一种用于激光加工的光学镜头、激光加工装置及加工方法制造方法及图纸

本发明专利技术适用于激光加工技术领域，公开了一种用于激光加工的光学镜头、激光加工装置及加工方法。远心镜头包括从物方到像方依次设置的第一透镜至第四透镜，第一透镜至第四透镜包括第一曲面至第八曲面，其中：第一曲面至第八曲面的曲率半径依次分别为‑31.5㎜、‑47.5㎜、‑51.35㎜、‑42.55㎜、∞㎜、‑64.6㎜、‑62.35㎜、‑111.2㎜，且第一曲面至第八曲面的曲率半径允许公差均为10％，上偏差为+5％，下偏差为‑5％。激光加工方法步骤包括：激光束、可见光束依次沿第一透镜至第四透镜到达传播，到达像方后激光束、可见光束位于同一平面。本发明专利技术所提供的一种用于激光加工的光学镜头、激光加工装置及加工方法，其实现实时检测激光束的工作进程，在高精度要求的应用中可杜绝测量误差。

【技术实现步骤摘要】
一种用于激光加工的光学镜头、激光加工装置及加工方法
本专利技术属于激光加工
，尤其涉及一种用于激光加工的光学镜头、激光加工装置及加工方法，
技术介绍
伴随着工业自动化的普及，以及近期十分火爆的AI工业应用，机器视觉系统在工业生产中的应用越来越广泛，机器视觉系统就是使机器具有像人一样的视觉功能，从而在工业应用中实现各种检测、判断、识别、测量等功能。在大批量工业生产过程中，如果用人工视觉检查产品质量，往往效率低下，并且精度不高，长时间工作易疲劳，检测结果一致性不强。用机器视觉检测则可以大幅度提高检测效率，提高生产自动化的程度。同时在一些不适宜人工作业的工作环境中，机器视觉有着得天独厚的优势。激光工业视觉系统普遍采用的方式是：激光器发出的激光束与视觉系统的可见光束分开各自工作，导致激光束到工作平面的光轴与可见光束的光轴不重合，需要后期靠软件模拟、补偿来定位，精度和一致性难以保证，尤其在一些高精度要求的应用中存在测量误差。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决上述技术问题之一，提供了一种用于激光加工的光学镜头、激光加工装置及加工方法，其通过第一透镜至第四透镜的形状、相对位置，把可见光束的光轴耦合至激光束的光轴上，让激光束的工作平面和可见光束的成像平面完全重合，避免了由于激光束、可见光束分开各自工作而导致的激光束到工作平面的光轴与可见光束的光轴不重合，无需依靠后期软件模拟、补偿来定位，精度和一致性可得到保证，并且在高精度要求的应用中可杜绝测量误差。本专利技术的技术方案是：一种用于激光加工的光学镜头，包括从物方到像方依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜，所述第一透镜为弯月负透镜，所述第二透镜为弯月正透镜，所述第三透镜为平凸正透镜，所述第四透镜为弯月负透镜；所述第一透镜包括第一曲面、第二曲面，所述第二透镜包括第三曲面、第四曲面，所述第三透镜包括第五曲面、第六曲面，所述第四透镜包括第七曲面、第八曲面，其中：所述第一曲面至所述第八曲面的曲率半径依次分别为-31.5㎜、-47.5㎜、-51.35㎜、-42.55㎜、∞㎜、-64.6㎜、-62.35㎜、-111.2㎜，且所述第一曲面至所述第八曲面的曲率半径允许公差均为10％，上偏差为+5％，下偏差为-5％。可选地，所述第一曲面朝向物方且向像方凹陷，所述第二曲面朝向像方且向像方凸起；所述第三曲面朝向物方且向像方凹陷，所述第四曲面朝向像方且像方凸起；所述第五曲面朝向物方且为平面，所述第六曲面朝向像方且向像方凸起；所述第七曲面朝向物方且向像方凹陷，所述第八曲面朝向像方且像方凸起。可选地，所述第二曲面与所述第三曲面之间的间距为1.5㎜，所述第四曲面与所述第五曲面之间的间距为0.5㎜，所述第六曲面与所述第七曲面之间的间隔为18㎜；且上述中的所述间隔允许公差均为10％，上偏差为+5％，下偏差为-5％。可选地，所述第一透镜至所述第四透镜的中心厚度依次分别为4㎜、9.5㎜、12㎜、4㎜；且所述第一透镜至所述第四透镜的中心厚度允许公差均为10％，上偏差为+5％，下偏差为-5％。可选地，所述第一透镜至所述第四透镜的折射率与阿贝数比例依次分别为1.613/37、1.62/60.37、1.62/60.37、1.805/25.48；且所述第一透镜至所述第四透镜的折射率与阿贝数比例允许公差均为10％，上偏差为+5％，下偏差为-5％。可选地，所述光学镜头的焦距为254㎜，所述光学镜头的入瞳直径为14㎜。可选地，采用冕牌类玻璃或火石类玻璃。本专利技术还提供了一种激光加工装置，包括如上述中所述的一种用于激光加工的光学镜头，还包括发射出激光束的激光器和发出可见光束的视觉系统。可选地，所述视觉系统包括用于观察所述可见光束的显示器。本专利技术另外提供了一种激光加工方法，采用如上述中所述的一种用于激光加工的光学镜头，包括以下步骤：S1、激光束、可见光束均从物方至像方传播，先经过第一透镜，激光束、可见光束均经第一透镜扩束后传播至第二透镜；S2、激光束、可见光束均经第二透镜汇聚后传播至第三透镜；S3、激光束、可见光束均经第三透镜扩束后传播至第四透镜；S4、激光束、可见光束均经第四透镜后到达像方并位于同一平面。本专利技术所提供的一种用于激光加工的光学镜头、激光加工装置及加工方法，其光学镜头包括第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜，通过第一透镜至第四透镜的形状、相对位置，把可见光束的光轴耦合至激光束的光轴上，使激光束的工作平面与可见光束的成像平面处于同一平面并完全重合，避免了由于激光束、可见光束分开各自工作而导致的激光束到工作平面的光轴与可见光束的光轴不重合，无需依靠后期软件模拟、补偿来定位，精度和一致性可得到保证，并且在高精度要求的应用中可杜绝测量误差。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例提供的一种用于激光加工的光学镜头的结构示意图；图2是本专利技术实施例提供的一种用于激光加工的光学镜头的结构示意图；图3是本专利技术实施例提供的一种用于激光加工的光学镜头的像散曲线示意图；图4是本专利技术实施例提供的一种用于激光加工的光学镜头的畸变曲线示意图；图5是本专利技术实施例提供的一种用于激光加工的光学镜头的光学传递函数OFT曲线示意图；图6是本专利技术实施例提供的一种用于激光加工的光学镜头的模量传递函数MFT曲线示意图；图7是本专利技术实施例提供的一种用于激光加工的光学镜头的弥散光斑示意图；图8是本专利技术实施例提供的一种用于激光加工的光学镜头的能量集中度示意图；图9是本专利技术实施例提供的一种激光加工方法的流程图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。需要说明的是，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是直接设置、安装、连接，也可以通过居中元部件、居中结构间接设置、连接。另外，本专利技术实施例中若有“左”、“右”、“正”、“负”、“扩束”、“汇聚”、“入”、“出”、“大”、“小”、“凹”、“凸”、“高”、“低”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系或常规放置状态或使用状态，其仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的结构、特征、装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。在本专利技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。在具体实施方式中所描述的各个具体技术特征和各实施例，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，例如通过不同的具体技术特征/实施例的组合可以形成不同的实施方式，为了避免不必要的重复，本专利技术中各个具体技术特征/实施例的各种可能的组合方式不再另行说明。如图1至图8所示，本专利技术实施例提供的一种用于激光加工的光学镜头，包括从物方到像方依次可设置的第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3和第四透镜4，本实施例中，入射光线可从左往右传播，位于光学镜头左边的可为物体侧，即物方，位于光学镜头右边的可为图像侧，即本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于激光加工的光学镜头，其特征在于，包括从物方到像方依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜，所述第一透镜为弯月负透镜，所述第二透镜为弯月正透镜，所述第三透镜为平凸正透镜，所述第四透镜为弯月负透镜；所述第一透镜包括第一曲面、第二曲面，所述第二透镜包括第三曲面、第四曲面，所述第三透镜包括第五曲面、第六曲面，所述第四透镜包括第七曲面、第八曲面，其中：所述第一曲面至所述第八曲面的曲率半径依次分别为‑31.5㎜、‑47.5㎜、‑51.35㎜、‑42.55㎜、∞㎜、‑64.6㎜、‑62.35㎜、‑111.2㎜，且所述第一曲面至所述第八曲面的曲率半径允许公差均为10％，上偏差为+5％，下偏差为‑5％。

【技术特征摘要】
1.一种用于激光加工的光学镜头，其特征在于，包括从物方到像方依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜，所述第一透镜为弯月负透镜，所述第二透镜为弯月正透镜，所述第三透镜为平凸正透镜，所述第四透镜为弯月负透镜；所述第一透镜包括第一曲面、第二曲面，所述第二透镜包括第三曲面、第四曲面，所述第三透镜包括第五曲面、第六曲面，所述第四透镜包括第七曲面、第八曲面，其中：所述第一曲面至所述第八曲面的曲率半径依次分别为-31.5㎜、-47.5㎜、-51.35㎜、-42.55㎜、∞㎜、-64.6㎜、-62.35㎜、-111.2㎜，且所述第一曲面至所述第八曲面的曲率半径允许公差均为10％，上偏差为+5％，下偏差为-5％。2.如权利要求1所述的一种用于激光加工的光学镜头，其特征在于，所述第一曲面朝向物方且向像方凹陷，所述第二曲面朝向像方且向像方凸起；所述第三曲面朝向物方且向像方凹陷，所述第四曲面朝向像方且像方凸起；所述第五曲面朝向物方且为平面，所述第六曲面朝向像方且向像方凸起；所述第七曲面朝向物方且向像方凹陷，所述第八曲面朝向像方且像方凸起。3.如权利要求1所述的一种用于激光加工的光学镜头，其特征在于，所述第二曲面与所述第三曲面之间的间距为1.5㎜，所述第四曲面与所述第五曲面之间的间距为0.5㎜，所述第六曲面与所述第七曲面之间的间隔为18㎜；且上述中的所述间隔允许公差均为10％，上偏差为+5％，下偏差为-5％。4.如权利要求1所述的一种用于激光加工的光学镜头，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈玉庆，彭金明，周朝明，高云峰，
申请(专利权)人：大族激光科技产业集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44