一种光路调光治具、光学系统和激光加工装置的制作方法

1.本实用新型涉及光路校准技术领域，特别是一种光路调光治具、光学系统和激光加工装置。


背景技术：

2.现有的激光加工设备在使用前，需要分别对成像光路和激光光路进行准直矫正，而目前对成像光路和激光光路的准直矫正过程中由于没有判断标准，因此成像光路和激光光路的准直度调试过程中容易出现误差，精度不高，进而造成成像质量差或是激光加工质量低。


技术实现要素：

3.本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种光路调光治具，能够提升准直度的精度，且可以提升准直度的调试效率。
4.本实用新型还提出一种具有上述光路调光治具的光学系统。
5.本实用新型还提出一种具有上述光路调光治具的激光加工装置。
6.一方面，根据本实用新型实施例的光路调光治具，包括固定部、入射光部和出射光部；所述固定部的内部设有通道；所述入射光部设于所述通道的第一端，所述入射光部设有入射光孔；所述出射光部设于所述通道的第二端，所述出射光部设有出射光孔，且所述出射光孔和所述入射光孔同轴设置。
7.根据本实用新型的一些实施例，所述入射光部与所述固定部为可拆卸连接。
8.根据本实用新型的一些实施例，所述出射光部与所述固定部为可拆卸连接。
9.根据本实用新型的一些实施例，所述入射光部还设有至少两个形状相同的第一通孔，至少两个所述第一通孔以所述入射光孔为中心点且均匀分布于所述入射光部上。
10.根据本实用新型的一些实施例，所述第一通孔的形状为半圆形、扇形、矩形或圆形中的一种。
11.根据本实用新型的一些实施例，所述固定部的侧壁上设有至少两个第二通孔，所述第二通孔与所述通道连通。
12.根据本实用新型的一些实施例，至少两个所述第二通孔均匀分布于所述固定部的侧壁上。
13.根据本实用新型的一些实施例，所述固定部的第一端还设有连接部，所述连接部用于与光学系统或激光加工装置连接。
14.本实用新型实施例至少具有如下有益效果：在调试成像光路或激光光路时，成像光路或激光光路若能够同时穿过入射光孔和出射光孔，并观察穿过出射光孔之后的光路形状，则可以判断对应的光路准直度是否调试好，本实用新型结构简单、结构小、便于对成像光路或激光光路的准直度进行矫正，有效地提升了准直度的调试效率。
15.另一方面，根据本实用新型实施例的光学系统，包括根据本实用新型上述实施例
的光路调光治具、安装座以及第一驱动件，所述安装座设有位于成像光路上的安装部，所述安装部用于安装所述光路调光治具，所述第一驱动件用于驱动所述安装座移动。
16.本实用新型实施例至少具有如下有益效果：在调试光学系统的成像光路时，成像光路若能够同时穿过入射光孔和出射光孔，并观察穿过出射光孔之后的光路形状，则可以判断成像光路准直度是否调试好，本实用新型结构简单、结构小、便于对成像光路的准直度进行矫正，有效地提升了准直度的调试效率。
17.另一方面，根据本实用新型实施例的激光加工装置，包括根据本实用新型上述实施例的光路调光治具、安装座以及第一驱动件，所述安装座设有位于激光光路上的安装部，所述安装部用于安装所述光路调光治具，所述第一驱动件用于驱动所述安装座移动。
18.本实用新型实施例至少具有如下有益效果：在调试激光加工装置的激光光路时，激光光路若能够同时穿过入射光孔和出射光孔，并观察穿过出射光孔之后的光路形状，则可以判断激光光路准直度是否调试好，本实用新型结构简单、结构小、便于对激光光路的准直度进行矫正，有效地提升了准直度的调试效率。
19.本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
20.本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
21.图1为本实用新型实施例的光路调光治具的结构示意图；
22.图2为图1示出的光路调光治具的爆炸图；
23.图3为本实用新型另一实施例的光路调光治具的入射光部的结构示意图。
24.附图标记：
[0025][0026]
具体实施方式
[0027]
以下将结合实施例和附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本实用新型的目的、方案和效果。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0028]
需要说明的是，如无特殊说明，当某一特征被称为“固定”、“连接”在另一个特征，
它可以直接固定、连接在另一个特征上，也可以间接地固定、连接在另一个特征上。此外，本实用新型中所使用的上、下、左、右、顶、底等描述仅仅是相对于附图中本实用新型各组成部分的相互位置关系来说的。
[0029]
此外，除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与本技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例，而不是为了限制本实用新型。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的组合。
[0030]
应当理解，尽管在本公开可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种元件，但这些元件不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的元件彼此区分开。例如，在不脱离本公开范围的情况下，第一元件也可以被称为第二元件，类似地，第二元件也可以被称为第一元件。
[0031]
参照图1和图2，根据本实用新型实施例的光路调光治具，包括固定部100、入射光部200和出射光部300；固定部100的内部设有通道110；入射光部200设于通道110的第一端，入射光部200设有入射光孔210；出射光部300设于通道110的第二端，出射光部300设有出射光孔310，且出射光孔310和入射光孔210同轴设置。
[0032]
其中需要说明的是，入射光孔210和出射光孔310的形状需要保持一致，入射光孔210可以是椭圆形、圆形或是矩形中的一种。
[0033]
调试原理：将光路调光治具安装于光学系统或激光加工装置的指定位置，然后可以调试光学系统的成像光路或激光加工装置的激光光路，观察成像光路或激光光路是否能够同时穿过入射光孔210和出射光孔310，同时，观察穿过出射光孔310后的光路形状是否与出射光孔310的形状保持一致，则可判断对应的光路的准直度是否达到标准。
[0034]
其中，针对观察穿过出射光孔310后的光路形状具体过程是：
[0035]
当用于调试激光光路的准直度时，若激光光路是人眼可见的，在激光光路同时穿过入射光孔210和出射光孔310后，可以直接观察穿过出射光孔310后的激光光路投射在加工位置上的光斑形状，若光斑形状是与出射光孔310的形状保持一致，则说明激光光路准直度调试成功；若激光光路是人眼不可见的，此时肉眼无法观察到激光光路是否同时穿过入射光孔210和出射光孔310，此时仅能配合激光用纸片，直接通过观察纸片上的光斑形状或是灼烧痕迹，若光斑形状或是灼烧痕迹的形状是与出射光孔310的形状保持一致，则说明激光光路的准直度调试成功；
[0036]
当用于调试成像光路的准直度时，由于成像光路上是有人眼可见的白色光柱，故可以直接观察到成像光路是否同时穿过入射光孔210和出射光孔310，也可以直接观察到穿过出射光孔310之后成像光头投射在观察位置上的光斑形状，若光斑形状与出射光孔310的形状保持一致，则说明成像光路的准直度调试成功。
[0037]
需要说明的是，若成像光路或激光光路准直度调试未成功，则对应的光斑形状是变形的，即与出射光孔310的形状不一致。
[0038]
参照图2，在本实用新型的一些实施例中，入射光部200与固定部100为可拆卸连接。
[0039]
参照图2，在本实用新型的一些实施例中，出射光部300与固定部100为可拆卸连接。
[0040]
其中，入射光部200或出射光部300与固定部100可拆卸连接的方式可以采用螺纹连接的方式，即在入射光部200上设有内螺纹或是外螺纹的结构，固定部100对应的位置上设有匹配的外螺纹或是内螺纹的结构，则可以使入射光部200与固定部100实现可拆卸连接，同理，在出射光部300上设有内螺纹或是外螺纹结构，固定部100对应的位置上设有匹配的外螺纹或是内螺纹的结构，则可以使出射光部300与固定部100实现可拆卸连接；还可以采用螺钉连接结构实现可拆卸连接，如在入射光部200和固定部100对应的位置设有对应的通孔或螺纹部进行搭配，并配合螺钉的锁紧或松开，则可以实现入射光部200与固定部100之间的固定连接或拆卸，出射光部300与固定部100同样可以采用螺钉结构实现可拆卸连接；此外，还可以根据需求，采用卡扣连接的方式以实现出射光部300和固定部100之间或入射光部200和固定部100之间为可拆卸连接。结合上述的描述，具体的可拆卸连接方式属于本领域技术人员常用的技术手段，根据实际需求进行设置即可，此处不再进行详细的赘述。
[0041]
参照图2，在本实用新型的一些实施例中，入射光部200还设有至少两个形状相同的第一通孔220，至少两个第一通孔220以入射光孔210为中心点且均匀分布于入射光部200上。
[0042]
在常规的实际应用中，由于成像光路或激光光路本身就是呈圆柱状的光路，因此入射光部200配合至少两个通孔，可以将成像光路或激光光路分成至少两个光路，在调试光路准直度时，可以先通过观察被分成至少两个光路的形状，若每一个光路的形状及大小相同，则说明成像光路或激光光路的已初步调试到对应的路径上，即该过程的调试可以实现光路准直度粗调的过程，最后再配合入射光孔210和出射光孔310对光路进行调试，则可以实现光路准直度细调，故配合至少两个形状相同的第一通孔220，则可以进一步提升光路准直度调试的效率。
[0043]
需要说明的是，根据实际需求，第一通孔220的形状可以是半圆形、扇形、矩形或圆形中的一种。
[0044]
其中需要说明的是，当第一通孔220的数量越多时，在光路粗调的过程中可以越精准。此外，不管是两个第一通孔220铺设在入射光部200上时、或是三个第一通孔220铺设在入射光部200上时，第一通孔220的形状和大小可以根据成像光路或是激光光路的横截面的大小进行设置，以使全部的第一通孔220的面积之后能够尽量解禁对应光路的横截面的面积。参照图3，如则在其中一个具体实施例中，入射光部200仅设置两个第一通孔220时，此时入射光孔210的形状为圆形，两个第一通孔220则可以采用两个半圆形，同时两个半圆形的尺寸面积之和尽量接近对应光路的横截面的面积大小，且不会超过光路路径范围之外即可，在粗调过程中，成像光路或是激光光路则会被分割成三部分，若光路已调试到对应路径时，会在对应的位置上投射出两个半圆形的光路以及一个圆柱形的光路，两个半圆形的光路是由对应光路穿过两个半圆形的第一通孔220而形成，而圆柱形的光路则由对应光路穿过入射光孔210而形成的，此时，可以判断对应光路已初步调试到对应路径上。在另一个具体实施例中，入射光部200仅设置三个第一通孔220时，此时入射光孔210的形状为圆形，三个第一通孔220则可以采用三个半形状大小相同的扇形，三个第一通孔220以入射光孔210为中心点且均匀分布于入射光部200上，同时三个扇形的尺寸面积之和尽量接近对应光路的横截面的面积大小，且不会超过光路路径范围之外即可，在粗调过程中，成像光路或是激光光路则会被分割成四部分，若光路已调试到对应路径时，会在对应的位置上投射出三个
扇形的光路以及一个圆柱形的光路，三个扇形的光路是由对应光路穿过三个扇形的第一通孔220而形成，而圆柱形的光路则由对应光路穿过入射光孔210而形成的，此时，可以判断对应光路已初步调试到对应路径上。
[0045]
其中需要说明的是，当出射光部300与固定部100为可拆卸连接时，为了观察对应光路粗调的情况，则可以先将出射光部300进行拆卸，此时先观察光路被对应数量的第一通孔220分割的情况，通过观察在加工位置或观察位置上的光斑的形状，以判断当前光路的准直度调试的情况，当被分割成的光路形状大小保持一致，则说明光路已大致调试到指定的位置上，最后再安装上出射光部300，同时配合入射光孔210和出射光孔310，则可以进行一个细调，以使光路的路径调试到指定位置上。需要说明的是，当光路为人眼不可见时，则可以配合激光用纸片对光斑形状进行观察。
[0046]
参照图2，在本实用新型的一些实施例中，第一通孔220设有四个，四个第一通孔220的形状是扇形。则在进行粗调时，配合四个扇形孔可以将激光光路或成像光路分割成四等分的光路以及一个与入射光孔210形状一样的光路，通过观察对投射在对应位置上的四个光斑形状和大小，当调试到四个光斑形状和大小保持一致时，则说明光路已基本调试到指定的位置上，实现粗调，最后可以再配合入射光孔210和出射光孔310进行调试则可以实现最后的细调，以使对应光路调试到指定的路径上，实现准直度的调试。
[0047]
参照图1和图2，在本实用新型的一些实施例中，固定部100的侧壁上设有至少两个第二通孔120，第二通孔120与通道110连通。设有至少两个第二通孔120，可以进一步降低固定部100的重量，降低材料的成本。
[0048]
参照图1和图2，在本实用新型的一些实施例中，固定部100的侧壁上设有至少两个第二通孔120，且入射光部200还设有至少两个形状相同的第一通孔220，至少两个第一通孔220以入射光孔210为中心点且均匀分布于入射光部200上。则在进行上述提到粗调过程时，则可以通过第二通孔120向内部的出射光部300进行观察，因光路穿过第一通孔220后，可以投射在出射光部300置于通道110内的表面上，故可以配合第二通孔120，对出射光部300位于通道110内的表面进行观察，以判断当前光路的准直度情况，以实现粗调，当光路为肉眼不可见时，则可以在出射光部300置于通道110内的表面上设置一层激光用纸片，则可以观察到对应的光斑形状，进而可以判断当前光路的准直度情况以实现粗调的过程。
[0049]
参照图1和图2，在本实用新型的一些实施例中，至少两个第二通孔120均匀分布于固定部100的侧壁上。
[0050]
参照图1和图2，在本实用新型的一些实施例中，固定部100的第一端还设有连接部130，连接部130用于与光学系统或激光加工装置连接。利用连接部130，可以便于固定部100的安装和拆卸，以提升光路准直度的调试效率，具体的，连接部130可以配合指定安装位置进行安装，如采用螺纹结构，即可以在两个位置上分别采用内螺纹或外螺纹，则可以便于连接部130与指定安装位置实现安装或拆卸；此外，还可以配合螺钉锁紧的方式，以实现连接部130和指定安装位置的安装或拆卸，具体的连接方式属于本领域技术人员常用的技术手段，根据实际需求进行设置即可，此处不再进行详细的赘述。
[0051]
根据本实用新型的实施例，通过如此设置，可以达成至少如下的一些效果，在调试成像光路或激光光路时，成像光路或激光光路若能够同时穿过入射光孔210和出射光孔310，并观察穿过出射光孔310之后的光路形状，则可以判断对应的光路准直度是否调试好，
本实用新型结构简单、结构小、便于对成像光路或激光光路的准直度进行矫正，有效地提升了准直度的调试效率。
[0052]
另一方面，根据本实用新型实施例的光学系统，包括根据本实用新型上述实施例的光路调光治具、安装座以及第一驱动件，安装座设有位于成像光路上的安装部，安装部用于安装光路调光治具，第一驱动件用于驱动安装座移动。
[0053]
根据本实用新型实施例的光学系统的其他构成以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。其中，可以知道的是，第一驱动件安装于光学系统的对应位置上。
[0054]
需要说明的是，利用光路调光治具，可以模拟光学系统的物镜结构；在调试成像光路前，启动第一驱动件将光路调光治具移动到指定位置，然后可以启动光学系统，对成像光路进行调试，通过观察成像光路是否同时穿过入射光孔210和出射光孔310，同时观察成像光路穿过出射光孔310后，根据在光学系统上对应的观察位置上的光斑大小情况，调试成像光路的方向，以实现光路准直度的调试，当完成调试后，则可以将光路调光治具拆下，以换成物镜，此时完成准直度调试的光学系统，其成像光路可以同时准直通过物镜的入瞳中心和出瞳中心，避免因成像光路与物镜的入瞳中心和出瞳中心轴线出现偏差，进而可以提升后续使用过程中的成像质量。
[0055]
其中，第一驱动件可以采用电机丝杆驱动或是电机配合滑轨等传统的驱动结构，具体的结构属于本领域常用的结构，此处则不再进行详细地赘述。
[0056]
本实用新型实施例至少具有如下有益效果：在调试光学系统的成像光路时，成像光路若能够同时穿过入射光孔210和出射光孔310，并观察穿过出射光孔310之后的成像光路形状，则可以判断成像光路准直度是否调试好，本实用新型结构简单、结构小、便于对成像光路的准直度进行矫正，有效地提升了准直度的调试效率。
[0057]
另一方面，根据本实用新型实施例的激光加工装置，包括根据本实用新型上述实施例的光路调光治具、安装座以及第一驱动件，安装座设有位于激光光路上的安装部，安装部用于安装光路调光治具，第一驱动件用于驱动安装座移动。
[0058]
根据本实用新型实施例的光学系统的其他构成以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。其中，可以知道的是，第一驱动件安装于激光加工装置的对应位置上。
[0059]
需要说明的是，在调试激光光路前，启动第一驱动件将光路调光治具移动到指定位置，然后可以启动激光加工装置，对激光光路进行调试，通过观察激光光路是否同时穿过入射光孔210和出射光孔310，同时观察激光光路穿过出射光孔310后，根据在光学系统上对应的观察位置上的光斑大小情况，调试激光光路的方向，以实现光路准直度的调试，当完成调试后，则可以将光路调光治具拆下，再继续进行激光加工的步骤。需要说明的是，若激光光路是人眼不可见的，此时肉眼无法观察到激光光路是否同时穿过入射光孔210和出射光孔310，此时仅能配合激光用纸片，直接通过观察纸片上的光斑形状或是灼烧痕迹，若光斑形状或是灼烧痕迹的形状和尺寸是与出射光孔310的形状保持一致，则说明激光光路的准直度调试成功；
[0060]
其中，第一驱动件可以采用电机丝杆驱动或是电机配合滑轨等传统的驱动结构，具体的结构属于本领域常用的结构，此处则不再进行详细地赘述。
[0061]
本实用新型实施例至少具有如下有益效果：在调试激光加工装置的激光光路时，激光光路若能够同时穿过入射光孔210和出射光孔310，并观察穿过出射光孔310之后的激光光路形状，则可以判断激光光路准直度是否调试好，本实用新型结构简单、结构小、便于对激光光路的准直度进行矫正，有效地提升了准直度的调试效率。
[0062]
以上，只是本实用新型的较佳实施例而已，本实用新型并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本实用新型的技术效果，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开保护的范围之内。都应属于本实用新型的保护范围。在本实用新型的保护范围内其技术方案和/或实施方式可以有各种不同的修改和变化。