CN110666343B - 激光转折装置、激光加工光路***及光路调试方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种激光转折装置、激光加工光路***及光路调试方法，涉及激光加工技术领域。激光加工光路***包括加工基座、激光扩束准直装置、激光转折装置、激光聚焦装置和同轴调节装置。激光扩束准直装置和激光转折装置沿X轴方向间隔设置，激光扩束准直装置用于发射激光并对激光进行准直扩束；激光聚焦装置连接于加工基座，激光聚焦装置用于将由光路出***出的激光聚焦成加工用的微细光斑；同轴调节装置沿Z轴方向连接于激光转折装置，同轴调节装置用于识别对位加工标记以及辅助调节激光光路。激光加工光路***能够快速便捷地实现激光光束的扩束、转折调节及聚焦，光路调试方法简单，调试精度高，为激光加工设备的工业化生产提供了保障。

Description

激光转折装置、激光加工光路***及光路调试方法

技术领域

本申请涉及激光加工技术领域，具体而言，涉及一种激光转折装置、激光加工光路***及光路调试方法。

背景技术

随着激光加工技术的发展和应用领域扩展，激光加工设备的一致性和稳定性有了更高的要求。激光光路***是设备的核心功能部件，需要从结构设计和调试方法上综合考虑，获得能量和形状分布均匀的聚焦光斑，以实现优良的加工品质。

现有的多维角度光学调节座，一般应用在实验室，调节方便。但应用在工业化生产设备上，受环境温度、电机振动等因素影响，调节座的移动机构易产生变化，稳定性不佳。另外，受设备空间结构限制，标准外购的光学调节座安装方式不灵活，不利于设备集成。

发明内容

本申请提供了一种激光转折装置、激光加工光路***及光路调试方法，能够快速便捷地实现激光光束的扩束、转折调节及聚焦，光路调试方法简单，调试精度高，为激光加工设备的工业化生产提供了保障。

第一方面，提供了一种激光转折装置，激光转折装置包括镜座基体、转折镜片以及转折调节结构；镜座基体形成有供激光穿过的腔室，镜座基体的外壁形成有分别与腔室连通的光路入口和光路出口，光路入口沿X轴方向设置，光路出口沿Z轴方向设置；转折镜片沿X轴方向设置于腔室内；转折调节结构连接于镜座基体，转折调节结构连接于转折镜片，转折调节结构用于对转折镜片进行位置调节。

上述技术方案，通过转折调节结构能够对转折镜片的位置进行调节，调试便捷，并且能够保证转折镜片的稳定性，从而便捷地实现了激光光束的转折调节。

结合第一方面，在本申请的第一方面的第一种可能的实现方式中，镜座基体的外壁还形成有调节端口；转折调节结构包括固定盘、旋转盘、镜片架、连杆、调节螺丝、紧顶螺丝和固定螺丝；固定盘通过固定螺丝连接于调节端口，固定盘开设有连通于腔室的通口；旋转盘连接于连杆，旋转盘覆盖通口，转折镜片通过镜片架连接于旋转盘；镜片架置于腔室内，使得转折镜片沿X轴方向设置；连杆通过调节螺丝沿X轴方向活动连接于固定盘，旋转盘通过紧顶螺丝沿Y轴方向活动连接于固定盘。

上述技术方案，通过调节螺丝调节连杆在X轴方向上相对固定盘移动，进而带动转折镜片在X轴方向上进行位置调节，通过紧顶螺丝调节旋转盘在Y轴方向相对固定盘移动，进而带动转折镜片在Y轴方向上进行位置调节，从而实现转折镜片位置的二维角度调节；相比于现有技术中多维可调节座占用空间大、稳定性差的弊端，激光转折装置整体结构紧凑，调试便捷，稳定性好，能够便捷地对激光光束进行转折调节。

结合第一方面，在本申请的第一方面的第二种可能的实现方式中，激光转折装置包括第一调试工装，第一调试工装包括安装架、十字光阑和倍频片；十字光阑和倍频片间隔连接于安装架，安装架连接于光路入口，使得激光沿X轴方向依次通过十字光阑、倍频片后从光路入口进入腔室。

上述技术方案，第一调试工装设置在激光转折装置的光路入口，通过十字光阑对激光进行扩束，通过倍频片将不可见的激光转换成人眼可见的可见光，便于后续光路调试的视场观察和调节。

第二方面，提供了一种激光加工光路***，激光加工光路***包括第一方面或第一方面的任意一种可能的实现方式中的激光转折装置，激光加工光路***还包括加工基座、激光扩束准直装置、激光聚焦装置和同轴调节装置；镜座基体通过转接板连接于加工基座；激光扩束准直装置连接于加工基座，激光扩束准直装置和激光转折装置沿X轴方向间隔设置，激光扩束准直装置用于发射激光并对激光进行准直扩束；激光聚焦装置连接于加工基座，激光聚焦装置用于将由光路出***出的激光聚焦成加工用的微细光斑；同轴调节装置沿Z轴方向连接于激光转折装置，同轴调节装置连通于腔室，同轴调节装置用于识别对位加工标记以及辅助调节激光光路。

上述技术方案，通过激光扩束准直装置发射激光并对激光进行准直扩束，激光由激光转折装置进行转折调节，确保激光垂直正入射至激光聚焦装置中，使得激光聚焦成加工用的微细光斑。通过同轴调节装置精密调焦，实现激光与同轴图像观测焦点齐焦。激光加工光路***能够实现激光光束的扩束准直、转折及聚焦，且针对不可见波长激光，调试精度高，为激光加工设备的工业化生产提供了可靠保障。

结合第二方面，在本申请的第二方面的第一种可能的实现方式中，激光扩束准直装置包括激光器、扩束镜和第一调试工装；第一调试工装包括安装架、十字光阑和倍频片，十字光阑和倍频片间隔连接于安装架；激光器连接于加工基座，扩束镜连接于激光器出口，安装架连接于扩束镜；激光器、扩束镜、第一调试工装以及激光转折装置沿X轴方向依次设置。

上述技术方案，激光器、扩束镜、第一调试工装以及激光转折装置沿X轴方向依次设置，激光扩束准直装置通过扩束镜实现激光的准直扩束。

结合第二方面，在本申请的第二方面的第二种可能的实现方式中，激光聚焦装置包括聚焦座、压电陶瓷电机、伺服电机和第二调试工装；加工基座连接有立板，立板滑动连接有滑板，伺服电机驱动滑板沿Z轴方向相对立板滑动；聚焦座连接于滑板，压电陶瓷电机连接于聚焦座；第二调试工装用于对激光进行垂直方向的调试，第二调试工装包括长筒和两个十字光阑，两个十字光阑分别同轴安装于长筒的两端，长筒连接于压电陶瓷电机，长筒连通于光路出口。

上述技术方案，激光聚焦装置能够进行激光聚焦的粗调和精调，其中通过伺服电机驱动滑板相对立板沿Z轴方向滑动实现粗调；通过压电陶瓷电机驱动聚焦镜相对滑板沿Z轴方向滑动实现精调。在进行激光聚焦的精密调焦之前，先安装第二调试工装，通过两个十字光阑对聚焦激光进行垂直度调节。

结合第二方面，在本申请的第二方面的第三种可能的实现方式中，激光聚焦装置包括聚焦座、压电陶瓷电机、伺服电机和聚焦镜；加工基座连接有立板，立板滑动连接有滑板，伺服电机驱动滑板沿Z轴方向相对立板滑动；聚焦座连接于滑板，压电陶瓷电机连接于聚焦座；聚焦镜连接于压电陶瓷电机，聚焦镜连通于光路出口。

上述技术方案，聚焦镜用于最后在工作台面上聚焦成加工用的微细光斑，通过大范围粗调焦和小范围精调焦相结合，与聚焦镜同轴的同轴调节装置通过像面补偿机构，实现与激光加工光路齐焦。

结合第二方面，在本申请的第二方面的第四种可能的实现方式中，同轴调节装置包括镜头座、管镜、调节圈、固定圈、连接套和CCD；镜座基体沿Z轴方向相对光路出口开设有连接孔，连接孔连通于腔室，镜头座连接于连接孔；管镜同轴安装于镜头座内，调节圈与镜头座螺纹连接，连接套套设于镜头座的外壁，连接套抵靠于调节圈，CCD连接于连接套的一端；固定圈套设于连接套的另一端并与连接套过盈配合，固定圈可通过螺丝固定于镜头座。

上述技术方案，管镜与CCD靶面之间的距离为像距，顺时针拧动调节圈，调节圈可将连接套顶起，使得像距增大；反之逆时针拧动调节圈，连接套会因重力下降，使得像距进而减小，从而实现同轴镜头的精密调焦，获得清晰成像。获得合适的像距后，由于固定圈与连接套过盈配合，通过螺丝紧固产生形变使得连接套与镜头座连接固定。

结合第二方面的第四种可能的实现方式，在本申请的第二方面的第五种可能的实现方式中，固定圈与连接套的配合面为圆锥面。

上述技术方案，圆锥面过盈配合时压合距离较短，装拆方便，装拆时结合面不宜擦伤。

第三方面，提供了一种激光加工光路***的光路调试方法，激光加工光路***为第二方面或第二方面的任意一种可能的实现方式中的激光加工光路***，光路调试方法包括以下步骤：

在扩束镜上安装一个第一调试工装，使得激光扩束准直装置发射的激光沿X轴方向通过第一调试工装后均分为多个部分进入激光转折装置，第一调试工装包括安装架、十字光阑和倍频片，十字光阑和倍频片间隔连接于安装架；

通过同轴调节装置观测图像，并同时调节镜座基体在X轴方向的位置以及镜座基体在Y轴方向的位置，使得观测视场内的亮度均匀；

安装第二调试工装，第二调试工装包括长筒和两个十字光阑，两个十字光阑分别同轴安装于长筒的两端；

通过转折调节结构对转折镜片进行位置调节，使得激光垂直进入第二调试工装；

拆卸第二调试工装，然后安装聚焦镜；

确定激光加工焦点，通过调节同轴调节装置使得加工焦点和图像观测焦点齐焦。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本申请一个可选实施例中激光转折装置的结构示意图；

图2为本申请一个可选实施例中第一调试工装的结构示意图；

图3为本申请一个可选实施例中激光加工光路***在第一视角下的结构示意图；

图4为本申请一个可选实施例中激光加工光路***在第二视角下的结构示意图；

图5为本申请一个可选实施例中同轴调节装置的结构示意图；

图6为本申请一个可选实施例中第二调试工装的结构示意图；

图7为本申请一个可选实施例中转折镜片的安装结构示意图。

图标：L1-激光扩束准直装置；L2-激光转折装置；L3-激光聚焦装置；L4-同轴调节装置；T1-第一调试工装；1-加工基座；2-调节垫圈；3-激光器；4-扩束镜；5-转接板；6-立板；7-滑板；8-聚焦座；9-压电陶瓷电机；10-聚焦镜；11-镜头座；12-管镜；13-调节圈；14-固定圈；15-连接套；16-CCD；17-镜座基体；18-固定盘；19-固定螺丝；20-旋转盘；202-镜片架；204-转折镜片；21-紧顶螺丝；22-连杆；23-调节螺丝；24-十字光阑；25-倍频片；26-十字光阑；27-长筒；28-鞍形座。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“内”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之上或之下可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征之上、上方和上面包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征之下、下方和下面包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

激光加工中需要对激光光路进行转折调试。对于激光的转折调节，通常采用光学调节座进行，这一般应用于实验室环境中，而对于工业生产设备来说，外部环境复杂多变，容易对光学调节座的移动机构造成影响，设备结构的空间限制了光学调节座的安装，使得光学调节座不适用于激光加工生产。

本申请的一个可选实施例提供了一种激光转折装置L2，激光转折装置L2应用于激光加工光路***中。相比于现有技术中多维可调节座占用空间大、稳定性差的弊端，激光转折装置L2通过调节螺丝23调节连杆22在X轴方向上相对固定盘18移动，进而带动转折镜片在X轴方向上进行位置调节，通过紧顶螺丝21调节旋转盘20在Y轴方向相对固定盘18移动，进而带动转折镜片在Y轴方向上进行位置调节，从而实现转折镜片位置的二维角度调节，调试方式简单便捷。激光转折装置L2仅包括镜座基体17、第一调试工装T1、转折镜片和转折调节结构，整体结构紧凑，稳定性好，能够便捷地对激光光束进行转折调节。

请参考图1-图2，图1示出了本申请一个可选实施例提供的激光转折装置L2的具体结构，图2示出了本申请一个可选实施例提供的第一调试工装T1的具体结构。

为了便于描述激光光路的路径过程和激光转折过程，首先定义空间坐标系XYZ，请同时参考图3和图4，图3示出了本申请一个可选实施例提供的激光加工光路***在第一视角下的具体结构，图4示出了本申请一个可选实施例提供的激光加工光路***在第二视角下的具体结构。激光转折装置L2应用于激光加工光路***中，在图4中标出了空间坐标系XYZ的X轴方向与Z轴方向，另外，空间坐标系XYZ的Y轴垂直纸面(图中未标出)。

激光转折装置L2包括镜座基体17、转折镜片、第一调试工装TI以及转折调节结构。

如图1所示，镜座基体17为长方体形状的金属块，基座基体形成有供激光穿过的腔室。镜座基体17的后侧壁(即X轴方向)开设有连通腔室的光路入口(图中未示出)，光路入口用于供激光入射进入腔室。镜座基体17的上侧壁(即Z轴方向)开设有连通腔室的光路出口(图中未标出)，光路出口用于连接激光加工光路***中的激光聚焦装置L3(请参考图4所示)，使得激光由光路出***出进入激光聚焦装置L3，镜座基体17的下侧壁(即Z轴方向)开设有连通腔室的连接孔(图中未示出)，连接孔用于连接激光加工光路***中的同轴调节装置L4(请参考图4所示)，连接孔与光路出口同轴设置。镜座基体17的右侧壁(即Y轴方向)开设有连通腔室的调节端口(图中未示出)，调节端口用于连接转折调节结构。

请同时参考图1和图7，图7示出了本申请一个可选实施例提供的转折镜片204安装的具体结构。转折调节结构包括固定盘18、旋转盘20、镜片架202、连杆22、调节螺丝23、紧顶螺丝21和固定螺丝19。由于旋转盘20的盘面沿X轴延伸，镜片架202应与旋转盘20垂直连接，镜片架202上设置转折镜片204，转折镜片204可以是分束镜片或者反射镜片，从而使得转折镜片204处于X轴方向上以供激光入射后实现转折效果。

请同时参考图1、图3和图4，将图1中的镜座基体17旋转180°后设置在图3和图4中，得到旋转盘20在图4中沿Y轴方向设置(即垂直纸面朝外)，从而图1中的上侧壁上的光路出口在图3和图4中处于下方(即图4中Z轴方向的下侧)，图1中的下侧壁上的连接孔在图3和图4中处于上方(即图4中Z轴方向的上侧)。激光从激光扩束准直装置L1(请参考图4所示)沿X轴方向发射出后，经光路入口(图1中的镜座基体17沿X轴方向的后侧壁)进入腔室，入射在相对旋转盘20垂直设置的转折镜片204上后发生90°折射，使得激光的光路由X轴方向转换成Z轴方向，从而由光路出口(即图1中的镜座基体17的上侧壁方向、图3和图4中的Z轴方向的朝下方向)射出，完成激光的转折。

请继续参考图1和图7，固定盘18的上端形成有鞍形座28，鞍形座28卡抵在调整端口的上侧壁上并且通过螺钉固定在镜座基体17上，连杆22设置在鞍形座的2个突出块之间，调节螺丝23穿过鞍形座28上的两个突出块顶到连杆22上。镜片架202通过销钉连接在旋转盘20沿Y轴方向的左端面上，旋转盘20沿Y轴方向的右端面通过螺钉连接于连杆22，旋转盘20覆盖通口后使得镜片架202位于腔室内，使得转折镜片204沿X轴方向设置，旋转盘20通过紧顶螺丝21连接于固定盘18上。

需要对转折镜片204的位置进行微调时，先松开固定螺丝19，可通过调节紧顶螺丝21使得旋转盘20能够在Y轴方向上相对固定盘18移动，从而带动转折镜片204移动，实现转折镜片204在Y轴方向上的摆动；可通过拧动两个调节螺丝23沿X轴方向的调节，推动连杆22摆动，带动旋转盘20在X轴方向上移动，进而带动转折镜片204实现转折镜片204在X轴方向上的摆动调节，从而实现转折镜片204位置的二维角度调节。完成转轴镜片的调节后，再锁紧固定螺丝19，保证转折镜片204的稳定。相比于现有技术中多维可调节座占用空间大、稳定性差的弊端，激光转折装置L2整体结构紧凑，调试便捷，稳定性好，能够便捷地对激光光束进行转折调节。

请继续参考图2，第一调试工装T1包括安装架(图中未标出)、十字光阑24和倍频片25，十字光阑24和倍频片25间隔连接于安装架，安装架连接于光路入口，使得激光沿X轴方向依次通过十字光阑24、倍频片25后从光路入口进入腔室。第一调试工装T1设置在激光转折装置L2的光路入口，通过十字光阑24对激光进行扩束，通过倍频片25将不可见的激光转换成人眼可见的可见光，便于观察和调节。

通过转折调节结构能够对转折镜片204的位置进行二维角度调节，调试便捷，并且能够保证转折镜片204的稳定性，从而便捷地实现了激光光束的转折调节。

本申请一个实施例还提供了一种激光加工光路***，激光加工光路***通过激光扩束准直装置L1发射激光并对激光进行准直扩束，激光由激光转折装置L2进行转折调节，确保激光垂直正入射至激光聚焦装置L3中，使得激光聚焦成加工用的微细光斑。通过同轴调节装置L4精密调焦，最终使得图像观测焦点与激光加工焦点齐焦。激光加工光路***能够实现激光光束的扩束准直、转折及聚焦，且针对不可见波长激光，调试精度高，为激光加工设备的工业化生产提供了可靠保障。

请参考图3-图6，图3示出了本申请一个可选实施例提供的激光加工光路***在第一视角下的具体结构，图4示出了本申请一个可选实施例提供的激光加工光路***在第二视角下的具体结构，图5示出了本申请一个可选实施例提供的同轴调节装置L4的具体结构，图6示出了本申请一个可选实施例提供的第二调试工装的具体结构。

激光加工光路***包括加工基座1、激光扩束准直装置L1、激光转折装置L2、同轴调节装置L4和激光聚焦装置L3。

请参考图3和图4，加工基座1为大理石基座，加工基座1的上表面沿X轴方向间隔设置有调节垫圈2和转接板5，加工基座1的右侧面上沿Z轴方向设置有立板6。

激光扩束准直装置L1包括激光器3、扩束镜4和第一调试工装T1。激光器3连接在调节垫圈2上，扩束镜4连接在激光器3的出口，第一调试工装T1与扩束镜4的出口间隙配合。请同时参考图1，激光转折装置L2中的镜座基体17连接在转折板的右端，使得光路入口位于X轴方向上，并且激光器3的出光口、扩束镜4、第一调试工装T1以及光路入口沿X轴方向依次同轴设置。激光扩束准直装置L1通过扩束镜4实现激光的准直扩束。

请继续参考图5，同轴调节装置L4包括镜头座11、管镜12、调节圈13、固定圈14、连接套15和CCD(Charge Coupled Device,电荷耦合器件)16。镜头座11连接于镜座基体17(请参考图1所示)上的连接孔，管镜12同轴安装于镜头座11内，调节圈13套设在镜头座11的外壁下端并与镜头座11螺纹连接，连接套15套设于镜头座11的外壁上端并抵靠于调节圈13，连接套15能够相对镜头座11上下(即沿Z轴方向)滑动，CCD16连接于连接套15的上端。固定圈14套设于连接套15的下端并与连接套15过盈配合，固定圈14与连接套15的配合面为圆锥面，固定圈14可通过螺丝固定于镜头座11，连接套15上有横向的开槽，通过螺丝紧固产生的形变，实现连接套15与镜头座11的连接固定。管镜12与CCD16靶面之间的距离为像距，顺时针拧动调节圈13，调节圈13可将连接套15顶起，使得像距增大；反之逆时针拧动调节圈13，连接套15会因重力下降，使得像距进而减小，从而实现同轴镜头的精密调焦，获得清晰成像。获得合适的像距后，由于固定圈14与连接套15过盈配合，通过螺丝将固定圈14与连接套15固定，螺丝紧固产生形变使得连接套15与镜头座11连接固定。

请同时参考图4和图6，激光聚焦装置L3包括滑板7、聚焦座8、压电陶瓷电机9、伺服电机(图中未示出)、第二调试工装和聚焦镜10。

滑板7沿Z轴方向通过导轨滑动连接于立板6，伺服电机设置在立板6上，伺服电机可驱动滑板7沿Z轴方向相对立板6滑动。压电陶瓷电机9连接于聚焦座8，聚焦座8连接在滑板7上。第二调试工装包括长筒27和两个十字光阑26，两个十字光阑26分别同轴安装于长筒27的两端，长筒27连接于压电陶瓷电机9，长筒27的上端连通于光路出口。通过伺服电机驱动滑板7相对立板6沿Z轴方向滑动实现粗调，调焦行程20mm，调焦精度±5μm；通过压电陶瓷电机9驱动聚焦座8相对滑板7沿Z轴方向滑动实现精调，调焦行程0.1mm，调焦精度±0.1μm。

在通过同轴调节装置L4进行激光聚焦的精密调焦之前，先安装第二调试工装，通过两个十字光阑24对激光进行垂直度调节，并可以在长筒27下方设置倍频片25，便于进一步形成可见光。然后拆卸第二调试工装，将聚焦镜10与压电陶瓷电机9连接，并使得聚焦镜10连通于光路出口。聚焦镜10用于最后在工作台面上聚焦成加工用的微细光斑，通过大范围粗调焦和小范围精调焦相结合，与聚焦镜10同轴的同轴调节装置L4通过像面补偿机构，实现与激光加工光路齐焦。

本申请一个实施例还提供了一种激光加工光路***的光路调试方法，光路调试方法包括以下步骤：

(1)在扩束镜4的出口安装一个第一调试工装T1，第一调试工装T1与扩束镜4的出口间隙配合，使得激光扩束准直装置L1发射的激光沿X轴方向通过第一调试工装T1后均分为四个部分进入激光转折装置L2，其中十字光阑24的内径和扩束镜4出口外径公差配合。调节扩束镜4与激光器3的安装螺纹位置，使得通过扩束镜4的光束照射在倍频片25上，被均分为四部分；

(2)通过同轴调节装置L4观测图像，并同时调节镜座基体17相对转接板5在X轴方向的位置以及镜座基体17相对转接板5在Y轴方向的位置，并调节聚焦座8沿X轴方向的位置，使得观测视场内的亮度均匀，此时表明CCD16和聚焦镜10同轴性较好；

(3)安装第二调试工装；

(4)通过转折调节结构对转折镜片204进行位置调节，使得激光垂直进入第二调试工装；

(5)拆卸第二调试工装，然后安装聚焦镜10；

(6)确定激光加工焦点，通过调节同轴调节装置L4使得加工焦点和图像观测焦点齐焦。

光路调试方法能够满足工业化激光微加工设备一致性好、稳定性高的要求，相应的光学元件的安装和调节机构的设计，使得复杂的光路调试简单、便捷、可靠，可见光和非可见光均可适用，为工业化激光加工设备的生产提供有效的指导和可靠性保障。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种激光转折装置，其特征在于，包括：

镜座基体，所述镜座基体形成有供激光穿过的腔室，所述镜座基体的外壁形成有分别与所述腔室连通的光路入口和光路出口，所述光路入口沿X轴方向设置，所述光路出口沿Z轴方向设置；

转折镜片，所述转折镜片沿X轴方向设置于所述腔室内；以及

转折调节结构，所述转折调节结构连接于所述镜座基体，所述转折调节结构连接于所述转折镜片，所述转折调节结构用于对所述转折镜片进行位置调节；

所述镜座基体的外壁还形成有调节端口；

所述转折调节结构包括固定盘、旋转盘、镜片架、连杆、调节螺丝、紧顶螺丝和固定螺丝；

所述固定盘通过所述固定螺丝连接于所述调节端口，所述固定盘开设有连通于所述腔室的通口；

所述旋转盘连接于所述连杆，所述旋转盘覆盖所述通口，所述转折镜片通过所述镜片架连接于所述旋转盘；

所述镜片架置于所述腔室内，使得所述转折镜片沿X轴方向设置；

所述连杆通过所述调节螺丝沿X轴方向活动连接于所述固定盘，所述旋转盘通过所述紧顶螺丝沿Y轴方向活动连接于所述固定盘。

2.根据权利要求1所述的激光转折装置，其特征在于：

所述激光转折装置包括第一调试工装，所述第一调试工装包括安装架、十字光阑和倍频片；

所述十字光阑和所述倍频片间隔连接于所述安装架，所述安装架连接于所述光路入口，使得所述激光沿X轴方向依次通过所述十字光阑、所述倍频片后从所述光路入口进入所述腔室。

3.一种激光加工光路***，其特征在于：

所述激光加工光路***包括权利要求1-2中任意一项所述的激光转折装置；

所述激光加工光路***还包括加工基座、激光扩束准直装置、激光聚焦装置和同轴调节装置；

所述镜座基体通过转接板连接于所述加工基座；

所述激光扩束准直装置连接于所述加工基座，所述激光扩束准直装置和所述激光转折装置沿X轴方向间隔设置，所述激光扩束准直装置用于发射激光并对激光进行准直扩束；

所述激光聚焦装置连接于所述加工基座，所述激光聚焦装置用于将由所述光路出***出的激光聚焦成加工用的微细光斑；

所述同轴调节装置沿Z轴方向连接于所述激光转折装置，所述同轴调节装置连通于所述腔室，所述同轴调节装置用于识别对位加工标记以及辅助调节激光光路。

4.根据权利要求3所述的激光加工光路***，其特征在于：

所述激光扩束准直装置包括激光器、扩束镜和第一调试工装；

所述第一调试工装包括安装架、十字光阑和倍频片，所述十字光阑和所述倍频片间隔连接于所述安装架；

所述激光器连接于所述加工基座，所述扩束镜连接于所述激光器出口，所述安装架连接于所述扩束镜；

所述激光器、所述扩束镜、所述第一调试工装以及所述激光转折装置沿X轴方向依次设置。

5.根据权利要求3所述的激光加工光路***，其特征在于：

所述激光聚焦装置包括聚焦座、压电陶瓷电机、伺服电机和第二调试工装；

所述加工基座连接有立板，所述立板滑动连接有滑板，所述伺服电机驱动所述滑板沿Z轴方向相对所述立板滑动；

所述聚焦座连接于所述滑板，所述压电陶瓷电机连接于所述聚焦座；

所述第二调试工装用于对激光进行垂直方向的调试，所述第二调试工装包括长筒和两个十字光阑，两个所述十字光阑分别同轴安装于所述长筒的两端，所述长筒连接于所述压电陶瓷电机，所述长筒连通于所述光路出口。

6.根据权利要求3所述的激光加工光路***，其特征在于：

所述激光聚焦装置包括聚焦座、压电陶瓷电机、伺服电机和聚焦镜；

所述加工基座连接有立板，所述立板滑动连接有滑板，所述伺服电机驱动所述滑板沿Z轴方向相对所述立板滑动；

所述聚焦座连接于所述滑板，所述压电陶瓷电机连接于所述聚焦座；

所述聚焦镜连接于所述压电陶瓷电机，所述聚焦镜连通于所述光路出口。

7.根据权利要求3所述的激光加工光路***，其特征在于：

所述同轴调节装置包括镜头座、管镜、调节圈、固定圈、连接套和CCD；

所述镜座基体沿Z轴方向相对所述光路出口开设有连接孔，所述连接孔连通于所述腔室，所述镜头座连接于所述连接孔；

所述管镜同轴安装于所述镜头座内，所述调节圈与所述镜头座螺纹连接，所述连接套套设于所述镜头座的外壁，所述连接套抵靠于所述调节圈，所述CCD连接于所述连接套的一端；

所述固定圈套设于所述连接套的另一端并与所述连接套过盈配合，所述固定圈可通过螺丝固定于所述镜头座。

8.根据权利要求7所述的激光加工光路***，其特征在于：

所述固定圈与所述连接套的配合面为圆锥面。

9.一种激光加工光路***的光路调试方法，其特征在于，所述激光加工光路***为权利要求3-8中任意一项所述的激光加工光路***，所述光路调试方法包括以下步骤：

在扩束镜上安装一个第一调试工装，使得所述激光扩束准直装置发射的激光沿X轴方向通过所述第一调试工装后均分为多个部分进入所述激光转折装置，所述第一调试工装包括安装架、十字光阑和倍频片，所述十字光阑和所述倍频片间隔连接于所述安装架；

通过所述同轴调节装置观测图像，并同时调节所述镜座基体在X轴方向的位置以及所述镜座基体在Y轴方向的位置，使得观测视场内的亮度均匀；

安装第二调试工装，所述第二调试工装包括长筒和两个十字光阑，两个所述十字光阑分别同轴安装于所述长筒的两端；

通过所述转折调节结构对所述转折镜片进行位置调节，使得激光垂直进入所述第二调试工装；

拆卸所述第二调试工装，然后安装聚焦镜；

确定激光加工焦点，通过调节所述同轴调节装置使得加工焦点和图像观测焦点齐焦。

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