一种点线重合对焦辅助系统及其辅助对焦方法与流程

本发明属于激光打标机机械设备领域，具体而言，涉及一种点线重合对焦辅助系统及其辅助对焦方法。

背景技术：

CO₂激光打标机即二氧化碳激光打标机，是利用CO₂气体为工作介质的激光振镜打标机。 CO₂激光器以CO₂气体为介质，将CO₂和其他辅助气体充入放电管在电极上加高压，放电管中产生辉光放电，使气体释放出波长为10.64um 激光，将激光能量放大后，经振镜扫描和聚焦镜聚焦后，在电脑和激光打标控制卡的控制下，可在工件上根据用户的要求进行图像、文字、数字、线条的标刻。

专利号为ZL 201320465787.X的中国发明专利公开了一种扩束合束集成装置，其包括第一扩束组件、第二扩束组件和一合束组件，该合束组件固定地连接在所述第一扩束组件和第二扩束组件之间，该合束组件上开设有一供可见光穿过的穿孔，该合束组件用于将可见光与激光重合。这种扩束合束集成装置可使可见光光束与激光光束重合，使得激光变为可见光。

专利号为ZL 201220678252.6的中国发明专利公开了一种激光器与振镜打标头的连接结构，其包括扩束镜支架、颈固定架和颈连接件，所述颈固定架安装在所述扩束镜支架上，所述颈连接件的一端设置于扩束镜支架和颈固定架之间。这种连接结构将原有不可调节的连接方式彻底改变，其可通过调节螺栓调节扩束镜支架和颈固定架的固定位置，从而达到精确有效调节光束的准直度的目的，并且能够使得激光器与激光振镜之间实现自由拆卸。

现有技术中的CO₂激光打标机通常为激光器产生的激光光束经过激光打标头，由激光打标头指引着激光光束穿过聚焦镜汇聚成一个很小的光点在物体表面上进行打标，而为保证最佳打标效果，激光打标头必须与物体表面之间始终保持一个固定的距离，我们称之为焦距，每一台CO₂激光打标机的焦距都是由聚焦镜决定的，上述光束经过聚焦镜后汇聚成的一个很小的光点即为焦点，焦点所在的水平面为焦平面，这个平面是我们看不见摸不着的，是物理学家形象化的称谓。

物体被打标的平面必须放在焦平面上，这样才能得到最佳的打标效果。但实际操作当中，每台设备的焦平面确定过程异常繁琐。一般的做法是先将CO₂激光打标机安装在一个高度可调的支架上面，然后选取几个物体放在固定的平台上，接着用直尺量取聚焦镜到物体打标面的距离，然后进行打标，根据打标情况再升高或降低设备的高度，再次打标，比较先后两次打标的效果，然后再多次改变高度重复上述过程，直至找到最佳的打标位置，然后用直尺量取这个距离并记录，因每台设备的聚焦镜不同，因此对每台设备的焦平面进行确定都需重复上述过程，且即使是同一台机器，更换聚焦镜后，仍需重复上述过程，这就对CO₂激光打标机的使用造成了诸多不便。鉴于此，本发明提供一种点线重合对焦辅助系统及其辅助对焦方法。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种快速确定激光打标装置焦平面的点线重合对焦辅助系统及其辅助对焦方法。

本发明通过下述技术方案实现：

一种点线重合对焦辅助系统，包括振镜、连接结构、扩束合束集成装置、第一可见光源和第二可见光源，所述扩束合束集成装置、连接结构和振镜依次连接，所述第二可见光源安装于所述扩束合束集成装置上，所述振镜底部前端设置有与所述第一可见光源匹配的通孔，所述第一可见光源安装于所述通孔中，该第一可见光源发出的可见光指向所述振镜的出光口的直径方向。

作为一种优选的技术方案，所述通孔侧方开设有一螺纹孔，该螺纹孔用于固定所述第一可见光源以及调整所述第一可见光源的射出光方向。

作为一种优选的技术方案，所述扩束合束集成装置包括第一扩束组件、第二扩束组件和一合束组件，所述第一扩束组件、合束组件和第二扩束组件依次连接，所述合束组件上开设有可见光穿孔，所述第二可见光源安装于该可见光穿孔中。

作为一种优选的技术方案，所述连接结构包括扩束镜支架、颈固定架和颈连接件，所述颈固定架安装在所述扩束镜支架上，所述颈连接件的一端嵌装于扩束镜支架和颈固定架之间，所述扩束镜支架上设置有一阶梯孔，所述阶梯孔套装于所述第二扩束组件，所述颈连接件的另一端连接于所述振镜的入光口。

本发明还提供了上述点线重合对焦辅助系统的辅助对焦方法。

本发明提供的技术方案是，提供上述点线重合对焦辅助系统的辅助对焦方法，其步骤包括：

S001，预先用样品在振镜下方进行打标测试，找到打标效果最佳的水平面，在该水平面上水平放置一张白纸；

S002，在振镜的底部前端的通孔中安装第一可见光源，在螺纹孔中用固定螺丝从侧向抵住第一可见光源，使第一可见光源发出的可见光指向振镜的出光口的直径方向且使可见光光点在白纸中显现；

S003,打开第二可见光源，第二可见光源发出的可见光经过振镜后从出光口射出可见光，该可见光的光点亦在白纸上显现，设定X-Y扫描镜上的扫描镜X一个固定电压，调节振镜内部X-Y扫描镜上的扫描镜Y，使扫描镜Y的电压以频率大于48Hz从-5V至+5V往复变化，使第二可见光源射出的可见光在白纸上显现直线；

S004，调节X-Y扫描镜上的扫描镜X电压，使所述白纸上的直线移动并与第一可见光光源的可见光光点重合，该重合处的水平面即为焦平面。

有益效果：

1.本发明通过第一光源和第二光源的共同作用，通过调整振镜内的X-Y扫描镜上的步进电机使第二光源经过振镜后射出形成一条肉眼可见直线，通过在最佳打标位置上调整第一光源的射出点和第二光源的可见直线重合。通过本发明确认焦平面，全过程无需直尺等辅助工具，仅需进行一次焦平面的确认，然后将样品放置于焦平面上，即可满足不同样品的打标，减少了不必要的重复调试，另外，倘若聚焦镜更换，亦只需进行一次调试即可确定焦平面，之后任何操作人员都可通过肉眼确认焦平面直接进行打标，避免了重复调试的繁琐，提高了二氧化碳打标机的打标效率。

2.本发明能在扩束合束集成装置的作用下将激光器发射的激光融入可见光，达到肉眼可以捕捉的效果，且在连接结构的作用下，实现激光器的激光微调，实用高效。

附图说明

附图1为一种点线重合对焦辅助系统结构示意图；

附图2为一种点线重合对焦辅助系统的第一可见光源安装位置示意图；

附图3为一种点线重合对焦辅助系统的扩束集成装置的结构示意图；

附图4为一种点线重合对焦辅助系统的激光器与振镜打标头的连接结构示意图；

附图5为振镜的X-Y扫描镜示意图；

附图6为一种点线重合对焦辅助系统的激光器的焦平面确认过程示意图。

附图标识：

1、扩束合束集成装置；2、连接结构；3、振镜；4、第一可见光源；5、第二可见光源；

31、螺纹孔；32、出光口；33、通孔；11、第一扩束组件；12、合束组件；13、第二扩束组件；121、可见光穿孔；21、扩束镜支架；22、颈固定架；23、颈连接件；211、阶梯孔；

6、X-Y扫描镜；61、扫描镜X；62、扫描镜Y；63、步进电机；7、白纸。

具体实施方式

为进一步公开本发明的技术方案，下面结合附图对一种点线重合对焦辅助系统及其辅助对焦方法的技术方案进行清楚、完整地说明。

需要说明的是，本说明书中所引用的如“底部”、“前端”、“中”、“左”、“右”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴，合先叙明。

请参照图1和图2，本发明提供一种点线重合对焦辅助系统，包括振镜3、连接结构2、扩束合束集成装置1、第一可见光源4和第二可见光源5，所述振镜3以Scanlab振镜为实施例，该振镜3内部包含X-Y扫描镜6，由步进电机63进行控制；所述扩束合束集成装置1和连接结构2采用背景技术中提及的由翔声激光科技有限公司研发的扩束合束集成装置和连接结构，所述扩束合束集成装置1、连接结构2和振镜3依次连接，所述第二可见光源5安装于所述扩束合束集成装置1上，所述振镜3底部前端设置有与所述第一可见光源4匹配的通孔33，所述第一可见光源4安装于所述通孔33中，该第一可见光源4发出的可见光指向所述振镜3的出光口32的直径方向。

进一步地，所述通孔33侧方开设有一螺纹孔31，该螺纹孔31用于固定所述第一可见光源4以及调整所述第一可见光源4的射出光方向。

请参照图3，所述扩束合束集成装置1包括第一扩束组件11、第二扩束组件13和一合束组件12，所述第一扩束组件11、合束组件12和第二扩束组件13依次连接，该第一扩束组件11上可安装不同型号的激光器，所述合束组件12上开设有可见光穿孔121，所述第二可见光源5安装于该可见光穿孔121中。

请参照图4，所述连接结构2包括扩束镜支架21、颈固定架22和颈连接件23，所述颈固定架22安装在所述扩束镜支架21上，所述颈连接件23的一端嵌装于扩束镜支架21和颈固定架22之间，所述扩束镜支架21上设置有一阶梯孔211，所述阶梯孔211套装于所述第二扩束组件13，所述颈连接件23的另一端连接于所述振镜3的入光口（未示出）。

本发明还提供了上述点线重合对焦辅助系统的辅助对焦方法。

本发明提供的技术方案是，提供上述点线重合对焦辅助系统的辅助对焦方法，具体步骤如下：

SOO1，预先用样品在振镜3下方进行打标测试，找到打标效果最佳的水平面，在该水平面上水平放置一张白纸7；

S002，在振镜3的底部前端的通孔33中安装第一可见光源4，在螺纹孔31中用固定螺丝从侧向抵住第一可见光源4，使第一可见光源4发出的可见光指向振镜3的出光口32的直径方向且使可见光光点在白纸7中显现；

S003，打开第二可见光源5，第二可见光源5发出的可见光经过振镜3后从出光口32射出可见光，该可见光的光点亦在白纸上显现，设定X-Y扫描镜6上的扫描镜X61一个固定电压，调节振镜内部X-Y扫描镜6上的扫描镜Y62，使扫描镜Y62的电压以频率大于48Hz从-5V至+5V往复变化，使第二可见光源5射出的可见光在白纸7上显现直线；

具体地，步进电机63是根据给定电压信号进行旋转一定的角度后定在一定的位置，当给定一个连续的信号，步进电机63则会连续变换角度，使扫描镜片跟着连续旋转，因此光线就会连续扫过一条轨迹，因此根据上述扫描镜X61给定固定电压，上述扫描镜Y62的电压往复变化，从而使第二可见光源5的光束能够画出连续的线条。

S004，调节X-Y扫描镜6上的扫描镜X61电压，使所述白纸7上的直线移动并与第一可见光光源4的可见光光点重合，该重合处的水平面即为焦平面。

具体地，通过调节上述扫描镜X61的电压，可以使扫描镜X61偏转，从而实现点线重合，找到焦平面。

对于不同的聚焦镜，只需要调节上述扫描镜X61的电压值参数，使点线重合即可，非常方便。

本发明并不局限于上述实施形式，如果本发明的各种改动或变形不脱离本发明的精神和范围，倘若这些改动和变形属于本发明权利要求和等同技术范围内，本发明也包括这些变形和改动。