，与平面反射镜2反射的激光束相对应处设有一个加工头3，加工头3出射激光束光轴对应待加工的工件的定焦面8;在加工头3—侧设有与入射光束光轴夹角为α的聚焦透镜4，夹角α 为35° ；聚焦透镜4与线性CXD探测器5相连，且CXD探测器5水平设置，聚焦透镜4光轴与线性CXD探测器5呈β夹角设置，夹角β为55°。线性CCD探测器5通过处理器6与带视频采集卡的监视器7连接。平面反射镜2镜面与激光束成倾斜角度设置，倾斜角度为45°。参见3并结合图2所示，使用加工用的激光器1作为发射源，对加工头3出射的激光束聚焦后的焦点位置进行标定，如图中的0点，在0点的右上方位置与入射光束光轴夹角 α位置设置监测设备聚焦透镜4及线性CXD探测器5，线性CXD探测器5水平放置，与处理器6连接，处理器6与带视频采集卡的监视器7连接。聚焦透镜4光轴与线性CXD探测器5夹角为β，若激光束聚焦在0点，则经被加工件的加工面反射后，出射光线通过聚焦透镜4到达线性CXD探测器5的中心位置0'；若激光束在A点被反射，则反射光在线性CXD 探测器5的A'位置，此时，调节工件的位置，直到监视器7中A'位置移动到线性C⑶探测器5的中心位置0'，则被加工件的加工定焦面8刚好置于聚焦激光束的焦斑位置；若激光束在B点被反射，则反射光在线性CCD探测器5的B'位置，此时，调节工件的位置，直到监视器7中B'位置移动到线性CXD探测器5的中心位置0'，则被加工件的加工定焦面8刚好置于聚焦激光束的焦斑位置；由于在线性C⑶探测器5上的位移量0' A'，0' B'是已知的，根据图三中的三角关系得下列公式，其中I1为0点到聚焦透镜4的主面距离，即物距。 I2为聚焦透镜4的主面到线性CXD探测器5中心0'的距离，即像距。通过计算可得工件所需移动的位移量AO，B0:
权利要求1.一种激光加工中实时监测焦点位置的装置，包括一个激光器(1)和一个待加工的工件的定焦面(8)，其特征在于在所述激光器(1)出射激光束面上设有一块平面反射镜(2)， 与平面反射镜( 反射的激光束相对应处设有一个加工头(3)，加工头C3)出射激光束光轴对应待加工的工件的定焦面(8)；在加工头C3) —侧设有与入射光束光轴夹角为α的聚焦透镜G)，聚焦透镜(4)与线性CCD探测器( 相连，且CCD探测器( 水平设置，聚焦透镜 (4)光轴与线性CXD探测器( 呈β夹角设置。
2.根据权利要求1所述的一种激光加工中实时监测焦点位置的装置，其特征在于所述线性CCD探测器( 通过处理器(6)与带视频采集卡的监视器(7)连接。
3.根据权利要求1所述的一种激光加工中实时监测焦点位置的装置，其特征在于所述平面反射镜( 镜面与激光束成倾斜角度设置，倾斜角度为45°。
4.根据权利要求1所述的一种激光加工中实时监测焦点位置的装置，其特征在于所述夹角α满足0° < α < 90°。
5.根据权利要求1所述的一种激光加工中实时监测焦点位置的装置，其特征在于所述夹角β = 90° -α。
专利摘要本实用新型公开了一种激光加工中实时监测焦点位置的装置，包括一个激光器和一个待加工的工件的定焦面，在所述激光器出射激光束面上设有一块平面反射镜，与平面反射镜反射的激光束相对应处设有一个加工头，加工头出射激光束光轴对应待加工的工件的定焦面；在加工头一侧设有与入射光束光轴夹角为α的聚焦透镜，聚焦透镜与线性CCD探测器相连，且聚焦透镜光轴与线性CCD探测器呈β夹角设置。该装置使用加工用的脉冲激光作为发射源，其频率固定，通过聚焦后，使得激光焦斑准确的定位在被加工件的加工面上，解决了激光束加工面过高(未聚焦)和加工面过低(散焦)现象，减少了因焦点位置定位差错而导致的非激光焦斑加工带来的能量损失。
文档编号B23K26/42GK202240152SQ20112032988
公开日2012年5月30日 申请日期2011年9月5日 优先权日2011年9月5日
发明者张晓 , 武杰杰 申请人:中科中涵激光设备(福建)股份有限公司