[发明专利]一种激光头自动对焦定位装置及其对焦定位方法

权利要求书

1.一种激光头自动对焦定位装置，其特征在于：包括位于成形工作平台(2)上的对焦定位传感器(1)及控制系统(4)，所述对焦定位传感器(1)与控制系统(4)相连接，所述对焦定位传感器(1)包括温度传感器A(5)、温度传感器B(6)、温度传感器C(7)和温度传感器D(8)共4个传感器，且对焦定位传感器(1)中部具有通孔(3)，通孔(3)中心与位于成形工作平台(2)上的控制系统(4)参考点重合；所述温度传感器A(5)、温度传感器B(6)、温度传感器C(7)和温度传感器D(8)围绕所述通孔(3)布设，温度传感器A(5)、温度传感器B(6)、温度传感器C(7)和温度传感器D(8)位于以控制系统(3)参考点为原点的坐标系的坐标轴上，温度传感器A(5)和温度传感器C(7)分别设置在X轴的正方向和负方向上，温度传感器D(8)和温度传感器B(6)分别设置在Y轴的正方向和负方向上。

2.根据权利要求1所述的一种激光头自动对焦定位装置，其特征在于，所述通孔(3)的形状为圆形或方形。

3.根据权利要求1所述的一种激光头自动对焦定位装置，其特征在于，所述通孔(3)的最小宽度大于激光头发射的最小光斑直径。

4.根据权利要求1所述的一种激光头自动对焦定位装置的对焦定位方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

步骤1、控制系统(4)控制激光头移动至成形工作平台(2)上的对焦定位传感器(1)上方，开启激光器，并将激光器功率调低，同时使激光穿过通孔(3)；

步骤2、温度传感器A(5)、温度传感器B(6)、温度传感器C(7)和温度传感器D(8)将测得的实时温度数据Ta、Tb、Tc、Td传送至控制系统，控制系统(4)分别计算出X轴方向温度传感器间的温度差T₁，T₁＝T_a-T_c；以及Y轴方向温度传感器间的温度差T₂，T₂＝T_b-T_d；

步骤3、向控制系统(4)输入温差误差值±T_m，根据T₁与±T_m的大小关系，使激光头在X轴方向上进行激光头的微调移动，使T₁位于±T_m范围内，完成X轴定位；

步骤4、向控制系统(4)输入温差误差值±T_m，根据T₂与±T_m的大小关系，使激光头在Y轴方向上进行激光头的微调移动，使T₂位于±T_m范围内，完成Y轴定位；

步骤5、记录当前任一温度传感器的实时温度数据T₀，控制系统(4)控制激光头向上移动一定距离后，再次记录该温度传感器当前温度数据T₁；判断T₀与T₁的大小关系，使激光头在Z轴方向上移动至激光焦平面处，完成Z轴对焦，最终完成激光头的整体对焦及定位。

5.根据权利要求4所述的一种激光头自动对焦定位装置的对焦定位方法，其特征在于，所述步骤3中的具体判断方法为：当T₁＞T_m时，则激光头向X轴负方向移动，重复步骤2；当T₁＜-T_m时，则激光头向X轴正方向移动，重复步骤2；当-T_m＜T₁＜T_m时，则激光头在X方向上保持不动，即X轴方向上定位成功。

6.根据权利要求4所述的一种激光头自动对焦定位装置的对焦定位方法，其特征在于，所述步骤4中的具体判断方法为：当T₂＞T_m时，则激光头向Y轴负方向移动；当T₂＜-T_m时，则激光头向Y轴正方向移动；当-T_m＜T₂＜T_m时，则激光头在Y方向上保持不动，即Y轴方向上定位成功。

7.根据权利要求4所述的一种激光头自动对焦定位装置的对焦定位方法，其特征在于，步骤5中的具体判断方法为：当T₀﹥T₁时，控制系统(4)控制激光头以步长2S₁继续上移，则该温度传感器感应到的温度数据逐渐变小，当温度传感器的温度数据趋势发生逆转时，激光头停止上移，控制系统控制激光头下降S₁，完成Z轴定位；当T₀﹤T₁时，控制系统控制激光头以步长2S₁下移，则该温度传感器感应到的温度数据逐渐变小，当温度传感器温度数据趋势发生逆转时，激光头停止下移，控制系统控制激光头上移S₁，完成Z轴定位。