CN108274111B - 一种标定激光焦点装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种标定激光焦点装置及其方法，其包括激光加工头、准直光学透镜，还包括设置在激光加工头内的遮光球，所述遮光球位于所述准直光学透镜与激光出射点之间，所述遮光球设有贯穿遮光球的一条狭缝、以及设置在遮光球上且与狭缝呈90度的通孔。本发明标定激光焦点装置及其方法，在激光加工头的准直光学透镜与激光出射点之间设置一个遮光球，遮光球上有一条狭缝，激光只能从狭缝通过并最终聚焦在工件上，激光束在焦点附近由低到高或由高到低在不锈钢板上按一定间距打点，只有焦点处钢板上为最小的圆点，偏离焦点越远，光斑越长，辨识度高；找到焦点位置后，转动遮光球90度，使遮光球上的通孔与激光束同轴，即可进行正常的激光加工作业。

Description

一种标定激光焦点装置及其方法

技术领域

本发明涉及激光加工技术领域，特别是涉及一种快速标定激光焦点装置及其方法。

背景技术

激光加工技术具有加工精度高、热影响区小的优点。利用激光技术进行加工时，有些情况需利用高能量密度的激光焦点进行加工，有些情况需离焦一定距离进行加工，这都需要快速准确地找到激光焦点的位置。传统的方法主要有打点法和斜板法，前者是在焦点附近由低到高或由高到低在不锈钢板上按一定间距打点，根据点的大小及烧灼的激烈程度确定焦点的位置；后者是用激光照射和垂直轴成一角度斜放的钢板并水平拉动钢板，根据点的大小及烧灼的激烈程度确定焦点的位置。由于焦点附近的光斑大小非常接近且均为圆形或椭圆形，所以这种方法辨别精度不高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种标定激光焦点速度快、精度高、遮光球在激光加工头的内部、且结构简单紧凑的标定激光焦点装置及其方法。

本发明提供一种标定激光焦点装置，其包括激光加工头、设置在激光加工头内的准直光学透镜，还包括设置在激光加工头内的遮光球，所述遮光球位于所述准直光学透镜与激光出射点之间，所述遮光球设有贯穿遮光球的一条狭缝、以及设置在遮光球上且与狭缝呈90度的通孔。

优选地，所述遮光球还设有与所述狭缝相对的凹槽、定位孔以及设置定位孔内的键槽。

优选地，所述标定激光焦点装置还包括穿过激光加工头且连接在遮光球上的把手，所述把手设有卡持在所述键槽内。

优选地，所述激光加工头内设有收容槽、贯穿激光加工头且与收容槽连通的固定孔、以及与固定孔连通且相互垂直的第一孔和第二孔。

优选地，所述把手还设有具有收容腔的固定部、全部位于所述固定孔内且与固定部连接的伸入部、以及与伸入部连接且伸入所述定位孔内的连接部，所述键垂直固定在所述连接部上且位于所述键槽内。

优选地，所述标定激光焦点装置还包括位于固定部外侧的把手盖板。

优选地，所述标定激光焦点装置还包括连接把手和激光加工头的按钮、连接在按钮和把手之间的弹簧。

优选地，所述按钮包括位于收容腔内的主体部、与主体部一端垂直连接的且固定在所述第一孔内的第一部、以及与主体部另一端垂直连接的第二部；所述第二部的部分漏出伸入部；当按住第二部时，所述第一部离开激光加工头的第二孔并进入激光加工头的第一孔。

本发明还提供一种标记激光焦点的方法，包括如下步骤：

步骤S1：遮光球的狭缝对准激光束，激光束在工件上标记不同直径的点；

步骤S2：根据点的形状判断焦点位置，越靠近焦点打的点的直径越小且越圆；

步骤S3：找到最小且最圆的点，转动遮光球90°，激光束通过遮光球的通孔对工件进行激光标记。

优选地，所述步骤S3的具体内容为：按下按钮的第二部，通过握住把手的固定部以转动把手90°并带动遮光球转动90°，激光束通过遮光球的通孔对工件进行激光标记；然后松开按钮，使得按钮上的第一部离开激光加工头的第二孔并进入激光加工头的第一孔。

本发明标定激光焦点装置及其方法，在激光加工头的准直光学透镜与激光出射点之间设置一个遮光球，遮光球上有一条狭缝，激光只能从狭缝通过并最终聚焦在工件(如钢板)上，激光束在焦点附近由低到高或由高到低在不锈钢板上按一定间距打点，只有焦点处钢板上为最小的圆点，偏离焦点越远，光斑越长，辨识度高；找到焦点位置后，转动遮光球90 度，使遮光球上的通孔与激光束同轴，即可进行正常的激光加工作业；本发明标定激光焦点速度快、精度高，遮光球在激光加工头的内部，结构简单紧凑。

附图说明

图1为本发明标定激光焦点装置的剖视图；

图2为图1所示标定激光焦点装置在钢板上标记的示意图；

图3为图1所示标定激光焦点装置在钢板标记不同点的示意图；

图4为图1所示标定激光焦点装置的遮光球的单独示意图；

图5为图4所示遮光球另一角度的结构示意图；

图6为图1所示标定激光焦点装置的激光加工头的单独示意图；

图7为图6所示激光加工头的剖视图；

图8为图1所示标定激光焦点装置的把手的单独示意图；

图9为图8所示把手的局部剖视图；

图10为图8所示把手和把手盖板的组合示意图；

图11为图1所示标定激光焦点装置的按钮的单独示意图；

图12为图1所示标定激光焦点装置的遮光球转动90°后的示意图。

具体实施方式

本发明一种标定激光焦点装置，如图1至图3所示，其包括激光加工头1、设置在激光加工头1内的遮光球2、穿过激光加工头1且连接在遮光球2上的把手3、连接把手3和激光加工头1的按钮4、连接在按钮4和把手3之间的弹簧5、以及固定在把手3 上的把手盖板6。

其中，激光加工头1内设有准直光学透镜(图未示)，遮光球2设置在准直光学透镜(图未示)与激光出射点(图未示)之间。

如图4和图5所示，遮光球2设有一条狭缝21、设置在遮光球上且与狭缝21呈90 度的通孔23、设置在遮光球2一侧且与狭缝21相对设置凹槽22，所述遮光球2还设有定位孔24、以及设置在定位孔24内的键槽241。当遮光球2的狭缝21对着激光束时，激光从狭缝21射入，从凹槽22中射出；当遮光球2的通孔23对着激光束时，激光从通孔23射入，从通孔23相对的另一端射出。

遮光球2由铜或银等高反材料制成，找焦点时，遮光球2会将大部分激光反射到激光加工头1上，由激光加工头1内或外接的水冷通道散热。

如图6和图7所示为激光加工头1的局部示意图，激光加工头1内设有收容槽11、贯穿激光加工头1且与收容槽11连通的固定孔12、以及与固定孔12连通且相互垂直的第一孔13和第二孔14。

激光100从狭缝21通过并最终聚焦在钢板200上。在焦点附近由低到高或由高到低在不锈钢板上按一定间距打点201，如图3所示，只有焦点处钢板200上为最小的圆点，偏离焦点越远，光斑越长，辨识度很高。

如图8至图10所示，把手3包括具有收容腔311的固定部31、全部位于固定孔12 内且与固定部31连接的伸入部32、与伸入部32连接且伸入遮光球2的定位孔24内的连接部33、以及垂直固定在连接部33上的键34，所述键34固定在遮光球2的定位孔 24内。其中，固定部31呈方形，其内设有收容腔311；伸入部32设有圆形的空腔321；伸入部32和连接部33一体连接且均呈柱状，连接部33的直径小于伸入部32的直径。

把手盖板6固定把手3外，具体固定在固定部31上。

把手盖板6为一个平面的盖，用沉头螺钉61把把手盖板6固定在固定部31外侧，以盖住把手3上的收容腔321。

如图11所示，按钮4包括位于收容腔321内的主体部41、与主体部41一端垂直连接的第一部42、以及与主体部41另一端垂直连接的第二部43。其中，第一部42穿过伸入部32且***到激光加工头1的固定孔12的第二孔14内，第二部43的部分露出伸入部31。

弹簧5位于位于收容腔311内，弹簧5的一端抵接在收容腔311的内壁上，弹簧5 的另一端固定且抵接在第二部43的下方。

把手3的固定部31位于激光加工头1外，把手3的伸入部32部分伸入激光加工头 1的固定孔12内，连接部33伸入至遮光球2的定位孔24内，键34固定在键槽241内，达到把手3和遮光球2之间的连接。

工作时，按下按钮4的第二部43，通过握住把手3的固定部31以转动把手390°，然后松开按钮4，使得按钮4上的第一部42离开激光加工头1的固定孔12的第一孔14 并进入激光加工头1的第二孔13即可。遮光球2转动之前，光束直接打在遮光球2上，结果是只有狭缝21能通光，其他部位的光都被反射。

标定激光焦点的方法，包括如下步骤：

步骤S1：遮光球2的狭缝21对准激光束，激光束在工件上标记不同直径的点；

步骤S2：根据点的形状判断焦点位置，越靠近焦点打的点的直径越小且越圆；

步骤S3：找到最小且最圆的点，转动遮光球90°(如图12所示)，遮光球2的通孔 23对着激光束，激光束通过遮光球的通孔23对工件进行激光标记。

所述步骤S3的具体内容为：按下按钮4的第二部43，通过握住把手的固定部31 以转动把手90°并带动遮光球2转动90°，激光束通过遮光球2的通孔对工件进行激光标记；然后松开按钮4，使得按钮上的第一部42离开激光加工头的第二孔14并进入激光加工头的第一孔13。

本发明标定激光焦点装置及其方法，在激光加工头的准直光学透镜与激光出射点之间设置一个遮光球，遮光球上有一条狭缝，激光只能从狭缝通过并最终聚焦在工件(如钢板)上，激光束在焦点附近由低到高或由高到低在不锈钢板上按一定间距打点，只有焦点处钢板上为最小的圆点，偏离焦点越远，光斑越长，辨识度高；找到焦点位置后，转动遮光球90度，使遮光球上的通孔与激光束同轴，即可进行正常的激光加工作业；本发明标定激光焦点速度快、精度高，遮光球在激光加工头的内部，结构简单紧凑。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种标定激光焦点装置，其包括激光加工头、设置在激光加工头内的准直光学透镜，其特征在于，还包括设置在激光加工头内的遮光球和把手；其中，

所述遮光球位于所述准直光学透镜与激光出射点之间，所述遮光球设有贯穿遮光球的一条狭缝、与狭缝相对的凹槽、以及设置在遮光球上且与狭缝呈90度的通孔，还包括定位孔以及设置定位孔内的键槽；

所述激光加工头内设有收容槽、贯穿激光加工头且与收容槽连通的固定孔；

所述把手还设有具有收容腔的固定部、全部位于所述固定孔内且与固定部连接的伸入部、以及与伸入部连接且伸入所述定位孔内的连接部，所述连接部上设有键，所述键垂直固定在连接部上且位于所述键槽内。

2.根据权利要求1所述的标定激光焦点装置，其特征在于：所述激光加工头内设有与固定孔连通且相互垂直的第一孔和第二孔。

3.根据权利要求2所述的标定激光焦点装置，其特征在于：所述标定激光焦点装置还包括位于固定部外侧的把手盖板。

4.根据权利要求2所述的标定激光焦点装置，其特征在于：所述标定激光焦点装置还包括连接把手和激光加工头的按钮、以及连接在按钮和把手之间的弹簧。

5.根据权利要求4所述的标定激光焦点装置，其特征在于：所述按钮包括位于收容腔内的主体部、与主体部一端垂直连接的且固定在所述第一孔内的第一部、以及与主体部另一端垂直连接的第二部；所述第二部的部分露出伸入部；当按住第二部时，所述第一部离开激光加工头的第二孔并进入激光加工头的第一孔。

6.一种标记激光焦点的方法，其特征在于，所述方法应用在如权利要求1-5任一所述的标定激光焦点装置上，所述方法包括如下步骤：

步骤S1：遮光球的狭缝对准激光束，激光束在工件上标记不同直径的点；

步骤S2：根据点的形状判断焦点位置，越靠近焦点打的点的直径越小且越圆；

步骤S3：找到最小且最圆的点，转动遮光球90°，激光束通过遮光球的通孔对工件进行激光标记。

7.根据权利要求6所述的标记激光焦点的方法，其特征在于：所述步骤S3的具体内容为：按下按钮的第二部，通过握住把手的固定部以转动把手90°并带动遮光球转动90°，激光束通过遮光球的通孔对工件进行激光标记；然后松开按钮，使得按钮上的第一部离开激光加工头的第二孔并进入激光加工头的第一孔。

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