[发明专利]激光重复蚀刻去重实时自动调节焦点位置的装置与方法

说明书

本发明公开了一种激光重复蚀刻去重实时自动调节焦点位置的装置与方法，装置包括有设备主机、激光器、激光测距传感器、伺服电机和Z轴升降机构，激光测距传感器与激光器并列安装，且激光测距传感器与工件去重位置的距离和激光器与工件去重位置的距离相等。本发明通过设置激光测距传感器查找到焦点位置的距离A，当激光传感器感应到去重位置与激光测距传感的距离B不等于焦点位置的距离A时，系统控制Z轴升降机构自动上下移动激光器，使蚀刻激光束的焦点位置距离A等于去重位置与激光测距传感的距离B，使工件表面去除位置蚀刻点随着重复蚀刻的不断挖深时，能始终保持激光聚焦光束的焦点落在工件去重位置上，从而实现高精度的蚀刻去重。

技术领域

本发明涉及金属工件加工技术领域，尤其涉及通过激光对工件进行蚀刻去重加工的装置及加工操作方法。

背景技术

在工件上用激光技术去除重量的过程中，通常会寻找最佳去除效果距离，由于激光通过聚焦镜头聚焦的光束，在聚焦点上时光束能量最强，偏离焦点时，能量会有所衰减。当去除重量较大的工件时，需要再同一位置多次重复蚀刻，由于材料的气化，慢慢会形成凹孔，激光每出光一次就可以在工件上蚀刻进一定的深度，这样就出现蚀刻面不在聚焦光束焦点位置的情况。在不改变激光光束的位置时，就要不断地通过手动调节激光参数和移动激光器，如此会导致出现二次误差，激光能量的变化就会影响去除重量的精度，不仅控制精度低，而且操作过程繁琐，效率低。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术的缺陷，提供一种控制过程简单，效率更高，可使产品去除位置蚀刻面随着重复蚀刻不断挖深的过程中能始终保持在聚焦光束的焦点位置上，实现精准去除工件重量的激光重复蚀刻去重实时自动调节焦点位置的装置与方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种激光重复蚀刻去重实时自动调节焦点位置的装置，包括有设备主机、用于激光去重蚀刻的激光器、伺服电机和Z轴升降机构，激光器安装在Z轴升降机构上，Z轴升降机构安装在设备主机的支架上并与伺服电机连接形成上下升降结构，伺服电机亦安装于设备主机的支架上；设备主机中具有激光控制系统和供电系统，激光器连接设备主机，其特征在于：还包括有激光测距传感器，激光测距传感器与激光器并列安装，两者一起悬于设备主机的工作台上方，激光测距传感器连接激光控制系统；工件放置于工作台上，激光测距传感器与工件去重位置的距离和激光器与工件去重位置的距离相等。

进一步地，所述激光测距传感器安装在激光器的激光聚焦镜的侧下方，经过激光聚焦镜聚集后的蚀刻激光束垂直投射于工件的去重位置，而激光测距传感器发出的测距光束倾斜投射于工件的去重位置，且测距光束与蚀刻激光束经过的距离相同。

一种激光重复蚀刻去重实时自动调节焦点位置的方法，其特征在于：工件放置在设备主机的工作台上，在工件的上方设置用于激光去重蚀刻的激光器和用于测量去重位置的激光测距传感器，激光器安装在一Z轴升降机构上，Z轴升降机构安装在设备主机的支架上并与一伺服电机连接形成上下升降结构，设备主机中具有激光控制系统和供电系统，激光器连接设备主机；激光测距传感器与激光器并列安装，且激光测距传感器连接激光控制系统，激光测距传感器与工件去重位置的距离和激光器与工件去重位置的距离相等；经过激光器的激光聚焦镜聚集后的蚀刻激光束垂直投射于工件的去重位置，而激光测距传感器发出的测距光束倾斜投射于工件的去重位置；

调节方法按以下步骤进行：

1)在激光控制系统中预先设置好激光聚焦镜的焦点，并调节该焦点刚好落到要去除重量的工件表面的去重位置，确定此时激光焦点的距离为A，并设定当激光测距传感器感应到工件的去重位置后得到的距离为B，且该距离B等于激光焦点位置的距离A时发信号给控制系统；

2)启动激光测距传感器，把激光测距传感器的可见测距光束调节到工件表面并与蚀刻激光束在同一蚀刻平面的同一位置点重合，激光测距传感器通过接收反射回来的光线确定距离B，记忆此位置的距离值B并将信息反馈到激光控制系统进行运算比较；