激光加工头的成像系统及具有其的激光加工设备技术方案

本发明专利技术提供了一种激光加工头的成像系统及具有其的激光加工设备。成像系统包括：合束镜，与待加工工件的表面之间具有夹角α；场镜，场镜与合束镜自上而下设置；光源发射部，位于待加工工件和合束镜之间；成像部，光源发射部发射的光沿垂直于待加工工件的表面反射后形成成像光，成像光经合束镜反射后到达成像部。本发明专利技术的技术方案解决了现有技术中因成像质量较差，从而导致激光加工不够准确的问题。

Imaging system of laser processing head and its laser processing equipment

【技术实现步骤摘要】
激光加工头的成像系统及具有其的激光加工设备
本专利技术涉及激光加工领域，具体而言，涉及一种激光加工头的成像系统及具有其的激光加工设备。
技术介绍
激光加工技术是指利用激光束与物质相互作用的特性，对材料进行切割、焊接、表面处理、打孔及微加工等的一门加工技术。激光加工设备一般由光路系统、成像系统、运动系统等组成，其中成像系统可以在加工过程中对待雕刻工件的表面进行成像，通过软件算法实现图像中特征点位置的计算，达到对工件的视觉定位以及对工件表面质量的在线监控。现有技术中，激光加工头的成像系统为后置同轴成像系统。后置同轴成像系统中，成像光线需依次穿过场镜、合束镜、成像物镜，最终到达相机成像。此方法的缺点是图像易受场镜设计参数的影响，图像容易产生畸变，进而影响图像的真实性与激光加工的准确性。以上也就是说，现有技术的成像系统中存在因成像质量较差，从而导致激光加工不够准确的问题。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种激光加工头的成像系统及具有其的激光加工设备，以解决现有技术中因成像质量较差，从而导致激光加工不够准确的问题。为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种激光加工头的成像系统，成像系统包括：合束镜，与待加工工件的表面之间具有夹角α；场镜，场镜与合束镜自上而下设置；光源发射部，位于待加工工件和合束镜之间；成像部，光源发射部发射的光沿垂直于待加工工件的表面反射后形成成像光，成像光经合束镜反射后到达成像部。进一步地，合束镜具有相对设置的第一表面和第二表面，第一表面朝向场镜，第二表面朝向待加工工件，其中，第一表面上设有激光增透膜；或者，第二表面上设有激光增透膜；或者，第一表面和第二表面上均设有激光增透膜；第二表面上设有成像光增反膜以使合束镜反射成像光。进一步地，夹角α大于0°且小于等于90°。进一步地，光源发射部上设有用于使激光和成像光透过的通孔。进一步地，成像部包括成像镜头和与成像镜头连接的相机，经合束镜反射后的成像光穿过成像镜头后在相机处形成图像。进一步地，成像系统还包括外壳，外壳具有内腔和与内腔连通的第一开口，场镜和合束镜均位于内腔中，成像部和光源发射部均位于外壳的外部。进一步地，成像系统还包括设置在第一开口处的透明板，透明板位于合束镜和光源发射部之间。进一步地，透明板具有相对设置的透明板第一表面和透明板第二表面，透明板第一表面朝向合束镜，透明板第二表面朝向光源发射部，其中，透明板第一表面上设有激光增透膜和/或成像光增透膜；或者，透明板第二表面上设有激光增透膜和/或成像光增透膜；或者，透明板第一表面和透明板第二表面上均设有激光增透膜和/或成像光增透膜。进一步地，成像系统还包括振镜，沿激光的传播方向，振镜与场镜依次设置，振镜位于外壳的外部。进一步地，外壳还具有与内腔连通的第二开口，第二开口开设在外壳的与合束镜相对应的侧壁上，成像系统还包括位于第二开口处的第一盖板，第一盖板与外壳可拆卸地连接。进一步地，外壳还具有与内腔连通的第三开口，第三开口开设在外壳的与合束镜相对应的侧壁上，成像系统还包括位于第三开口处的第二盖板，第二盖板与外壳可拆卸地连接。进一步地，第二开口和第三开口相对于外壳的中心线对称设置。根据本专利技术的另一方面，提供了一种激光加工设备，激光加工设备包括激光加工头和用于发射激光的激光发射部，激光发射部发射的激光通过激光加工头对待加工工件进行激光加工，激光加工头包括上述的成像系统。进一步地，激光依次透过场镜和合束镜并穿过光源发射部后照射到待加工工件的表面上。应用本专利技术的技术方案，成像光经过合束镜的反射后即可到达成像部，而无需像现有技术中那样要依次经过场镜、合束镜等部件，这样，成像光在到达成像部处的中间环节较少，且合束镜的反射只改变了成像光的光路方向，对成像光的成像影响较小，因此，能够在成像部形成比较真实、畸变小的图像，成像质量较高，从而有利于成像系统对待加工工件的观察和对图像的捕捉，提高了激光加工的精准性。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1示出了根据本专利技术的激光加工头的成像系统的实施例的光路示意图；图2示出了根据本专利技术的激光加工头的成像系统的实施例的主视结构示意图；以及图3示出了根据本专利技术的激光加工头的成像系统的实施例的后视结构示意图。其中，上述附图包括以下附图标记：10、激光；20、待加工工件；30、合束镜；40、光源发射部；41、成像光；50、成像部；51、成像镜头；52、相机；60、场镜；70、振镜；80、透明板；90、外壳；100、第一盖板；110、第二盖板。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。需要指出的是，除非另有指明，本申请使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。在本专利技术中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的，或者是针对部件本身在竖直、垂直或重力方向上而言的；同样地，为便于理解和描述，“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外，但上述方位词并不用于限制本专利技术。为了解决现有技术中的激光加工头的成像系统获得的图像畸变较大、图像的真实性低的问题，本专利技术及本专利技术的实施例提供了一种激光加工头的成像系统。如图1所示，本专利技术的实施例中，激光加工头的成像系统包括合束镜30、场镜60、光源发射部40和成像部50，其中，合束镜30与待加工工件20的表面之间具有夹角α，沿激光10的传播方向，场镜60与合束镜30依次设置，场镜60用于对激光10进行聚焦，光源发射部40位于待加工工件20和合束镜30之间，激光10依次透过场镜60和合束镜30并穿过光源发射部40后照射到待加工工件20的表面上，光源发射部40发射的光沿垂直于待加工工件20的表面反射后形成成像光41，成像光41经合束镜30反射后到达成像部50。上述技术方案中，光源发射部40发射的光照射到待加工工件20的表面上并经待加工工件20的表面反射，经待加工工件20的表面反射的光的一部分形成成像光41，成像光41垂直于待加工工件20的表面并朝向远离待加工工件20的表面的方向传播，成像光41传播至合束镜30处，经合束镜30反射后改变其光路的传播方向，成像部50用于捕捉经合束镜30反射后的成像光41，经合束镜30反射后的成像光41在成像部50处形成图像。以上也就是说，垂直于待加工工件20的表面的成像光41经过合束镜30反射后到达成像部50成像。具体地，成像部50直接捕捉从待加工工件20的表面反射的成像光41，合束镜30的反射只改变了成像光41的光路方向，对成像光41的成像影响较小，而且成像光41无需像现有技术中那样经过场镜，成像光41到达成像部50处的中间环节少本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光加工头的成像系统，其特征在于，所述成像系统包括：/n合束镜(30)，与待加工工件(20)的表面之间具有夹角α；/n场镜(60)，所述场镜(60)与所述合束镜(30)自上而下设置；/n光源发射部(40)，位于所述待加工工件(20)和所述合束镜(30)之间；/n成像部(50)，所述光源发射部(40)发射的光沿垂直于所述待加工工件(20)的表面反射后形成成像光(41)，所述成像光(41)经所述合束镜(30)反射后到达所述成像部(50)。/n

【技术特征摘要】
1.一种激光加工头的成像系统，其特征在于，所述成像系统包括：
合束镜(30)，与待加工工件(20)的表面之间具有夹角α；
场镜(60)，所述场镜(60)与所述合束镜(30)自上而下设置；
光源发射部(40)，位于所述待加工工件(20)和所述合束镜(30)之间；
成像部(50)，所述光源发射部(40)发射的光沿垂直于所述待加工工件(20)的表面反射后形成成像光(41)，所述成像光(41)经所述合束镜(30)反射后到达所述成像部(50)。


2.根据权利要求1所述的成像系统，其特征在于，所述合束镜(30)具有相对设置的第一表面和第二表面，所述第一表面朝向所述场镜(60)，所述第二表面朝向所述待加工工件(20)，其中，所述第一表面上设有激光增透膜；或者，所述第二表面上设有激光增透膜；或者，所述第一表面和所述第二表面上均设有激光增透膜；所述第二表面上设有成像光增反膜以使所述合束镜(30)反射所述成像光(41)。


3.根据权利要求1所述的成像系统，其特征在于，所述夹角α大于0°且小于等于90°。


4.根据权利要求1所述的成像系统，其特征在于，所述光源发射部(40)上设有用于使激光(10)和所述成像光(41)透过的通孔。


5.根据权利要求1至4中任一项所述的成像系统，其特征在于，所述成像部(50)包括成像镜头(51)和与所述成像镜头(51)连接的相机(52)，经所述合束镜(30)反射后的所述成像光(41)穿过所述成像镜头(51)后在所述相机(52)处形成图像。


6.根据权利要求1至4中任一项所述的成像系统，其特征在于，所述成像系统还包括外壳(90)，所述外壳(90)具有内腔和与所述内腔连通的第一开口，所述场镜(60)和所述合束镜(30)均位于所述内腔中，所述成像部(50)和所述光源发射部(40)均位于所述外壳(90)的外部。


7.根据权利要求6所述的成像系统，其特征在于，所述成像系统还包括设置在所述第一开口处的透明板(80)，所述透明板(80)位于所述合束镜(30)和所述光源发射部(40)之...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴高华，段佳良，张喆颖，
申请(专利权)人：廊坊西波尔钻石技术有限公司，
类型：发明
国别省市：河北;13