[发明专利]一种测定离焦量的方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种距离测定方法，特别涉及一种可应用于激光打标、焊接、选择性烧结领域的离焦量测定方法及系统。

背景技术

离焦量就是焦点离作用物质间的距离，离焦量对激光加工质量的影响很大，某些激光加工通常需要一定的离焦量，因为激光焦点处光斑中心的功率密度过高，容易蒸发成孔。离开激光焦点一定距离的各平面上，功率密度分布相对均匀。

在应用扫描振镜进行激光打标、激光扫描振镜焊接、选择性烧结过程中，常常需要控制离焦量。为确定工件表面的离焦量，人们往往采用直尺测量工件与输出镜头之间的距离，即工作距离，利用工作距离与离焦量相差。采用直尺测量的方法，人为度数会存在相当大的误差。此外，在有些狭小或者密封空间无法使用常规的度量工具测量。

发明内容

发明目的：本发明旨在提供一种测定离焦量的方法及系统，避免人为度数，实现非接触性的精确测量。

技术方案：本发明所述的一种测定离焦量的方法，用于扫描振镜系统中离焦量的测量，包括如下步骤：

1)在工作平台上放置标准件，调整激光λ₁垂直出射的高度，使激光λ₁的焦平面位于标准件的工作面；

2)打开指示灯，指示灯的指示光λ₂与激光λ₁共光路；

3)引入第二光源，第二光源位于指示灯一侧，第二光源出射的结构光λ₃与水平面之间形成一倾角α；

4)调整倾角α，使指示光λ₂的中心与结构光λ₃的中心在激光λ₁的焦平面上重合后，测量倾角α以及焦距的值；

5)将标准件更换为待加工件，当待加工件的工作面未处于激光λ₁的焦平面时，调整指示光λ₂的出射角度，使指示光λ₂的中心与结构光λ₃的中心在待加工件工作面上重合，测量指示光λ₂偏离垂直面的角度θ；

6)通过公式计算离焦量的值：

|AC|=|AB|·cosα·cosθcos(α+θ)]]>

|BC|＝abs(|AC|-|AB|)

其中|BC|为离焦量，|AC|为工作面与输出透镜的距离，|AB|为焦距，α为结构光λ₃的倾角，θ为指示光λ₂偏离垂直面的角度。

所述步骤5)在将标准件更换为待加工件后，再次调整激光λ₁垂直出射的高度，以调整激光λ₁的焦平面与待加工件的工作面之间的距离。

本发明还提供一种测定离焦量的系统，包括激光光源、用于发射指示光λ₂的指示灯，用于测量焦距的激光位移传感器，还包括：

光路调整装置，用于调整激光λ₁和指示光λ₂的光路，以及测量指示光λ₂偏离垂直面的角度θ；

结构光发射器，作为引入的第二光源位于指示灯一侧，用于发射结构光λ₃，以及测量结构光λ₃与水平面之间形成的倾角α。

所述光路调整装置包括反射镜、转动装置和角度传感器，反射镜通过转动装置进行转动以调整光路，角度传感器用于测量所述角度θ。

还包括输出透镜，位于光路调整装置的底部，用于聚焦光束。

有益效果：本发明克服了常规测量工具由于读数引入的误差，并能实现非接触的距离测量，避免了常规测量对工件的损伤，并能实现狭小空间内的测距，提高了加工效率。

附图说明

图1为本发明的示意图。