一种激光加工用微球吸附定位装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术为解决现有微球加工中仍存在微球难装夹、无法高精度定位等难题，导致基于激光制造的微球微孔加工难以满足要求的问题，而提供了一种激光加工用微球吸附定位装置及方法。包括微球吸附模块和微球视觉定位模块，微球视觉定位模块的成像光轴对准吸附在微球吸附模块上的微球的中心；所述微球吸附模块包括通过气管依次连接的泄压阀、真空吸附腔、单向阀、精密调压阀和真空发生器，以及与真空发生器另一入口连接通过气管连接的空气压缩机；所述空气压缩机产生压缩空气进入真空发生器后产生空气负压，真空吸附腔腔内的空气沿着单向阀、精密调压阀至真空发生器中，使真空吸附腔变为真空；所述微球吸附在真空吸附腔上。所述微球吸附在真空吸附腔上。所述微球吸附在真空吸附腔上。

A microsphere adsorption positioning device and method for laser processing

【技术实现步骤摘要】
一种激光加工用微球吸附定位装置及方法


[0001]本专利技术涉及激光加工
，具体涉及一种激光加工用微球吸附定位装置及方法。

技术介绍

[0002]微球微孔是激光聚变能源点火的关键结构，要求微米级孔径，而深径比不小于100:1，并且位置精度2μm，传统制造方式无法加工，因此微球微孔制备成为了激光聚变研究最关键、最具挑战的环节之一。
[0003]激光打孔是一种先进的加工技术，通过聚焦到材料表面产生的热效应或高密度激光高能光子引发的光化学反应实现材料去除，有以下优势：1.加工材料无选择性；2.可调控参数多样，制造精度高；3.非接触加工，无道具磨损。同时，激光打孔还具有质量好、效率高、切割速度快、适应性好、维护成本低等优点。然而，微球加工中仍存在微球难装夹、无法高精度定位等难题，导致基于激光制造的微球微孔加工难以满足要求。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是解决现有微球加工中仍存在微球难装夹、无法高精度定位等难题，导致基于激光制造的微球微孔加工难以满足要求的问题，而提供了一种激光加工用微球吸附定位装置及方法。
[0005]为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0006]一种激光加工用微球吸附定位装置，其特殊之处在于：包括微球吸附模块和设置在微球吸附模块上方的微球视觉定位模块，微球视觉定位模块的成像光轴对准吸附在微球吸附模块上的微球的中心；
[0007]所述微球吸附模块包括通过气管依次连接的泄压阀、真空吸附腔、单向阀、精密调压阀和真空发生器，以及与真空发生器另一入口连接通过气管连接的空气压缩机；
[0008]所述空气压缩机产生压缩空气进入真空发生器后产生空气负压，真空吸附腔腔内的空气沿着单向阀、精密调压阀至真空发生器中，使真空吸附腔变为真空；
[0009]所述真空吸附腔用于吸附微球；
[0010]所述微球视觉定位模块用于通过对微球成像实现对微球的定位。
[0011]进一步地，所述真空吸附腔包括密封连接的上玻璃板、下玻璃板以及设置在上玻璃板与下玻璃板之间的支撑座；所述上玻璃板的中心位置用于设置微球；
[0012]所述微球视觉定位模块包括CCD相机、远心成像镜头、分光镜、第一反射镜、第二反射镜、第一背光源和第二背光源；
[0013]所述远心成像镜头设置在CCD相机的下端，远心成像镜头的光轴对准微球的中心；所述分光镜设置在远心成像镜头的正下方，位于远心成像镜头和微球之间；
[0014]所述第二反射镜设置在真空吸附腔的一侧，且至少一半位于上玻璃板以上，第二反射镜与上玻璃板所在平面的夹角呈45
°
；
[0015]所述第一反射镜设置在第二反射镜的上方，且与第二反射镜垂直设置，第一反射镜与分光镜平行设置且分光镜位于第一反射镜的反射光路上；
[0016]第一背光源设置在真空吸附腔的另一侧，且至少一半位于上玻璃板以上，第二背光源设置在下玻璃板的下方，且与下玻璃板平行。
[0017]进一步地，所述真空吸附腔的两侧均开设通孔，分别密封连接泄压阀和单向阀。
[0018]进一步地，所述上玻璃板中心开设用于吸附微球的漏斗形微孔；
[0019]所述微孔的上部为斜沉孔，大端直径为0.7mm，倾角为60
°
；
[0020]所述微孔的下部为直通孔，直径为0.5mm。
[0021]进一步地，所述斜沉孔的表面涂有弹性胶层。
[0022]进一步地，所述远心成像镜头的放大倍率为三倍；
[0023]所述分光镜的反射率为50％，透射率为50％；
[0024]所述第一反射镜、第二反射镜的反射率均优于99％；
[0025]所述第一背光源、第二背光源均为平面白色光源。
[0026]进一步地，所述空气压缩机的排气压力为0.8MPa；
[0027]所述真空发生器的最高真空度为88KPa；
[0028]所述精密调压阀用于调节真空吸附腔内的气压，调节范围为
‑
100Pa至
‑
1.3KPa。
[0029]同时，本专利技术还提供了一种激光加工用微球吸附定位方法，采用上述激光加工用微球吸附定位装置，其特殊之处在于，包括以下步骤：
[0030]步骤1、搭建微球吸附定位装置；
[0031]步骤2、对微球进行X
‑
Y平面方向定位；
[0032]关闭第一背光源，打开第二背光源，此时第二背光源发射的照明光穿过真空吸附腔的下玻璃板和上玻璃板，光束经过微球后具有微球外轮廓信息，光束通过分光镜后进入远心成像镜头，并最终在CCD相机上形成微球外轮廓图像，通过图像可以识别出微球的中心，从而确定微球在X
‑
Y平面的位置；
[0033]步骤3、对微球进行Z向定位；
[0034]打开第一背光源，关闭第二背光源，此时第一背光源发出的照明光通过微球后经过第二反射镜和第一反射镜，光束通过分光镜后进入远心成像镜头，并最终在CCD相机上形成微球外轮廓图像，通过图像可以识别出微球的顶部，从而确定微球顶点在Z向的位置；
[0035]步骤4、通过X
‑
Y
‑
Z向的定位，即可得到微球顶点的位置信息，实现微球3的吸附定位。
[0036]与现有技术相比，本专利技术具有的有益技术效果如下：
[0037]本专利技术利用空气负压的吸附作用设计装夹模块固定微球，既可以保证微球可靠固定又不会对微球表面产生损伤，并基于视觉成像系统实现微球的高精度定位，为微球激光微孔制备提供准确基准。
附图说明
[0038]图1为本专利技术激光加工用微球吸附定位装置中微球吸附模块示意图；
[0039]图2为本专利技术实施例中真空吸附腔结构示意图；
[0040]图3为本专利技术实施例中真空吸附腔上微孔放大图；
[0041]图4为本专利技术实施例中微球视觉定位模块结构示意图；
[0042]附图标记：
[0043]1‑
微球吸附模块，2
‑
微球视觉定位模块，3
‑
微球；
[0044]11
‑
泄压阀，12
‑
真空吸附腔，13
‑
单向阀，14
‑
精密调压阀，15
‑
真空发生器，16
‑
空气压缩机；
[0045]121
‑
上玻璃板，122
‑
支撑座，123
‑
下玻璃板，124
‑
弹性胶层；
[0046]21
‑
CCD相机，22
‑
远心成像镜头，23
‑
分光镜，24
‑
第一反射镜，25
‑
第二反射镜，26
‑
第一背光源，27
‑
第二背光源。
具体实施方式
[0047]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激光加工用微球吸附定位装置，其特征在于：包括微球吸附模块(1)和设置在微球吸附模块(1)上方的微球视觉定位模块(2)，微球视觉定位模块(2)的成像光轴对准吸附在微球吸附模块(1)上的微球(3)的中心；所述微球吸附模块(1)包括通过气管依次连接的泄压阀(11)、真空吸附腔(12)、单向阀(13)、精密调压阀(14)和真空发生器(15)，以及与真空发生器(15)另一入口连接通过气管连接的空气压缩机(16)；所述空气压缩机(16)产生压缩空气进入真空发生器(15)后产生空气负压，真空吸附腔(12)腔内的空气沿着单向阀(13)、精密调压阀(14)至真空发生器(15)中，使真空吸附腔(12)变为真空；所述真空吸附腔(12)用于吸附微球(3)；所述微球视觉定位模块(2)用于通过对微球(3)成像实现对微球(3)的定位。2.根据权利要求1所述的激光加工用微球吸附定位装置，其特征在于：所述真空吸附腔(12)包括密封连接的上玻璃板(121)、下玻璃板(123)以及设置在上玻璃板(121)与下玻璃板(123)之间的支撑座(122)；所述上玻璃板(121)的中心位置用于设置微球(3)；所述微球视觉定位模块(2)包括CCD相机(21)、远心成像镜头(22)、分光镜(23)、第一反射镜(24)、第二反射镜(25)、第一背光源(26)和第二背光源(27)；所述远心成像镜头(22)设置在CCD相机(21)的下端，远心成像镜头(22)的光轴对准微球(3)的中心；所述分光镜(23)设置在远心成像镜头(22)的正下方，位于远心成像镜头(22)和微球(3)之间；所述第二反射镜(25)设置在真空吸附腔(12)的一侧，且至少一半位于上玻璃板(121)以上，第二反射镜(25)与上玻璃板(121)所在平面的夹角呈45
°
；所述第一反射镜(24)设置在第二反射镜(25)的上方，且与第二反射镜(25)垂直设置，第一反射镜(24)与分光镜(23)平行设置且分光镜(23)位于第一反射镜(24)的反射光路上；第一背光源(26)设置在真空吸附腔(12)的另一侧，且至少一半位于上玻璃板(121)以上，第二背光源(27)设置在下玻璃板(123)的下方，且与下玻璃板(123)平行。3.根据权利要求2所述的激光加工用微球吸附定位装置，其特征在于：所述真空吸附腔(12)的两侧均开设通孔，分别密封连接泄压阀(11)和单向阀(13)...

【专利技术属性】
技术研发人员：李明，谭羽，
申请(专利权)人：中国科学院西安光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：