调焦装置制造方法及图纸

一种调焦装置，包括激光光源

【技术实现步骤摘要】
调焦装置


[0001]本技术涉及激光光路的光路调焦技术，具体涉及一种调焦装置
。

技术介绍

[0002]近年来，激光加工被越来越多的加工企业使用，已成为一种制造工件中的标准方法
。
基于激光共焦测量方法由于高精度
、
高分辨率等优势在激光加工离焦探测中得到广泛应用
。
三角法激光测距是光电检测技术的一种，该方法测试速度快
、
实时处理能力强
、
使用灵活方便，广泛应用于工业的长度
、
距离测量等检测领域
。
[0003]传统调焦光路，如图1所示，图中，
A
为
CCD
相机，
B
为带通滤光片，
C
为第一偏振分束器，
D
为物镜，
E
为聚焦镜，
F
为
1/4
波片，
G
为红外截止滤光片，
H
为第二偏振分束器，
I
为激光发射器
。
[0004]激光发射器
I
发射激光光束，经过红外截止滤光片
G
后被截掉上半部，下半部先后通过第二偏振分束器
H
和
1/4
波片
F
后，光束经过聚焦镜
E
后变为平行光，该平行光经在主光轴中的第一偏振分束器
C
作用下发生转向，最后透过物镜
D/>在焦平面聚焦
。
由于被检测物体表面的反射作用，激光光束经过反射后再次通过聚焦镜
E
返回到光路中，并通过一系列的光学器件最终在聚焦镜
E
和第二偏振分束器
H
的作用下投射到
CCD
相机
A
的检测屏上
。
如果被检测物体处于激光光束的焦平面处，则反射光束刚好在相机屏处聚焦
。
忽略波长的影响，可见光与激光光束在物镜
D
作用下近似共焦，当反射光束刚好在
CCD
相机
A
屏处聚焦，表明被检测物体处于物镜
D
焦平面处，系统调焦完成；当物镜
D
与被检测距离发生变化，系统发生离焦，此时投射到
CCD
相机
A
屏上的是一个半圆光斑
。
当检测到的是一个下半圆时，表明物镜
D
与被检测物体的距离增大，发生下离焦；当检测到上半圆光斑时，表明物镜
D
与被检测物体的距离减小，发生上离焦；检测到的光斑半径越大，表明系统的离焦量越大
。
系统调焦过程是通过分析
CCD
相机
A
检测到的上半圆或下半圆来辨别离焦方向的，根据检测到的半圆半径分析出离焦量大小
。
运动执行器根据激光三角法建立检测到的光斑信息与离焦方向和距离之间的数学关系，快速控制压电陶瓷
(PZT)
向焦平面移动直至调焦完成，从而实现自动化调焦
。
[0005]传统调焦光路中，工件
(
传感器
)
的移动
、
测量和焊接，这三者额外的时间窗口都是测量误差的来源
。
而且每次只能在工件的某一个位置测量，如需检测另一个位置，则需要额外的移动
(
额外的轴
)。
器件的移动将导致测量时间的增加，而且光学干涉也影响限制了安装空间
。

技术实现思路

[0006]为了解决上述的技术问题，本技术提供了一种调焦装置，安装方便，调节简单
。
[0007]本技术解决上述技术问题的方案如下：
[0008]一种调焦装置，包括激光光源
、
第一分光元件
、
第二分光元件
、
聚焦透镜
、
成像透镜和检测模块；其中：
[0009]所述激光光源：用于输出检测光束，该检查光束经第一分光元件后入射到第二分光元件；
[0010]所述第二分光元件：一面用于接收激光加工光束并透射到下方，并通过聚焦透镜将激光加工光束汇聚于激光加工表面；另一面用于接收检测光束，并通过聚焦透镜将检测光束汇聚于激光加工表面；其中通过聚焦透镜汇聚于激光加工表面的激光加工光束和检测光束光路同轴；
[0011]所述第一分光元件；还用于收集激光加工表面的
、
经过聚焦透镜和第二分光元件后，同光路返回的汇聚点辐射光，并通过成像透镜成像在检测模块上；
[0012]所述检测模块：用于识别成像透镜进来的汇聚点辐射光的像素位置，根据所识别的像素位置和预设的标准像素位置，确定聚焦透镜与激光加工表面的垂直距离变化
。
[0013]作为进一步的限定和优化，所述识别的像素位置和预设的标准像素位置为检测模块成像几何或亮度中心位置，检测模块根据所识别的像素位置平面坐标和预设的标准像素位置平面坐标，确定聚焦透镜与激光加工表面的垂直距离变化
。
[0014]作为进一步的限定和优化，所述检测模块所识别的像素位置平面坐标为
(a
，
b)
，预设的标准像素位置平面坐标为
(0
，
0)
，聚焦透镜与激光加工表面的垂直距离变化
d
为：
[0015]作为进一步的限定和优化，所述第一分光元件安装在使激光加工光束和检测光束光路同轴的俯仰偏转调节机构之上，通过俯仰偏转调节机构调整使得激光加工光束和检测光束光路同轴
。
[0016]作为进一步的限定和优化，所述激光光源安装在使激光加工光束和检测光束光路同轴的水平位移调节机构之上，通过水平位移调节机构调整使得激光加工光束和检测光束光路同轴
。
[0017]作为进一步的限定和优化，所述检测模块还用于判断检测光束通过聚焦透镜汇聚到激光加工点的激光加工面移动方向；其中，焦点移动方向以预设的标准像素位置平面坐标为中心参考点，通过识别像素位置平面坐标为
(a
，
b)
的取值范围，确定聚焦透镜汇聚到激光加工表面的相对移动方向
。
[0018]作为进一步的限定和优化，所述检测模块包括窄带滤光片
、CCD
成像模组和计算单元，通过窄带滤光片滤除进入
CCD
成像模组的检测光束以外的杂散光；计算单元用于根据
CCD
成像模组识别的像素位置平面坐标和预设的标准像素位置平面坐标，确定聚焦透镜与激光加工表面的垂直距离变化
。
[0019]作为进一步的限定和优化，所述窄带滤光片的中心波长与激光光源的波长相同
。
[0020]作为进一步的限定和优化，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种调焦装置，其特征在于：包括激光光源
、
第一分光元件
、
第二分光元件
、
聚焦透镜
、
成像透镜和检测模块；其中：所述激光光源：用于输出检测光束，该检测光束经第一分光元件后入射到第二分光元件；所述第二分光元件：一面用于接收激光加工光束并透射到下方，并通过聚焦透镜将激光加工光束汇聚于激光加工表面；另一面用于接收检测光束，并通过聚焦透镜将检测光束汇聚于激光加工表面；其中通过聚焦透镜汇聚于激光加工表面的激光加工光束和检测光束光路同轴；所述第一分光元件；还用于收集激光加工表面的
、
经过聚焦透镜和第二分光元件后，同光路返回的汇聚点辐射光，并通过成像透镜成像在检测模块上；所述检测模块：用于识别成像透镜进来的汇聚点辐射光的像素位置，根据所识别的像素位置和预设的标准像素位置，确定聚焦透镜与激光加工表面的垂直距离变化
。2.
根据权利要求1所述的调焦装置，其特征在于：所述识别的像素位置和预设的标准像素位置为检测模块成像几何或亮度中心位置，检测模块根据所识别的像素位置平面坐标和预设的标准像素位置平面坐标，确定聚焦透镜与激光加工表面的垂直距离变化
。3.
根据权利要求2所述的调焦装置，其特征在于：所述检测模块所识别的像素位置平面坐标为
(a
，
b)
，预设的标准像素位置平面坐标为
(0
，
0)
，聚焦透镜与激光加工表面的垂直距离变化
d
为：
...

【专利技术属性】
技术研发人员：李静娴，白天翔，游德勇，
申请(专利权)人：广州德擎光学科技有限公司，
类型：新型
国别省市：