[实用新型]一种基于同轴视觉系统的紫外激光加工装置

说明书

本实用新型公开了一种基于同轴视觉系统的紫外激光加工装置，包括反射镜片，成像镜片，同轴结构，视觉光源及振镜，激光光束从紫外激光器发出后沿轴向经过扩束镜，透过45度反射镜，依次经过振镜镜片，再透过场镜，聚焦后照射到工件上，从而对工件进行加工；其中，为了消除因人工每次上料时工件的位置误差，在激光器和工件之间设置了同轴CCD视觉系统，从而达到修正工件的位置误差的目的。通过二维偏振镜头，可以让工作台和工件固定不动，避免了工件运动带来的位置误差；通过同轴CCD视觉系统的“所见即所得”，消除人工每次的安装误差，通过以上一系列的设计，确保紫外激光加工的超高精度和极小的加工热影响。

技术领域

本实用新型涉及激光加工技术，尤其是涉及一种基于同轴视觉系统的紫外激光加工装置。

背景技术

在玉器、珠宝或金银首饰上刻字，传统的方式是技艺精湛的雕刻师用雕刻刀一点一点的雕刻出来的，使用的雕刻刀的硬度要高于基材的6-7.5倍，最好是7.5倍或以上。这种方式存在两个问题：一方面，对雕刻师的技艺要求非常高，目前能够掌握这种技术的雕刻师亦是少之又少；另一方面，刻字之后经过碰撞很容易产生裂痕，有时虽然表面看不到，但是内部已经发生结构破损，很容易断裂。

基于传统加工方式的缺陷，我们考虑采用紫外激光器配合同轴视觉系统来实现对玉器、珠宝或金银首饰的超精密加工。主要有两个方面的优点：一方面，紫外激光波长355nm，属于冷光源，加工热影响区域小，且聚焦光斑直径极小，故适合用于超精密、冷加工行业，例如玉器、珠宝或金银首饰；另一方面，配合同轴视觉系统使用可以做到激光光轴与视觉成像光轴完全重合，弥补激光对焦偏差带来的加工位置偏移问题，几乎可以做到零误差，简而言之，可以做到“所见即所得”。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述技术不足，提出一种基于同轴视觉系统的紫外激光加工装置，解决现有技术中激光精密加工中无法实现的超精密、冷加工，从而消除加工定位误差和热变形的影响。

为达到上述技术目的，本实用新型的技术方案提供一种基于同轴视觉系统的紫外激光加工装置，包括反射镜片，成像镜片，同轴结构，视觉光源及振镜，激光光束从紫外激光器发出后沿轴向经过扩束镜，透过45度反射镜，依次经过振镜镜片，再透过场镜，聚焦后照射到工件上，从而对工件进行超精密的加工；

优选的，为了消除因人工每次上料时工件的误差，我们设置了同轴CCD视觉系统，采用一个镀355nm波长高透可见光高反的膜层的镜片，可以实现紫外激光高透而可见光能够反射，工件经过光源照射后反射光线沿激光光束的逆向入射到45度镜片上，反射后进入设计为消除场镜球差的复合成像镜片，再传输到CCD工业相机上清晰成像，图像经过工控机处理后转化成X轴偏振电机和Y轴偏振电机的角度坐标值，从而达到修正工件的位置误差的目的。

优选的，CCD工业相机通过45°的镀355nm波长高透可见光高反的膜层的45°反射镜片，实现与激光同轴。

优选的，CCD工业相机的成像镜片，通过设计为针对振镜场镜来消除球差的复合成像镜片使得CCD工业相机能够高清成像。

优选的，CCD工业相机要求能够高清成像，需要有外加辅助的视觉光源，其光源需要能将加工区域均匀照亮。

优选的，工件被特定的光源照射后，反射光线沿激光光束入射方向逆向入射到镀355nm波长高透可见光高反的膜层的45度反射镜上，通过设计为针对振镜场镜来消除球差的成像镜片进入CCD工业相机后成像。