双振镜方头及其校准方法与流程

1.本发明涉及激光加工技术领域，尤其涉及一种双振镜方头及其校准方法。


背景技术：

2.双振镜方头相比于单振镜方头具有较大的工作幅面和加工效率，现有的双振镜方头是将两个单振镜方头组装在一起同时工作，由于两个单振镜单元是分别控制的，两个振镜单元共同加工同一工件时精度较低，容易出现加工误差。
3.现有的振镜校准方式只能保证光经过方头后垂直入射到工作平面，不能保证两组光路运动到相同的加工区域时聚焦点重合。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明提供了一种双振镜方头及其校准方法，用于解决现有技术中的难以保证加工精度问题。
5.一种双振镜方头，包括激光发射组件、第一振镜组件、第二振镜组件、场镜机构以及基座，所述第一振镜组件、所述第二振镜组件和所述场镜均安装在所述基座上，所述激光发射组件发射第一激光束和第二激光束，所述第一激光束进入所述双振镜方头内经过所述第一振镜组件的反射和所述场镜机构的折射聚焦在工作面上形成光路a，所述第二激光束从另一角度进入所述双振镜方头内经过所述第二振镜组件的反射和所述场镜机构的折射聚焦在工作面上形成光路b，所述第一振镜组件和所述第二振镜组件以所述基座在竖直方向的中心线对称设置，从而使得所述光路a和所述光路b以所述双振镜方头在竖直方向的中轴线为对称中心，所述第一激光束的工作面和所述第二激光的工作面位于同一水平面且重合。
6.可选的，所述第一激光束和所述第二激光束均垂直入射到所述振镜片上。
7.可选的，所述第一振镜组件包括第一x振镜片、驱动所述第一x振镜片的第一x振镜调节钮、第一y振镜片和驱动所述第一y振镜片的第一y振镜调节钮；
8.所述第二振镜组件包括第二x振镜片、驱动所述第二x振镜片的第二x振镜调节钮、第二y振镜片和驱动所述第二y振镜片的第二y振镜调节钮。
9.可选的，所述基座上设有第一x固位孔、第一y固位孔、第二x固位孔、第二y固位孔、第一激光入射孔、第二激光入射孔以及场镜安装孔；
10.所述第一x振镜片和所述第一x振镜调节钮组装后安装在所述第一x固位孔内，所述第一y振镜片和所述第一y振镜调节钮组装后安装在所述第一y固位孔内，所述第二x振镜片和所述第二x振镜调节钮组装后安装在所述第二x 固位孔内，所述第二y振镜片和所述第二y振镜调节钮组装后安装在所述第二y 固位孔内，所述第一激光束从所述第一激光入射孔射入所述双振镜方头的内部，所述第二激光束经过所述第二激光入射孔射入所述双振镜方头的内部，所述场镜机构安装在所述场镜安装孔内。
11.可选的，所述第一激光入射孔、所述第一x固位孔、所述第一y固位孔和所述场镜安
装孔连通形成供所述光路a通过的第一空腔；
12.所述第二激光入射孔、所述第二x固位孔、所述第二y固位孔和所述场镜安装孔连通形成供所述光路b通过的第二空腔；
13.所述第一空腔和所述第二空腔在所述场镜安装孔处汇合。
14.可选的，所述激光发射组件包括第一激光发射组件和第二激光发射组件，所述第一激光发射组件包括第一激光器和第一光路调节组件，所述第一光路调节组件用于调节所述第一激光束通过所述第一激光入射孔时的入射角度，所述第二激光发射组件包含有第二激光器和第二光路调节组件，所述第二光路调节组件用于调节所述第二激光束通过所述第二激光入射孔时的入射角度。
15.可选的，所述第一光路调节组件包括第一x反射镜和第一y反射镜，分别用于调节所述第一激光束在x方向和y方向的反射角度；所述第二光路调节组件包括第二x反射镜和第二y反射镜，分别用于调节所述第二激光束在x方向和y方向的反射角度。
16.一种用于前述的任意一项所述的双振镜方头的校准方法，步骤包括：
17.s01、所述双振镜方头通电后，所述第一振镜组件和所述第二振镜组件归零，所述第一激光束和所述第二激光束均垂直入射到所述双振镜方头内，分别调节所述第一振镜组件和所述第二振镜组件，使得所述第一激光束和所述第二激光束均能够垂直地入射到所述振镜上；
18.s02、安装所述双振镜方头，将所述场镜的工作距离处设置为初始工作面，确定所述第一激光束的焦点所在的第一焦平面和所述第二激光束的焦点所在的第二焦平面，判断所述第一焦平面、所述第二焦平面和所述初始工作面之间的距离，以距离所述初始工作面距离较小的焦平面设为实际工作平面，调节另一激光束的平行度，使其也聚焦在所述实际工作平面上；
19.s03、找到所述双振镜方头的机械中心，标记所述双振镜方头的机械中心在所述实际工作平面上的投影点；
20.s04、调节所述第一振镜组件和所述第二振镜组件，使所述第一激光束的焦点和所述第二激光束的焦点重合，并且使得所述第一激光束的焦点和所述第二激光束的焦点与所述双振镜方头的机械中心在实际工作面上的投影点重合；
21.s05、对所述第一激光束和所述第二激光束的分别进行box校正；
22.s06、如果所述第一激光束的box和所述第二激光束的box不重合，重复步骤s04～s05，直至所述第一激光束的box和所述第二激光束的box完全重合。
23.可选的，所述激光发射组件包括激光器和光路调节组件，所述光路调节组件、所述第一振镜组件和所述第二振镜组件均设有粗调机构和细调机构；
24.所述使得所述第一激光束的焦点和所述第二激光束的焦点与所述双振镜方头的机械中心在实际工作面上的投影点重合的操作为：
25.首先，粗调所述第一振镜组件和所述第二振镜组件，使得肉眼可见地所述第一激光束的焦点和所述第二激光束的焦点与所述双振镜方头的机械中心在实际工作面上的投影点重合；
26.其次，所述第一激光束和所述第二激光束分别在所述工作平面上作标记，观察两个所述标记和所述双振镜方头的机械中心点是否重合，如果不重合，细调所述光路调节组
件，使得所述第一激光束的焦点和所述第二激光束的焦点与所述双振镜方头的机械中心在实际工作面上的投影点重合。
27.可选的，细调所述光路调节组件时，确保所述第一激光束和所述第二激光束互相平行地入射到所述双振镜方头内。
28.实施本发明实施例，将具有如下有益效果：
29.采用上述双振镜方头，将第一振镜组件和第二振镜组件整合到同一个振镜方头中，共用一个场镜机构，再通过第一振镜组件和第二振镜组件可以分别调节光路a和光路b，使两光路的焦点重合，从而提高加工精度。
附图说明
30.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
31.其中：
32.图1为本发明提供的双振镜方头的其中一个实施例。
33.图2是如图1所示实施例的结构爆炸图。
34.图3是如题1所示实施例中光路a和光路b的路径示意图。
35.图4是如图1所示实施例的仰视图(不包含场镜)。
36.图中：10
‑
基座，11
‑
第一x固位孔，12
‑
第一y固位孔，13
‑
第二x固位孔， 14
‑
第二y固位孔，15
‑
第一激光入射孔，16
‑
第二激光入射孔，17
‑
场镜安装孔，211
‑ꢀ
第一x反射镜，212
‑
第一y反射镜，22
‑
第一x振镜片，23
‑
第一x振镜调节钮， 24
‑
第一y振镜片，25
‑
第一y振镜调节钮，311
‑
第二x反射镜，312
‑
第二y反射镜，32
‑
第二x振镜片，33
‑
第二x振镜调节钮，34
‑
第二y振镜片，35
‑
第二y振镜调节钮，40
‑
场镜机构，50
‑
实际工作平面。
具体实施方式
37.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
38.请参阅附图1和附图2，作为本发明提供的其中一个实施例，双振镜方头，包括激光发射组件、第一振镜组件、第二振镜组件、场镜机构40以及基座10。第一振镜组件、第二振镜组件和场镜均安装在基座10上，激光发射组件分别发射第一激光束和第二激光束，第一激光束经过第一振镜组件的反射和场镜机构40 的折射聚焦在工作面上形成光路a，第二激光束经过第二振镜组件的反射和场镜机构40的折射聚焦在工作面上形成光路b，光路a的入射段和光路b的入射段位于同一水平面。
39.可选的，第一振镜组件和第二振镜组件以基座10在竖直方向的中心线对称设置，因此当第一激光束和第二激光束也同样以基座10在竖直方向的中心线为中心对称入射时，光路a和光路b对称。与之对应的，光路a的入射段和光路 b的入射段互相平行且间隔。
40.相对于单振镜方头，本发明所提供的双振镜方头的光路具有扫描范围大、加工效率高、结构紧凑等优点，可广泛应用于激光加工行业。
41.可选的，基座10上设有振镜固位孔、激光入射孔和场镜安装孔17，第一振镜组件和第二振镜组件安装在振镜固位孔内，场镜机构40安装在场镜安装孔17 内。
42.进一步的，振镜固位孔包括第一x固位孔11、第一y固位孔12、第二x固位孔13、第二y固位孔14，激光入射孔包括第一激光入射孔15、第二激光入射孔16。
43.可选的，第一振镜组件包括第一x振镜片22、驱动第一x振镜片22的第一 x振镜调节钮23、第一y振镜片24、驱动第一y振镜片24的第一y振镜调节钮25，第二振镜组件包括第二x振镜片32、驱动第二x振镜片32的第二x振镜调节钮33、第二y振镜片34、驱动第二y振镜片34的第二y振镜调节钮35。
44.与之对应的，第一x振镜片22和第一x振镜调节钮23对应安装在第一x 固位孔11，第一y振镜片24和第一y振镜调节钮25对应安装在第一y固位孔 12，第二x振镜片32和第二x振镜调节钮33对应安装在第二x固位孔13，第二y振镜片34和第二y振镜调节钮35对应安装在第二y固位孔14。
45.可选的，激光发射组件包括第一激光发射组件和第二激光发射组件，第一激光发射组件包括第一激光器和第一光路调节组件，第一光路调节组件利用光的反射作用调节第一激光束通过第一激光入射孔15时的入射角度，第二激光发射组件包含有第二激光器和第二光路调节组件，第二光路调节组件用于调节第二激光束通过第二激光入射孔16时的入射角度。
46.进一步的，第一光路调节组件包括第一x反射镜211、第一y反射镜212，第二x反射镜311、第二y反射镜312。反射镜的作用是将激光器发出的激光束通过反射作用调整激光束光路的偏转角度，从而控制激光束的入射角度。激光发生器在发射的激光束大多会产生偏移，增设角度调节装置使激光束的入射角度可控，有利于光路系统的校准。
47.可选的，激光入射孔、振镜固位孔和场镜格孔互相连通为一个腔体，腔体供光路a和光路b通过。激光加工需要尽量避免在一个相对开放的空间内，一面空气中的粉尘干扰影响加工效果。腔体为光路提供了一个相对隔绝空气的空间，可以减少空气内粉尘的干扰效果，提高激光加工的质量。
48.可选的，第一光路调节组件、第二光路调节组件、第一x振镜调节钮23、第一y振镜调节钮25、第二x振镜调节钮33、第二y振镜调节钮35均设有粗调机构和细调机构。粗调机构的调节精度较低，调节范围大，适用于激光束的初步校准，细调机构的调节精度较高，调节范围小，适用于激光束的进一步校准。
49.可选的，第一激光束和第二激光的工作面位于同一水平面且重合。两束激光束在同一个加工面工作且工作面完全重合，两束激光又可以单独控制工作，在两束激光分别保证加工质量的基础上，本发明提供的双振镜方头加工效率提高了一倍。
50.可选的，本发明中对应地增加了振镜组件和场镜之间的距离，增加了单束光路在经过振镜组件折射后射入场镜的距离，从而使整个双振镜方头的加工面积增大，进一步提高双振镜方头的加工范围。
51.双振镜方头的光路校准方法步骤包括：
52.s01、双振镜方头通电后，第一振镜组件和第二振镜组件归零，第一激光束和第二
激光束均垂直入射到双振镜方头内，分别调节第一振镜组件和第二振镜组件，使得第一激光束和第二激光束均能够垂直地入射到振镜上；
53.s02、将场镜的工作距离处设置为初始工作面，确定第一激光束的焦点所在的第一焦平面和第二激光束的焦点所在的第二焦平面，判断第一焦平面、第二焦平面和初始工作面之间的距离，以距离初始工作面距离较小的焦平面设为实际工作平面50，调节另一激光束的平行度，使其也聚焦在实际工作平面50上；
54.s03、找到双振镜方头的机械中心，标记双振镜方头的机械中心在实际工作平面50上的投影点；
55.s04、调节第一振镜组件和第二振镜组件，使第一激光束的焦点和第二激光束的焦点重合，并且使得第一激光束的焦点和第二激光束的焦点与双振镜方头的机械中心在实际工作面上的投影点重合；
56.s05、对第一激光束和第二激光束的分别进行box校正；
57.s06、如果第一激光束的box和第二激光束的box不重合，重复步骤s04～s05，直至第一激光束的box和第二激光束的box完全重合。
58.box校正也就是激光的加工范围校正，主要是将激光加工大小和实际尺寸的一个对比，校正的参数主要是激光加工方头电机的参数。
59.对加工头的box校正包括普通校正和多点校正，普通校正主要有正方形、梯形、平行四边形等参数校正，填写校正界面对应的参数进行激光镭射，将得到的图形与标准图形比较后确定需要调整的参数，记为调整后参数，即可完成普通校正。多点校正就是先用激光坐标打出相应矩阵的点，然后借用高精度平台采集相对平台的数据在反求激光坐标进行计算得出，多点校正一般采集的数据点较多，对整个加工幅面都有校正，相比普通校正而言多点校正的校正精度较高。
60.进一步的，激光发射组件包括激光器和光路调节组件，光路调节组件、第一振镜组件和第二振镜组件均设有粗调机构和细调机构；
61.具体的，使得第一激光束的焦点和第二激光束的焦点与双振镜方头的机械中心在实际工作面上的投影点重合的操作为：
62.首先，粗调第一振镜组件和第二振镜组件，使得肉眼可见地第一激光束的焦点和第二激光束的焦点与双振镜方头的机械中心在实际工作面上的投影点重合，此步骤可以保证三者的重合精度在100μm以内；
63.其次，第一激光束和第二激光束分别在工作平面上作标记，观察两个标记和双振镜方头的机械中心点是否重合，如果不重合，细调光路调节组件，使得第一激光束的焦点和第二激光束的焦点与双振镜方头的机械中心在实际工作面上的投影点重合，此步骤可以保证三者的重合精度在10μm以内。
64.与之对应的，细调第一光路调节组件和第二光路调节组件时，确保第一激光束和第二激光束互相平行地入射到双振镜方头内。
65.经过上述校准方法，方头的两套振镜扫描范围重合。保证了两套振镜单独加工时，精度达到要求，和单振镜方头精度相同。并行工作时，拼接处的加工精度高，优于两套单振镜方头同时加工的精度。
66.以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范
围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。