[发明专利]一种确定脉冲激光焦点位置的方法及装置

说明书

本公开提供了一种确定脉冲激光焦点位置的方法及装置，其方法包括检测脉冲激光烧蚀不锈钢测试块所产生烧蚀散射光的开始位置和消失位置；确定脉冲激光焦点位置的装置包括：脉冲激光、不锈钢测试块、光传感器、单片机以及三维移动平台；经聚焦后的脉冲激光照射在不锈钢测试块上；不锈钢测试块安装在三维移动平台上；光传感器安装在不锈钢测试块上并连接单片机，用于检测脉冲激光处于正负离焦位置时的激光能量密度刚达到烧蚀阈值时激光烧蚀不锈钢测试块表面所产生的烧蚀散射光，经过计算后控制三维移动平台移动至焦点位置；本公开可以解决在激光加工中如何简便、快速地确定脉冲激光的焦点位置，提升激光对焦以及加工的效率问题。

技术领域

本公开属于激光微纳加工技术领域，尤其涉及一种确定脉冲激光焦点位置的方法及装置。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成现有技术。

激光加工技术已在航空航天、医疗卫生、汽车工业以及轨道交通等多领域广泛应用。在激光加工的技术领域中，特别利用激光进行物体表面改性和微纳结构制造，影响物体表面质量的重要因素之一就是激光焦点与待加工物体表面的距离，考虑到现有激光器或者待加工物体一般安装在高精度移动平台上，因此上述问题转变成当采用不同焦距的聚焦透镜时，如何简单、快速地寻找激光焦点的问题。

现阶段，确定激光焦点位置的方法主要采用电容传感器式、人工调教以及机械式。利用电容传感器确定焦点位置的方法多用于激光切割加工，其原理是测量待加工物体表面与激光切割头之间距离变化而导致的电容变化，从而获取激光焦点位置信息。电容传感器容易因激光切割时释放的大量热量而无法使用，且要求被切割工件为导电材料。人工调教的方式是通过调整激光器与加工表面的距离进行多次烧蚀测试，获取一系列烧蚀坑之后在显微镜下观察，确定最小的热影响区的烧蚀坑对应的焦点。这种方法工序繁琐，效率低。机械式确定激光焦点位置的方法不适用于刚性差、薄壁的外形不规则零件。因此，高质高效的确定激光焦点位置是保障和提升激光加工效率和质量的首要条件。

发明内容

为了解决上述问题，本公开提出了一种确定脉冲激光焦点位置的方法及装置。

第一方面，本公开提供了一种快速确定脉冲激光焦点位置的方法，包括：

检测脉冲激光烧蚀不锈钢测试块产生烧蚀散射光的开始位置和消失位置；

取开始位置和消失位置之间的中心点为脉冲激光焦点位置。

第二方面，本公开提供了一种快速确定脉冲激光焦点位置的装置，采用如第一方面所述的确定脉冲激光焦点位置的方法，包括脉冲激光发射器，不锈钢测试块，三维移动平台，光传感器和单片机；

所述脉冲激光发射器用于将脉冲激光出射光照射至不锈钢测试块表面；

所述三维移动平台用于承载不锈钢测试块，并带动不锈钢测试块在一定速率下沿设定方向进行移动；

所述光传感器用于检测脉冲激光烧蚀不锈钢测试块产生烧蚀散射光的开始位置和消失位置；

所述单片机用于计算开始位置和消失位置之间的中心点，将中心点做为脉冲激光焦点位置。

与现有技术对比，本公开具备以下有益效果：

1、本公开提出了利用光传感器检测激光烧蚀散射光开始和消失位置来取中计算激光焦点的方法，达到简单、快速地确定激光焦点位置的目的。解决了激光微纳加工时快速让脉冲激光聚焦到被加工材料表面的难题，为保证激光加工质量提供了可靠的对焦装置和方法。