CN110899960A - 一种螺旋扫描激光加工头平板玻璃的误差补偿方法 - Google Patents

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李明
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Abstract

本发明属于激光精密制造领域，具体涉及一种螺旋扫描激光加工头平板玻璃的误差补偿方法，摆脱了激光加工头对于高精度平板玻璃制造的依赖性。通过调整旋转光楔组即可实现平板玻璃的误差补偿，可适用于所有螺旋扫描激光加工头***中平板玻璃的误差补偿，具有通用性。

Description

一种螺旋扫描激光加工头平板玻璃的误差补偿方法
技术领域
本发明属于激光精密制造领域，涉及一种螺旋扫描激光加工头平板玻璃的误差补偿方法。
背景技术
目前，通过多组光学元件的高速旋转得到激光在工件表面上的螺旋扫描轨迹，进而实现高质量、高精度以及锥度可控的微孔是激光微加工领域中最常用的加工方式。螺旋扫描激光加工头作为该技术在工程应用中的典型设备，其内部包含了多个光学组件，分别为平板玻璃、旋转光楔组以及聚焦透镜，通过这些光学元件的组合运动实现光束在空间中不同直径的螺旋扫描轨迹以及可控的空间倾角，从而实现不同锥度以及不同孔径的微孔加工。
在螺旋扫描激光加工头的整个光学***中，光束通过平板玻璃的上下表面后会产生一定的平移，然后经过聚焦透镜的汇聚作用，实现光束相对于工件表面法线的倾角变化，进而实现不同锥度的微孔孔型。在这个过程中，如果平板玻璃上下表面不平行就会使入射光束与出射光束不平行，进而影响微孔的锥度，由此可以看到平板玻璃的平行差是影响微孔锥度的关键因素。因此，为了得到高精度的微孔孔型，需要对平板玻璃表面的平行差进行严格控制。目前，高精度的平板玻璃一般需要通过高级光学技师手工进行磨削，这样制造出来的平板玻璃的平行差也基本在10″左右，要想达到接近无误差的理想平板玻璃状态基本不可能，并且高精度的平板玻璃制造周期长、产量低、稳定性差、价格高。
发明内容
本发明的目的是提出一种用于螺旋扫描激光加工头平板玻璃的误差补偿方法，不需要制造高精度的平板玻璃就可解决平板玻璃的平行差对微孔锥度的影响。通过该方法能够实现螺旋扫描激光加工头平板玻璃的误差补偿，为高精度的微孔孔型制造提供了保障，同时也彻底摆脱了该种激光加工头对于高精度平板玻璃制造的依赖性。
本发明的技术解决方案是提供一种螺旋扫描激光加工头平板玻璃的误差补偿方法，包括以下步骤：
步骤一、在平板玻璃、旋转光楔组以及聚焦透镜安装之前，将平面反射镜置于螺旋扫描激光加工头光路中，使平面反射镜与螺旋扫描激光加工头的光轴方向保持垂直；
步骤二、将自准直望远镜沿螺旋扫描激光加工头光轴方向与平面反射镜进行对准，使自准直像与分划板上十字叉丝重合；
步骤三、将平板玻璃及旋转光楔组作为一个整体安装到螺旋扫描激光加工头的光路中，并将平板玻璃及旋转光楔组置于自准直望远镜与平面反射镜之间；
步骤四、通过自准直望远镜观察光束经过平板玻璃及旋转光楔组后形成的自准直像与步骤二中分划板上十字叉丝分开的距离，以此判断待补偿平板玻璃上下表面的平行差；
步骤五、调整旋转光楔组的相对夹角，通过自准直望远镜观察，直至调整旋转光楔组的相对夹角后的自准直像与自步骤二中分划板上十字叉丝重合；
步骤六、固定平板玻璃及调整楔角后的旋转光楔组，完成螺旋扫描激光加工头平板玻璃平行差的补偿。
进一步地，通过手动调整实现旋转光楔组楔角的调整。
本发明的有益效果是：
1、利用本发明提出的螺旋扫描激光加工头平板玻璃的误差补偿方法，可解决由于现有螺旋扫描激光加工头平板玻璃的平行差引起的微孔孔型精度低的问题，摆脱了该种激光加工头对于高精度平板玻璃制造的依赖性；
2、本发明巧妙的通过调整旋转光楔组即可实现平板玻璃的误差补偿，操作方法简单，易于实现，可适用于所有螺旋扫描激光加工头***中平板玻璃的误差补偿，具有通用性；
3、本发明最终加工精度不依赖平板玻璃的状态，通过调整旋转光楔组即可实现平板玻璃的误差补偿，加工精度高，且具有高稳定性；
4、实现本发明方法只需要引入自准直望远镜及平面反射镜，降低微孔加工成本。
附图说明
图1为螺旋扫描激光加工头的各个光学组件；
图2为本发明实施例中补偿方法实现的硬件结构图；
图3为本发明实施例中经过平板玻璃后形成的自准直像与分划板十字叉丝分开的距离；
图中附图标记为：1-平板玻璃，2-旋转光楔组，3-聚焦透镜，4-平面反射镜，5-光轴，6-自准直望远镜；
具体实施方式
以下将结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。
如图1所示为现有技术中螺旋扫描激光加工头的各个模块组成，其中沿光束传播方向依次包括平板玻璃1、旋转光楔组2以及聚焦透镜3。由于平板玻璃存在制造误差，尤其平板玻璃的平行差指标是影响微孔锥度的关键因素，因此本方法围绕螺旋扫描激光加工头的平板玻璃进行了补偿，从而提升了微孔制造的孔型精度，摆脱了该种激光加工头对于高精度平板玻璃制造的依赖性。
如图2所示，本发明螺旋扫描激光加工头包括沿光路依次设置的旋转光楔组2与平板玻璃1，调整旋转光楔组2的相对夹角即可实现平板玻璃的误差补偿。
具体补偿方法如下：
1、在螺旋扫描激光加工头安装平板玻璃1及旋转光楔组2之前，将平面反射镜4置于螺旋扫描激光加工头光学***中，使其与光轴5保持垂直。
2、将自准直望远镜6沿螺旋扫描激光加工头光轴方向(图中光束方向从左至右)与平面反射镜4进行对准。
3、将平板玻璃1及旋转光楔组2作为一个整体安装到螺旋扫描激光加工头的光路***中，并将其置于平面反射镜4与自准直望远镜6之间，如图2所示。
4、通过自准直望远镜6观察光束经过平板玻璃1后形成的自准直像分开的距离，如图3所示，以此判断待补偿平板玻璃1上下表面的平行差。本实施例中旋转光楔组2为楔角可调的旋转光楔组，初始楔角为0.2°，手动调整旋转光楔组2，直至自准直像重合。
5、固定平板玻璃3及旋转光楔组2，完成螺旋扫描激光加工头平板玻璃3平行差的补偿。

Claims (2)

1.一种螺旋扫描激光加工头平板玻璃的误差补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、在平板玻璃、旋转光楔组以及聚焦透镜安装之前，将平面反射镜置于螺旋扫描激光加工头光路中，使平面反射镜与螺旋扫描激光加工头的光轴方向保持垂直；
步骤二、将自准直望远镜沿螺旋扫描激光加工头光轴方向与平面反射镜进行对准，使自准直像与分划板上十字叉丝重合；
步骤三、将平板玻璃及旋转光楔组作为一个整体安装到螺旋扫描激光加工头的光路中，并将平板玻璃及旋转光楔组置于自准直望远镜与平面反射镜之间；
步骤四、通过自准直望远镜观察光束经过平板玻璃及旋转光楔组后形成的自准直像与步骤二中分划板的十字叉丝分开的距离，以此判断待补偿平板玻璃上下表面的平行差；
步骤五、调整旋转光楔组的相对夹角，通过自准直望远镜观察，直至调整旋转光楔组的相对夹角后的自准直像与自步骤二中分划板的十字叉丝重合；
步骤六、固定平板玻璃及调整楔角后的旋转光楔组，完成螺旋扫描激光加工头平板玻璃平行差的补偿。
2.根据权利要求1所述的螺旋扫描激光加工头平板玻璃的误差补偿方法，其特征在于：通过手动调整实现旋转光楔组楔角的调整。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114227028A (zh) * 2021-12-29 2022-03-25 中国科学院西安光学精密机械研究所 一种螺旋扫描激光打孔头及打孔方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101762248A (zh) * 2010-03-02 2010-06-30 西安昂科光电有限公司 多目标光电自准直仪
US20130175243A1 (en) * 2012-01-11 2013-07-11 The Ex One Company, Llc Laser Drilling and Trepanning Device
CN103261838A (zh) * 2010-12-02 2013-08-21 莱卡地球***公开股份有限公司 机器人测绘仪和包括自准直目标的用于测绘仪的望远镜的自动自准直的方法
CN106681098A (zh) * 2017-02-10 2017-05-17 中国科学院西安光学精密机械研究所 一种高精度可见光成像***像面对接装置及方法
CN108152013A (zh) * 2017-12-28 2018-06-12 西安应用光学研究所 光电***跟瞄精度测量装置光路调校方法
CN109164553A (zh) * 2018-10-18 2019-01-08 西安脉科莱斯光电科技有限公司 激光旋扫光学器件等腰梯形棱镜的误差补偿***及方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101762248A (zh) * 2010-03-02 2010-06-30 西安昂科光电有限公司 多目标光电自准直仪
CN103261838A (zh) * 2010-12-02 2013-08-21 莱卡地球***公开股份有限公司 机器人测绘仪和包括自准直目标的用于测绘仪的望远镜的自动自准直的方法
US20130175243A1 (en) * 2012-01-11 2013-07-11 The Ex One Company, Llc Laser Drilling and Trepanning Device
CN106681098A (zh) * 2017-02-10 2017-05-17 中国科学院西安光学精密机械研究所 一种高精度可见光成像***像面对接装置及方法
CN108152013A (zh) * 2017-12-28 2018-06-12 西安应用光学研究所 光电***跟瞄精度测量装置光路调校方法
CN109164553A (zh) * 2018-10-18 2019-01-08 西安脉科莱斯光电科技有限公司 激光旋扫光学器件等腰梯形棱镜的误差补偿***及方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
北京工业学院光学教研室: "《应用光学》", 31 December 1979, 国防工业出版社 *
李林: "《工程光学》", 31 August 2003, 北京理工大学出版社 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114227028A (zh) * 2021-12-29 2022-03-25 中国科学院西安光学精密机械研究所 一种螺旋扫描激光打孔头及打孔方法

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