[发明专利]一种将材料表面自动定位到激光焦点处的方法

权利要求书

1.一种将材料表面自动定位到激光焦点处的方法，该方法适应的激光焦点自动定位系统，包括聚焦透镜(2)、待加工材料(5)、材料夹具(6)、电动平移台(7)、光学相机(8)、显微镜头(9)、控制电脑(10)，其特征在于，该方法经过以下步骤实现：

1)通过配备显微镜头(9)的光学相机(8)拍摄激光焦点处的等离子体亮点(3)以及该亮点通过光滑的待加工材料表面形成的镜像(4)，得到初始位置激光焦点处等离子体亮点(11)、初始位置激光焦点处等离子体亮点镜像(12)；

所述光学相机(8)拍摄激光焦点处的等离子亮点(3)和该亮点通过光滑的待加工材料表面形成的镜像(4)过程中，调整这两个亮点位于光学相机(8)视场的中心位置，并且这两个亮点之间的距离小于光学相机所拍摄图像大小的一半；

2)利用图像处理技术得出初始位置激光焦点处等离子体亮点(11)、初始位置激光焦点处等离子体亮点镜像(12)中心间的像素距离N₁，进一步通过控制电脑(10)控制电动平移台(7)精确移动待加工材料(5)靠近激光焦点，得到待加工材料(5)实际移动距离S₁，此时待加工材料(5)尚未到达焦点，待加工材料(5)移动精度由控制待加工材料移动的电动平移台(7)决定，再次经过图像处理，得到新位置激光焦点处等离子体亮点(14)和新位置激光焦点处等离子体亮点镜像(15)中心间的像素距离N₂，根据镜面成像原理，以及由像素距离的改变和实际待加工材料位移之间的线性关系可以计算出每个像素对应的实际距离S₀，以及移动后待加工材料(5)表面到准确的激光焦点的距离S，分别为：

为提高测量精度，进行以下操作：通过控制电脑(10)控制电动平移台(7)向同一方向分多次移动待加工材料(5)，得到多个S₁和N₁数据，从而根据式(1)计算出多个S₀，再求所述多个S₀的平均值，再将此平均值代入式(2)计算出S；

3)根据公式(2)计算出S，关闭激光，再通过控制电脑(10)控制电动平移台(7)移动待加工材料(5)到激光焦点位置处开始加工操作。

2.根据权利要求1所述将材料表面自动定位到激光焦点处的方法，其特征在于：所述步骤1)利用光学相机拍摄激光焦点处的等离子亮点(3)以及该亮点通过光滑的待加工材料表面形成的镜像(4)过程中，遮蔽环境自然光照明。

3.根据权利要求1所述将材料表面自动定位到激光焦点处的方法，其特征在于：步骤1)中，将激光器功率调整到满足出现空气击穿形成光学相机可拍摄的等离子体亮点即可。

4.根据权利要求1所述将材料表面自动定位到激光焦点处的方法，其特征在于：步骤2)和步骤3)中，待加工材料(5)移动精度小于10μm。