专利名称：多光谱光电寻焦器的寻焦方法
技术领域：
本发明涉及一种用于聚焦镜工作焦点位置的检测器件，特别是用于激光切割设备聚焦镜工作焦点位置的确定。
背景技术：
激光切割设备是通过聚焦镜将近似平行的激光光束汇聚成一极小的高能量点进行高精密的切割生产，一般焦点位置在切割嘴出光口下方200um左右时切割质量最佳，如图1所示，但是由于因切割需求在同一个镜筒里需要放置不同焦距的聚焦镜，或者每个镜筒加工的误差不尽相同，因此焦点的位置一般不会在理想位置，如图2所示，那么就需要对聚焦镜进行上下移动来调节焦点位置，以往是用钢片在切割嘴下方由远及近通过肉眼观察，钢片被击穿的临界位置来判断聚焦镜上下移动多少，操作繁琐，有一定危险，并且误差极大。中国专利CN101169602公开了一种调焦调平测量方法与装置，涉及应用于投影光刻系统中晶片的调焦调平传感系统的新方法，属于光学测量领域。本发明包括三大部分:光源准直�？�、调焦子系统和调平子系统。本发明的激光器发出激光经过单模光纤准直，再经过漂移补偿装置后，透过偏振分光器和λ /4波片入射到被测硅片上，经过平面反射镜和直角反射棱镜使光线多次经过被测硅片，再利用透镜组在位置探测器前进行放大，得到硅片表面离焦信息。利用平面分光器将光线沿路返回，透过透镜入射到位置敏感探测器上，从而得到硅片表面的二维倾斜信息。中国专利CN1811519公开了一种望远镜激光导向调焦装置，它主要由左连接爪、右连接爪、横杆、竖杆和半导体激光器等组成。所述半导体激光器放置在望远镜目镜前端，调节半导体激光器发出的激光束穿过望远镜射向远处的平面镜后反射到标尺上，再调节光斑在标尺上成一个小斑点，这就实现了望远镜激光导向和调焦功能。发明是一种聚焦镜工作焦点位置的多光谱光电寻焦器，将此件放在切割嘴下，开启程序就会自动寻找焦点位置。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有技术中存在的激光切割设备聚焦镜工作焦点难以寻找的问题，本发明提供一种新的多光谱光电寻焦器，该多光谱光电寻焦器具有容易寻焦的优点。为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下:一种多光谱光电寻焦器的寻焦方法，所述的光电寻焦器包括光电传感器、滤光片齿轮转盘、转盘驱动电机、驱动齿轮、升降座、升降座驱动电机、升降杆、计算机控制系统，所述升降座上下两端具有凹槽，升降座驱动电机位于升降座下端凹槽内 部、升降杆的下面，升降座驱动电机上端和升降杆下部相连，升降杆位于升降座的上部凹槽中，光电传感器位于升降杆的顶部中央凹槽内；所述的多光谱光电寻焦器的寻焦方法，包括如下几个步骤:
a)在需要调节聚焦镜上下移动时，将多光谱光电寻焦器放置在激光切割机切割嘴的下
方；
b)启动光电寻焦器，设置入射光波长，光电寻焦器将会把相应的滤光片自动旋转到光电传感器的上方，然后开启激光器出光，光线通过滤光片落在光电传感器上，传感器感光发出信号，计算机开始运算控制；
c)当升降台升到一定高度，且光斑变为最小一点时，控制系统自动停止升降座工作；
d)测量出切割嘴出光口距多光谱光电寻焦器上端面距离，再减掉切割常数L，即为聚焦镜焦点的位置。上述技术方案中，当激光射在光电传感器上，光电传感器产生信号，信号输入所述的计算机控制系统。升降杆能相对于升降座上下移动。所述的切割常数L与激光切割机的性能有关，L的数值为200um。步骤b)中，启动光电寻焦器时，所述的转盘驱动电机通过所述的驱动齿轮带动滤光片齿轮转盘转动，滤光片自动旋转到光电传感器的上方，然后开启激光器出光。本发明的多光谱光电寻焦器的寻焦方法，在需要调节聚焦镜上下移动将焦点位置居于切割嘴下方理想位置时，将光电寻焦器放置在切割嘴的下方，启动光电寻焦器，设置入射光波长，光电寻焦器将会把相应的滤光片自动旋转到光电传感器的上方，然后开启激光器出光，光线通过滤光片落在光电传感器上，传感器感光发出信号，计算机开始运算控制，当升降台升到一定高度且光斑变为最小一点时，控制系统自动停止升降座工作，如图4。测量出切割嘴出光口距多光谱光电寻焦器上端面距离，减掉200um即为聚焦镜焦点的理想位置左右，根据切割效果微调聚焦镜位置以满足切割需求。上述技术方案中，所述的切割常数L与激光切割机的性能有关，L的数值一般为200umo本发明解决了以往激光切割投产时焦点位置难寻的问题，操作简单。滤光片只允许一种波段的光线通过落在光电传感器上，自我保护性强，并且覆盖了大多数激光波段，通用性强，操作人员不必目视激光聚焦过程，安全可靠，提高了调试效率，操作简单，取得了较好的技术效果。
图1为激光切割理想工作状态示意图。图2为焦点不在理想位置示意图。图3为多光谱光电寻焦器示意图。图4为多光谱光电寻焦器外观图。图5为光电寻焦器寻焦过程示意图。图6为光电寻焦器寻焦过程示意图。图1中，I为聚焦镜；2为汇聚光线；3为切割嘴出光口 ；4为带切钢板。图2中，I为聚焦镜；2为汇聚光线；3为切割嘴出光口 ；4为带切钢板；5为焦点下移。
图3中，I为光电传感器；2为升降杆；3为升降电机；4为带滤光片的从动齿轮盘；5为驱动齿轮；6为转盘驱动电机；7为升降座。图4中，I为红光滤光片；2为红光滤光片；3为绿光滤光片；4为蓝光滤光片；5为光电传感器。图5中，I为聚光镜；2为汇聚光线；3为光电寻焦器捕捉到光斑；4为光电传感器；5为升降座；6为滤光片；7为驱动齿轮。图6中，1为聚光镜；2为汇聚光线；8为升降到焦点位置。下面通过具体实施例对本发明作进一步的阐述，但不仅限于本实施例。
具体实施例
实施例1
一种多光谱光电寻焦器，如图3所示，包括光电传感器、滤光片齿轮转盘、转盘驱动电机、驱动齿轮、升降座、升降座驱动电机、升降杆、计算机控制系统，所述升降座上下两端具有凹槽，升降座驱动电机位于升降座下端凹槽内部、升降杆的下面，升降座驱动电机上端和升降杆下部相连，升降杆位于升降座的上部凹槽中，光电传感器位于升降杆的顶部中央凹槽内，启动光电寻焦器时，所述的转盘驱动电机通过所述的驱动齿轮带动滤光片齿轮转盘转动，滤光片自动旋转到光电传感器的上方，光线通过滤光片落在光电传感器上，传感器感光发出信号，所述信号输入计算机控制系统。所述的多光谱光电寻焦器的寻焦方法，包括如下几个步骤:
a)在需要调节聚焦镜上下移动时，将多光谱光电寻焦器放置在激光切割机切割嘴的下
方；
b)启动光电寻焦器，设置入射光波长，光电寻焦器将会把相应的滤光片自动旋转到光电传感器的上方，然后开启激光器出光，光线通过滤光片落在光电传感器上，传感器感光发出信号，计算机开始运算控制；
c)当升降台升到一定高度，且光斑变为最小一点时，控制系统自动停止升降座工作；
d)测量出切割嘴出光口距多光谱光电寻焦器上端面距离，再减掉切割常数L，即为聚焦镜焦点的位置。
实施例2
光电寻焦器是一个独立的检测器件，由光电传感器、滤光片齿轮转盘、自动升降座、计算机控制系统组成。在需要调节聚焦镜上下移动将焦点位置居于切割嘴下方理想位置时，将光电寻焦器放置在切割嘴的下方，启动光电寻焦器，设置入射光波长，光电寻焦器将会把相应的滤光片自动旋转到光电传感器的上方，然后开启激光器出光，光线通过滤光片落在光电传感器上，传感器感光发出信号，计算机开始运算控制，当升降台升到一定高度且光斑变为最小一点时，控制系统自动停止升降座工作，如图4所示，测量出切割嘴出光口距多光谱光电寻焦器上端面距离，减掉200um即为聚焦镜焦点的理想位置左右，根据切割效果微调聚焦镜位置以满足切割需求。实施例3
一种多光谱光电寻焦器，包括光电传感器、滤光片齿轮转盘、转盘驱动电机、驱动齿轮、升降座、升降座驱动电机、升降杆、计算机控制系统，所述升降座上下两端具有凹槽，升降座驱动电机位于升降座下端凹槽内部、升降杆的下面，升降座驱动电机上端和升降杆下部相连，升降杆位于升降座的上部凹槽中，光电传感器位于升降杆的顶部中央凹槽内，启动光电寻焦器时，所述的转盘驱动电机通过所述的驱动齿轮带动滤光片齿轮转盘转动，滤光片自动旋转到光电传感器的上方，光线通过滤光片落在光电传感器上，传感器感光发出信号，所述信号输入计算机控制系统。在需要调节聚焦镜上下移动将焦点位置居于切割嘴下方理想位置时，将光电寻焦器放置在切割嘴的下方，启动光电寻焦器，设置入射光波长，光电寻焦器将会把相应的滤光片自动旋转到光电传感器的上方，然后开启激光器出光，光线通过滤光片落在光电传感器上，传感器感光发出信号，计算机开始运算控制，当升降台升到一定高度且光斑变为最小一点时，控制系统自动停止升降座工作，测量出切割嘴出光口距多光谱光电寻焦器上端面距离，减掉200um即为聚焦镜焦点的理想位置左右，根据切割效果微调聚焦镜位置以满足切割需求。光电寻焦过程如图5和图6所示。
实施例6
一种多光谱光电寻焦器，包括光电传感器、滤光片齿轮转盘、转盘驱动电机、驱动齿轮、升降座、升降座驱动电机、升降杆、计算机控制系统，所述升降座上下两端具有凹槽，升降座驱动电机位于升降座下端凹槽内部、升降杆的下面，升降座驱动电机上端和升降杆下部相连，升降杆位于升降座的上部凹槽中，光电传感器位于升降杆的顶部中央凹槽内，启动光电寻焦器时，所述的转盘驱动电机通过所述的驱动齿轮带动滤光片齿轮转盘转动，滤光片自动旋转到光电传感器的上方，光线通过滤光片落在光电传感器上，传感器感光发出信号，所述信号输入计算机控制系统。上述多光谱光电寻焦器的寻焦方法，包括如下几个步骤:
a)在需要调节聚焦镜上下移动时，将多光谱光电寻焦器放置在激光切割机切割嘴的下
方；
b)激光开出引导光，启动多光谱光电寻焦器，多光谱光电寻焦器的自动升降台向上移动，导引光落在光电传感器上，传感器感光发出信号，光电传感器的信号输入计算机控制系统，计算机开始运算控制；
c)当升降台升到一定高度，光斑又变为最小一点时，控制系统自动停止升降座工作； d)测量出切割嘴出光口距多光谱光电寻焦器上端面距离，再减掉切割常数L，即为聚焦镜焦点的位置。其中，L为200um。
权利要求
1.一种多光谱光电寻焦器的寻焦方法，所述的光电寻焦器包括光电传感器、滤光片齿轮转盘、转盘驱动电机、驱动齿轮、升降座、升降座驱动电机、升降杆、计算机控制系统，所述升降座上下两端具有凹槽，升降座驱动电机位于升降座下端凹槽内部、升降杆的下面，升降座驱动电机上端和升降杆下部相连，升降杆位于升降座的上部凹槽中，光电传感器位于升降杆的顶部中央凹槽内；所述的多光谱光电寻焦器的寻焦方法，包括如下几个步骤: a)在需要调节聚焦镜上下移动时，将多光谱光电寻焦器放置在激光切割机切割嘴的下方； b)启动光电寻焦器，设置入射光波长，光电寻焦器将会把相应的滤光片自动旋转到光电传感器的上方，然后开启激光器出光，光线通过滤光片落在光电传感器上，传感器感光发出信号，计算机开始运算控制； c)当升降台升到一定高度，且光斑变为最小一点时，控制系统自动停止升降座工作； d)测量出切割嘴出光口距多光谱光电寻焦器上端面距离，再减掉切割常数L，即为聚焦镜焦点的位置。
2.根据权利要求1所述的多光谱光电寻焦器的寻焦方法，其特征在于升降杆能相对于升降座上下移动。
3.根据权利要求1所述的多光谱光电寻焦器的寻焦方法，其特征在于所述的切割常数L与激光切割机的性能有关，L的数值为200um。
4.根据权利要求1所述的多光谱光电寻焦器的寻焦方法，其特征在于，步骤b)中，启动光电寻焦器时，所述的转盘驱动电机通过所述的驱动齿轮带动滤光片齿轮转盘转动，滤光片自动旋转到光电传感器的上方，然后开启激光器出光。
全文摘要
本发明涉及一种多光谱光电寻焦器的寻焦方法，主要解决现有技术中激光切割投产时焦点位置难寻的问题，本发明通过采用一种多光谱光电寻焦器的寻焦方法，采用的寻焦器包括光电传感器、滤光片齿轮转盘、转盘驱动电机、驱动齿轮、升降座、升降座驱动电机、升降杆、计算机控制系统，所述升降座上下两端具有凹槽，升降座驱动电机位于升降座下端凹槽内部、升降杆的下面，光电传感器位于升降杆的顶部中央凹槽内，启动光电寻焦器时，所述的转盘驱动电机通过所述的驱动齿轮带动滤光片齿轮转盘转动，滤光片自动旋转到光电传感器的上方，光线通过滤光片落在光电传感器上，传感器感光发出信号，所述信号输入计算机控制系统的技术方案，较好地解决了该问题，可用于聚焦镜工作焦点位置的检测中。
文档编号G01B11/00GK103217098SQ201210015750
公开日2013年7月24日 申请日期2012年1月19日 优先权日2012年1月19日
发明者魏志凌, 宁军, 周强 申请人:昆山思拓机器有限公司
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