[发明专利]一种微水导激光耦合对准装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种精密调节机构和CCD识别技术相结合，进行激光光斑与喷嘴的精确对位，从而实现激光与水束耦合的微水导激光切割机的耦合对准装置。

技术背景

激光制造技术已渗入到诸多高新技术领域和产业，并开始取代或改造某些传统的加工行业。激光加工体现出很多优点，但也有其局限性，其中最难解决的是热影响区过大及熔渣喷溅污染的问题，这些缺点足以影响或破坏晶片的电性能参数。水导激光技术的出现解决了这一难题，它巧妙的将激光导入高压微水柱中，利用水束带走加工中多余的热量和残渣，切割道干净整齐。水束激光耦合装置是设备的核心功能部件，如何使得激光聚焦光斑与喷嘴精确同轴对准，从而实现水束与激光的完美耦合，是保证耦合效率和划切效果的关键因素。高能量的绿光激光非常刺眼，传统的目测调试方法，速度慢，效果不佳。

发明内容

本发明的目的就在于提供一种微水导激光切割机的耦合对准装置，其结合CCD图像识别技术，能够快速准确的实现激光光斑与喷嘴中心的对准，方法简单，调试快捷。

本发明的技术方案为：

本发明装置包括从上到下依次安装在立板上的反射镜座、调焦机构和耦合头三大部分；其中，在反射镜座的上方固定有CCD系统；在反射镜座内安装有半透半反镜；在调焦机构上固定有聚焦镜；CCD系统、聚焦镜和喷嘴的中心保持同轴。聚焦镜安装在调焦机构上，可随调焦机构上下升降，达到精确调焦的目的。

本发明中所述的CCD系统，包括CCD图像传感器，以及连接套筒和管镜，管镜设在连接套筒内且和连接套筒间设为可以相对移动的结构，所述管镜和其下方的聚焦镜同轴，管镜的焦距是聚焦镜的2倍，其共同组成一个2倍的成像系统。

本发明中所述的半透半反镜的下表面设有能够对532nm的激光全反射，并对625nm的照明光源透射的镀膜。

本发明中所述的调焦机构上安装一个夹持座，聚焦镜通过夹持座固定，在夹持座下方安装有一个能为CCD系统提供照明的红色环形光源。

本发明中所述的耦合头内部包括装配在一起的耦合腔体、耦合座、喷嘴组件、防护窗；所述耦合腔体和耦合座间均匀布设有至少三个能调节锁紧耦合座相对位置的调节锁紧结构，使得激光光斑与喷嘴孔中心重合，就能将激光导入水束中，形成加工用的水束光纤；在耦合座中央开设的通孔两端的阶梯槽孔内配套安装有防护窗和喷嘴组件，在耦合腔体和耦合座的侧壁上对应开设有联通耦合座中央所开设通孔的入水口。

本发明的有益效果为：

水束与激光的耦合是水导激光加工设备的关键核心技术，其耦合效果直接影响着加工质量。其原理是去离子水以一定压力和速度进入喷嘴，形成高压水束，同时激光以一定角度入射进水束，在水束与空气界面上发生全反射，从而形成加工用的水束光纤。由于喷嘴孔径很小，最小可做到φ50um，且高功率绿光激光非常刺眼，传统的目测光路调试方法，速度慢，效果不佳。而本发明结合三维精密微调和CCD图像识别技术，图像系统和激光水导装置同轴设计，显示器上将呈现100倍放大后的图像，调节的同时可清楚观测到喷嘴和激光聚焦光斑的位置，只要将两者调到完全重合，即可实现激光与水束的精确对准和完美耦合。结合激光功率计的测量，激光耦合效率较高，也验证了该装置结构合理，调节方便的优点。

目前，国内外研究水导激光加工技术的机构较少，本发明是在理论研究和工艺试验的基础上，研究出的一套水束激光耦合对准的高效设备。

附图说明

图1.本发明实施例微水导激光耦合对准装置剖视图。

图2.本发明实施例中耦合头剖视示意图。

具体实施例

以下参照图1和图2说明本发明的一个较佳实施例，以助于对本发明的理解。