[实用新型]激光加工双光束基准光装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种激光加工设备，具体为一种激光加工双光束基准光装置。

背景技术

在激光材料加工过程中，光束焦点位置是关键的控制工艺参数之一，在一定激光功率和焊接速度下，只有焦点处于最佳位置范围内才能获得最好的激光加工效果。激光聚焦的焦点位置一般无法直接看到，只能通过间接方法检测。对于一个激光材料加工系统来说，其焦点位置是由聚焦镜的光学焦点决定的，所以在聚焦镜已确定的情况下其位置是不变的(不考虑聚焦镜的热效应)，因此可以通过检测聚焦镜和被加工对象之间的相对位置来间接检测焦点和被加工对象之间的位置关系。

如图1所示，在激光加工设备中，激光从激光器传输至工作台后，通常先经过特定的准直系统变为平行光，然后通过聚焦镜会聚在焦点上。材料加工用激光(通常为CO₂或固体激光)通常为不可见光，所以通常配有与加工用激光经过相同光路的单道氦氖光束作为基准光。基准光在经过准直系统和聚焦镜时一直按材料加工用激光光路所在的直线进行传输，因此基准光打在工件上的光斑与加工用激光光斑位置是相同的。然后通过调整工件或者机械手使光斑位置与预定加工位置重合。

但是在通常的激光材料加工(如激光焊接等)工艺中，不仅需要指示出光束直线在空间中的位置，而且需要找到激光焦点在光束直线中的位置。通常用的寻焦方法是，在焊接之前，根据聚焦镜所给出的参数以及焊接经验参数，沿基准光的光线路径直线，用刻度尺量出焦点的大致位置，然后调整机械手或工作台以使焦点移动到工件表面(或其它适合工艺要求的最佳位置)，其具体结构如图1所示，加工设备工作头光路中有两个主要部件，准直透镜1和会聚透镜2。激光从光纤导出后为发散光，经过准直透镜1后变为平行传播准直光，使激光先以平行光的形式传播，然后经过会聚透镜2后变为会聚光，并在焦点位置4汇聚为一点，用以进行激光加工。常用的激光加工装置配有的基准光从激光器中导出后与激光在相同光路中传播，准直透镜1和会聚透镜2对基准光有相同的作用效果。当工件放在工作头下时，会看到基准光打在工件上的光斑，光斑的位置就是激光加工作用点的位置。由于光传播的稳定性，对于相同波长光波来说焦点位置4是固定的，因此借助一定测量方法确定会聚镜焦距6的相对高度距离后，就可以确定焦点位置4的准确位置。然后就可以将工件放在适当的工件位置5处。在传统寻焦过程中，测量聚镜焦距6相对高度距离的测量方法为用标尺测量。这种寻焦方法的缺点是准确度低、操作不方便、而且在加工面为复杂表面或者非平面时，用刻度尺难以直接测量。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服了当前激光加工设备基准光寻焦装置的上述缺陷，提供了一种激光加工双光束基准光装置，该装置可以保证加工精度、简化工艺操作，同时还提高工作效率。

为了实现上述目的，本实用新型采取了如下技术方案：本装置包括准直透镜、汇聚透镜和放置在准直透镜和汇聚透镜之间的分光系统。激光器发出的光，经过准直透镜准直后，被分光系统分成了两束平行光，两束平行光又经过汇聚透镜汇聚成一点。

所述的分光系统包括分光镜和反光镜，经过准直透镜准直后的平行光，一部分被分光镜透射形成透射光，另一部分被分光镜反射后又被反光镜反射成与透射光平行的光束，两束平行光经过汇聚透镜后汇聚成一点。

所述的分光系统的具体结构如下：包括上壳体、下壳体、分光架、用于固定分光镜的分光镜镜片框和用于固定反光镜的反光镜镜片框；所述的上壳体和下壳体上都设置有用于固定加工头的通光孔。其中：上壳体和下壳体固连，二者之间围成一空间，该空间与通光孔连通，分光架、分光镜镜片框和反光镜镜片框均设置在该空间内。分光架通过滑轨与下壳体连接，能够相对于下壳体滑动。分光镜镜片框和反光镜镜片框连接在分光架上，并且分光镜镜片框、反光镜镜片框与分光架之间的角度能够调节。在分光架两端设置有用于限位的挡板。

本实用新型将原有光路进行改装，将单束光经过分光系统实现双光束，用双光束氦氖基准光来代替原有的单光束基准光，利用两道光束的交点来方便地找到目标点(激光焦点)的精确位置。两道光束的交点可以通过工件表面的两个光斑是否重合来方便的判断。激光加工校准工件时，若焦点在工件表面上时，氦氖光光斑则为一个点，若焦点在工件表面外时，则为两个光斑。

本实用新型将分光系统设置在准直透镜与汇聚透镜之间的一段准直区域，在此区域内，分光系统将准直光束分为两束平行光，两束平行光经过聚焦镜之后可以在焦点处会聚为一点。