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(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210777385.7 (22)申请日 2022.07.04 (71)申请人 西安理工大 学 地址 710048 陕西省西安市碑林区金花 南 路5号 (72)发明人 王伟 宋超 申晓昂 王馨梅  路伟 白修辰 刘航宇 王雨  张意阳  (74)专利代理 机构 西安弘理专利事务所 61214 专利代理师 许志蛟 (51)Int.Cl. B23K 26/02(2014.01) B23K 26/70(2014.01) B23K 26/362(2014.01) (54)发明名称 适用于低中高功率激光的焦点判定装置及 定焦方法 (57)摘要 本发明公开了一种适用于低中高功率激光 的焦点判定装置, 包括宽禁带半导体探测器阵列 架, 宽禁带半导体探测器阵列架的中心处安装有 激光头, 激光头底部的激光出光口发出激光烧蚀 放置在工作平台上方的金属靶材产生等离子体 紫外辐射信号; 宽禁带半导体探测器阵列架还安 装有若干个透光率不同的宽禁带半导体探测器 模块。 本发 明还公开了一种适用于低中高功率激 光的定焦方法, 本发明解决了 现有设备在确定功 率激光焦点位置时无法实现大动态响应范围的 问题。 权利要求书1页 说明书5页 附图5页 CN 114951964 A 2022.08.30 CN 114951964 A 1.适用于低中高功率激光的焦点判定装置, 其特征在于: 包括宽禁带半导体探测器阵 列架, 宽禁带半导体探测器阵列架的中心处安装有激光头, 激光头底部的激光出光口发出 激光烧蚀放置在工作 平台上方的金属靶材产生等离子体紫外辐射信号; 宽禁带半导体探测 器阵列架还安装有 若干个透光 率不同的宽禁带半导体探测器模块。 2.根据权利要求1所述的适用于低中高功率激光的焦点判定装置, 其特征在于: 所述宽 禁带半导体探测器阵列 架包括阵列 架正面架体和阵列架背面架体, 阵列架 正面架体上均匀 分布有若干个透光率不同的宽禁带半导体探测器模块; 阵列架背面架体上分别安装有MCU 和扬声器。 3.根据权利要求2所述的适用于低中高功率激光的焦点判定装置, 其特征在于: 每个所 述宽禁带半导体探测器模块包括并列设置的两个P CB电路板, 每个P CB电路板上安装有宽禁 带半导体传感器, 将透光率为零的遮光片安装在其中第一个宽禁带半导体传感器上方做全 遮光处理; 第二个宽禁带半导体传感器上 方进行不同透光 率的遮光处 理。 4.根据权利要求3所述的适用于低中高功率激光的焦点判定装置, 其特征在于: 所述第 二个宽禁带半导体传感器上分别进行未安装遮光片及 安装遮光率为η1~ ηn‑1的遮光片的遮 光处理。 5.采用如权利要求4所述的适用于低中高功率激光的焦点判定装置进行激光定焦的方 法, 其特征在于, 具体包括如下步骤: 步骤1, 调整激光头位置, 至使加工平台与激光头下边沿超过F, 设定定焦过程中允许的 误差范围Er r; 步骤2, 开启激光器, 激光头经激光出光口发射激光束烧蚀加工平台上的金属靶材, 产 生等离子体紫外辐射信号; 步骤3, 开启定焦装置, 宽禁带半导体探测器阵列架采集 等离子体紫外辐射信号; 步骤4, 进行遍历过程, 找出Lmax的值作为焦点判断依据; 步骤5, 开始寻找焦点, 扬声器以fh/10的频率以及以TdB/10的大小的音调鸣叫, 使用者 手动向上调整激光的位置, 移动过程中扬声器以fh×p频率以及TdB×p大小的音调鸣叫, 用 于提示当前点距离焦点位置的远近, 直至扬声器以目标频率及分贝进行鸣叫, 说明|Lnow – Lmax|≤Err, 则表明目前已到 达焦点位置; 步骤6, 定焦完成, 关闭定焦装置 。权 利 要 求 书 1/1 页 2 CN 114951964 A 2适用于低 中高功率激光的焦点判定装 置及定焦 方法 技术领域 [0001]本发明属于激光加工技术领域, 涉及一种适用于低中高功率激光的焦点判定装 置, 本发明还涉及上述定焦装置的定焦方法。 背景技术 [0002]近年来, 功率激光凭借其多种优良的性能, 被广 泛应用于特种加工行业。 随着社会 发展, 工业上对激光加工的精度要求也越来越高, 而激光加工精度与激光焦点到被加工物 件表面的相对距离有着密切关系, 因此对功 率激光焦点位置进 行准确测量(简称 “定焦”)是 一项关键技术。 需要说明的是, 本发明中所提到的 “焦点”, 更准确地说是激光对 所加工材料 而言的最佳烧蚀位置点, 指的是距离激光头的某 位置处, 具有最佳的烧蚀深度和效果, 而非 纯光学意 义上的焦点。 [0003]传统的功率激光焦点测量方法: 基于CCD或CMOS的光束质量分析法不适用于高功 率激光; 探针法耗材贵且操作繁琐; 肉眼观察法容易损伤眼睛, 不适用于中高功率激光(这 里认为平均功率小于等于10W的激光为低功率激光, 10W ‑1000W为中功率激光, 大于1000W为 高功率激光)。 以上方法在测量高功 率激光焦点时成本高且操作不方便, 无法实现大动态响 应范围, 难以精准确定高功率激光的焦点。 发明内容 [0004]本发明的目的是提供一种适用于低中高功率激光的焦点判定装置, 通过此定焦装 置解决了现有设备在确定功率激光焦点 位置时无法实现大动态响应范围的问题。 [0005]本发明的另一个目的是提供一种适用于低中 高功率激光的定焦方法。 [0006]本发明所采用的第一种技术方案是, 适用于低中高功率激光的焦点判定装置, 包 括宽禁带半导体探测器阵列架, 宽禁带半导体探测器阵列架的中心处安装有激光头, 激光 头底部的激光出光口发出激光烧蚀放置在工作平台上方 的金属靶材产生等离子体紫外辐 射信号; 宽禁带半导体探测器阵列 架还安装有若干个透光率不同的宽禁带半导体探测器模 块。 [0007]本发明第一种技 术方案的特点还在于: [0008]宽禁带半导体探测器阵列架包括阵列架正面架体和阵列架背面架体, 阵列架正面 架体上均匀分布有若干个透光率不同的宽禁带半导体探测器模块; 阵列架背面架体上分别 安装有MCU和扬声器。 [0009]每个宽禁带半导体探测器模块包括并列设置的两个PCB电路板, 每个PCB电路板上 安装有宽禁带半导体传感器, 将透光率为零的遮光片安装在其中第一个宽禁带半导体传感 器上方做全遮光处理; 第二个宽禁带半导体传感器上 方进行不同透光 率的遮光处 理。 [0010]第二个宽禁带半导体传感器上分别 进行未安装遮光片及安装遮光率为η1~ ηn‑1的 遮光片的遮光处 理。 [0011]本发明采用的第二种技术方案是, 适用于低中高功率激光的定焦方法, 具体包括说 明 书 1/5 页 3 CN 114951964 A 3

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