使用图案化反射镜的激光束定位方法技术

一种激光束对准系统，包括：至少一个反射镜，其具有被配置成接收和反射激光束的表面图案；至少一个检测器，被配置成检测来自反射镜的激光束的经偏转部分；以及至少一个控制器，被配置成与至少一个反射镜和至少一个检测器通信，并且基于激光束的经偏转部分来控制反射镜位置。镜位置。镜位置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用图案化反射镜的激光束定位方法

技术介绍

[0001]激光技术被用于多种多样的应用。其用于日常生活产品(诸如DVD播放器)中以从盘读取信息、条形码读取、手术中以及产品的制造和维护(诸如用于切割、标记或钻孔，例如在光刻中)。
[0002]在光刻和计算机辅助制造系统的领域中，定位台有时用于干涉定位。例如，US4060315示出了使用差动螺杆致动器和挠曲连接器的精密激光反射镜支架。然而，该系统需要反射镜的手动对准。

技术实现思路

[0003]根据第一方面，本专利技术提供一种激光束对准系统，包括：第一偏转系统和布置在其下游的第二偏转系统，所述偏转系统各自包括：框架，以及具有反射镜表面的反射镜，所述反射镜表面用于将入射在所述反射镜表面上的激光束的一部分反射成经反射光束部分；
[0004]第一偏转系统还包括连接到框架和反射镜的移动系统，用于相对于框架定位反射镜以调整经反射光束部分相对于反射镜表面的角度；
[0005]第二偏转系统还包括：
[0006]以图案布置在第二偏转系统的反射镜表面处的多个元件，用于将入射在元件上的激光束的一部分偏转成与由所述反射镜反射的经反射光束部分不同的经偏转光束部分；以及
[0007]布置在经反射光束部分的路径外部的一个或多个检测器，用于检测经偏转光束部分的至少一部分；
[0008]至少一个控制器，配置成与第一反射镜偏转系统的移动系统和第二反射镜偏转系统的一个或多个检测器通信，并且控制所述移动系统以相对于框架定位第一反射镜，以基于经偏转光束部分的检测到的部分在第二反射镜上对准激光束。激光束对准系统允许激光束的主要部分从第一反射镜反射至第二反射镜上，同时持续调整光束入射在第二反射镜上的位置。因此，该系统特别适合于在使用所述激光器例如来用于表面的消融或焊接时保持高功率激光束对准。
[0009]因此，在一个或多个检测器处检测图案的一部分，这使得能够将第二反射镜上的光束相对于中心反射镜位置的偏移的数值计算为X和Y位置值。以此方式，控制器可确定入射在第二反射镜上的光束的X和Y的数值偏移，从而允许随后对移动系统应如何位移第一反射镜进行进一步的数值计算。以此方式，可以实现用于激光束的持续对准的数字控制回路。
[0010]在实施例中，经偏转光束部分与经反射光束部分成至少25度的角度。
[0011]在实施例中，该多个元件中的元件被布置成用于在基本上垂直于该反射镜表面的方向上将以基本上45度入射在该反射镜表面上的光束反射到该一个或多个偏转器上。一般而言，第一反射镜相对于框架的调整很小，例如关于反射镜的X或Y轴小于5度，并且如果第二反射镜也是可移动的，则第二反射镜相对于第二偏转系统的检测器的移动程度也将很小，例如关于反射镜的X或Y轴小于5度。由此，即使调整第一或第二反射镜，经偏转光束的至
少一部分也将可能到达一个或多个偏转器。
[0012]在实施例中，第一和第二偏转系统的反射镜之间的光束路径是至少0.5米，优选地至少5米，更优选地在6和12米之间。在此类系统中，第一反射镜表面的角度的相对小的变化或不准确性可能导致第二反射镜表面上的光束斑的位置的大偏移。本专利技术允许在激光束操作时补偿这种偏移，因为第一反射镜的角度是基于第二反射镜上的经偏转光束部分的检测到的部分来调整的。
[0013]在实施例中，第一偏转系统和第二偏转系统的反射镜被布置成使得来自第一偏转系统的反射光束可以直线行进至第二偏转系统的反射镜，例如在这两个偏转系统之间没有中间反射表面。
[0014]在实施例中，第一偏转系统的反射镜的反射镜表面基本上是平面的，和/或第二偏转系统的反射镜的反射镜表面基本上是平面的。虽然可改为使用弯曲的反射镜表面，但是优选地使用平面反射镜表面，因为这允许在与光束路径平行的方向上调整偏转系统之间的距离，而没有显著改变光束形状。
[0015]在实施例中，第一和第二偏转系统被适配成对准和反射在至少2分钟的时间段期间具有10kw或更大、优选地20或25kw或更大的平均功率输出的激光束。因此，光束对准系统适合用于在例如使用激光器用于清洁表面和/或用于从表面剥离油漆时保持高功率激光器对准。
[0016]在实施例中，当在反射镜表面上的投影中查看时，多个元件的组合面积小于多个元件的凸壳的面积的0.5％。由于这些元件的相对小的表面积，大部分激光束能量将被反射成经反射光束部分，而不是被偏转成经偏转光束部分。这确保只有少量的总激光束能量到达一个或多个检测器，从而防止对其的损坏。
[0017]在实施例中，当在反射镜表面上的投影中查看时，其中多个元件的凸壳的面积是至少90cm2。因此，凸壳跨越的面积显著大于图案的各个元件的面积的总和，从而导致入射在反射镜上的激光束的大部分能量被反射查经反射光束部分。例如，经反射光束部分通常包含经反射能量束部分能量和经偏转能量束部分能量之和的至少99％或至少99.8％。
[0018]在实施例中，其中多个元件彼此间隔开，优选地其中当在反射镜表面上的投影中查看时，每个元件具有在0.01cm2与0.25cm2之间的面积。通过将元件彼此间隔开，例如间隔开0.2cm与2.5cm之间的距离，这些元件可以由一个或多个检测器单独地检测，从而使得有可能确定激光在图案中的哪个位置处居中。在实施例中，该图案包括以下中的一者或多者：布置成在两条或更多条线上彼此间隔开的元件，这些线彼此成角度，优选地其中这些线彼此成45度的整数倍的角度；以及在同心圆上彼此间隔开地布置的元件。例如，图案可以包括“+”形、和“X”形或以“x”形为中心并重叠在“x”形上的“+”形。
[0019]在实施例中，第二偏转系统还包括连接至框架和反射镜的移动系统，其用于相对于框架定位反射镜以调整经反射光束部分相对于反射镜表面的角度；该系统还包括位于第二偏转系统的下游的第三偏转系统，第三偏转系统设置有：
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框架；
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具有反射镜表面的反射镜，该反射镜表面用于将入射在反射镜上的激光束的一部分反射成经反射光束部分；
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以图案布置在第二偏转系统的反射镜表面处的多个元件，用于将入射在反射镜上的激光束的一部分偏转成与由所述反射镜反射的经反射光束部分不同的经偏转光束部分；以及
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布置在经反射光束部分的路径外部的一个或多个检测器，用于检测经偏转光束部分的至少一部
分；其中至少一个控制器被配置成与第二偏转系统的移动系统和第三偏转系统的一个或多个检测器通信，并且控制第二偏转系统的所述移动系统以相对于框架定位第二反射镜，以基于经偏转光束部分的检测到的部分在第三反射镜上对准激光束。因此，光束对准系统适合用于保持经对准的激光束在多个偏转系统中被反射。将领会，附加的偏转系统可串联地布置在第三偏转系统的下游。
[0020]在实施方式中，第二偏转器系统包括安全检测器，用于检测激光束的一部分是否行进通过反射镜而没有入射在反射镜表面或多个元件上，和/或激光束的一部分是否在反射镜的外边缘的预定距离内。安全检测器通常连接到激光器的安全关闭系统，该安全关闭本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种激光束对准系统，包括：第一偏转系统和布置在其下游的第二偏转系统，所述偏转系统各自包括：框架，以及具有反射镜表面的反射镜，所述反射镜表面用于将入射在所述反射镜表面上的激光束的一部分反射成经反射光束部分；所述第一偏转系统还包括连接到所述框架和所述反射镜的移动系统，所述移动系统用于相对于所述框架定位所述反射镜以调整所述经反射光束部分相对于所述反射镜表面的角度；所述第二偏转系统还包括：
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以图案布置在所述第二偏转系统的所述反射镜表面处的多个元件，所述多个元件用于将入射在所述元件上的所述激光束的一部分偏转成与由所述反射镜反射的所述经反射光束部分不同的经偏转光束部分；以及
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布置在所述经反射光束部分的路径外部的一个或多个检测器，所述一个或多个检测器用于检测所述经偏转光束部分的至少一部分；至少一个控制器，配置成与所述第一反射镜偏转系统的所述移动系统和所述第二反射镜偏转系统的所述一个或多个检测器通信，并且控制所述移动系统以相对于所述框架定位所述第一反射镜，以基于所述经偏转光束部分的检测到的部分在所述第二反射镜上对准所述激光束。2.如权利要求1所述的激光束对准系统，其特征在于，所述第一和第二偏振系统的反射镜之间的光束路径是至少0.5米，优选地至少5米。3.如权利要求1所述的激光束对准系统，其特征在于，所述第一和第二偏振系统的反射镜被布置成使得来自所述第一偏转系统的所述经反射光束能直线行进至所述第二偏转系统的所述反射镜。4.如权利要求1所述的激光束对准系统，其特征在于，所述第一偏转系统的所述反射镜的反射镜表面基本上是平面的，和/或其中所述第二偏转系统的所述反射镜的反射镜表面基本上是平面的。5.如权利要求1所述的激光束对准系统，其特征在于，所述第一和第二偏转系统被适配成用于对准和反射在至少2分钟的时间段期间具有10kw或更多的平均功率输出的激光束。6.如权利要求1所述的激光束对准系统，其特征在于，当在所述反射镜表面上的投影中查看时，所述多个元件的组合面积小于所述多个元件的凸壳的面积的0.5％。7.如权利要求1所述的激光束对准系统，其特征在于，当在所述反射镜表面上的投影中查看时，所述多个元件的凸壳的面积是至少90cm2。8.如权利要求1所述的激光束对准系统，其特征在于，所述多个元件彼此间隔开，优选地其中当在反射镜表面上的投影中查看时，每个元件具有在0.01cm2与0.25cm2之间的面积。9.如权利要求1所述的激光束对准系统，其特征在于，所述图案包括以下中的一者或多者：布置成在两条或更多条线上彼此间隔开的元件，这些线彼此成角度，优选地其中这些线彼此成45度的整数倍的角度；以及在同心圆上彼此间隔开地布置的元件。10.如权利要求1所述的激光束对准系统，其特征在于，所述第二偏转系统还包括连接
到所述框架和所述反射镜的移动系统，所述移动系统用于相对于所述框架定位所述反射镜以调整所述经反射光束部分相对于所述反射镜表面的角度；所述系统还包括所述第二偏转系统的下游的第三偏转系统，所述第三偏转系统设置有：
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框架，
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具有反射镜表面的反射镜，所述反射镜表面用于将入射在所述反射镜上的激光束的一部分反射成经反射光束部分；
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以图案布置在所述第二偏转系统的所述反射镜表面处的多个元件，所述多个元件用于将入射在所述反射...

【专利技术属性】
技术研发人员：S，
申请(专利权)人：西南研究会，
类型：发明
国别省市：