[发明专利]激光差动共焦三维曲面打标方法及装置

权利要求书

1.激光差动共焦三维曲面打标方法，其特征在于：

(a) 脉冲激光光源用于激光打标，连续激光光源用于工件三维形貌探测，将脉冲激光光源发出的脉冲激光和连续激光光源发出的连续激光进行共光路耦合；所述脉冲激光与所述连续激光光束由物镜会聚形成共焦点聚焦光束，并照射在工件表面上；

(b)所述连续激光光束照射待测样品产生的后向散射光进入差动共焦探测系统，测得差动共焦响应曲线；

(d)扫描工件，在每一个扫描点位置处利用所述差动共焦探测系统确定工件表面在该位置处的高度信息，进而得到工件的表面三维形貌信息；

(e)关闭所述连续激光光源，选择工件表面需要打标的区域，根据步骤(d)测得的工件表面三维形貌信息移动工件，使得脉冲激光通过物镜会聚后恰好聚焦在工件表面，结合需要打标的图样控制所述脉冲激光光源发出脉冲激光，进而在工件表面逐点打出所需图，实现曲面激光打标。

2.根据权利要求1所述的激光差动共焦三维曲面打标方法，其特征在于：所述差动共焦响应曲线的过零点值对应所述聚焦光束在工件表面形成的聚焦光斑尺寸最小；曲面工件上打标时，在工件不同位置，通过所述差动共焦响应曲线确定最小打标光斑，进而实现等分辨率曲面激光打标。

3.激光差动共焦三维曲面打标装置，包括脉冲激光光源和连续激光光源，其特征在于：包括第一分光镜、扩束镜、第二分光镜、物镜、差动共焦探测系统、三维平移台、信号采集器以及计算机；

其中，所述脉冲激光光源用于激光打标，所述连续激光光源用于探测工件表面的位置；所述第一分光镜用于所述脉冲激光和所述连续激光的耦合；所述扩束镜、所述第二分光镜和所述物镜依次位于合成激光的出射方向上，所述扩束镜将激光束进行扩束，所述物镜将合成光束会聚后形成聚焦光束照射在工件表面上；从工件表面激发出来的后向反射光通过所述物镜收集后由所述第二分光镜反射；从所述第二分光镜反射后的光束进入所述差动共焦探测系统；

工件放置在所述三维平移台上，通过所述计算机控制所述三维平移台带动工件沿空间三个方向进行扫描平移；所述信号采集器将所述差动共焦探测系统探测得到的随工件位置变化的差动共焦响应信号传输给计算机，由所述计算机分析得到差动共焦响应曲线从而确定工件表面的三维位置信息；所述计算机控制所述三维平移台移动工件至表面与聚焦光束焦点重合，同步控制所述脉冲激光光源发出脉冲激光，由聚焦的脉冲激光光束在工件表面逐点打出所需图案。

4.根据权利要求3所述的激光差动共焦三维曲面打标装置，其特征在于：所述差动共焦探测系统包括差动共焦会聚透镜、差动共焦分光镜、焦后针孔、焦前针孔、焦后光强传感器和焦前光强传感器；所述焦后针孔位于所述差动共焦会聚透镜焦点的后面，所述焦前针孔位于所述差动共焦会聚透镜焦点的前面；所述焦后针孔和所述焦前针孔的位置相对于所述差动共焦会聚透镜的焦平面对称；光束经过所述差动共焦会聚透镜之后，由所述差动共焦分光镜分成两路，一路经过所述焦后针孔，被所述焦后光强传感器接收，另一路经过所述焦前针孔，被所述焦前光强传感器接收；由所述焦后光强传感器测得焦后光强响应曲线，由所述焦前光强传感器测得焦前光强响应曲线，将所述焦后光强响应曲线和所述焦前光强响应曲线相减后得到差动共焦响应曲线。

5.根据权利要求3所述的激光差动共焦三维曲面打标装置，差动共焦三维形貌探测光路与脉冲激光打标光路采用共光路设计，打标时由所述计算机全程同步控制所述三维移动平台移动工件和所述脉冲激光光源发出激光，进行自动对焦，自动打标。

6.根据权利要求3所述的激光差动共焦三维曲面打标装置， 其特征在于：所述物镜为变焦物镜，通过改变所述变焦物镜的焦距来调整所述连续激光和所述脉冲激光聚焦光斑的高度。