[实用新型]一种基于光轴光线的激光打标机自动对焦装置

说明书

本实用新型公开了一种基于光轴光线的激光打标机自动对焦装置，通过追踪激光打标机的经过物镜光轴的细光束在物体上的投影点在面阵探测器像面上的位置，来实现对焦功能。从激光打标机内部发出并经物镜光轴出射的细光束，照射在标刻对象表面并形成投影光斑，一个与物镜有固定位置关系的面阵探测器，对该投影光斑成像并得到该光斑像和预存位置的偏差，通过电动位移装置改变物镜和标刻对象的轴向距离并使此偏差为零，从而实现自动对焦。本实用新型有较高的调焦灵敏度和精度，检测系统安装自由度高，调焦过程中被跟踪的目标点不横向移动，结合电动位移装置实现无需人工判读或干预的自动对焦，能适应多种形态的标刻对象。

技术领域

本实用新型属于激光打标机技术领域，尤其是涉及一种基于光轴光线的激光打标机自动对焦装置。

背景技术

激光打标机是利用激光束在各种不同的物质表面打上永久标记的技术。该技术通过激光器产生激光束，经过一系列光学传导与处理，最终通过光学镜片进行光束聚焦，然后将聚焦后的高能量光束偏转到待加工物体表面的指定位置。激光打标机可以标记出各种文字、符号和图案，市场应用前景广阔。

调焦正确是激光打标机获得清晰标刻图形的前提。现有大多数包括3D激光打标机，一般通过输入标刻对象的厚度、高度等尺寸，然后再通过手工或电动等手段，使激光束会聚在标刻对象表面即准焦，当标刻对象尺寸未知或难以测量时，调焦操作将变得繁琐或困难。

自动对焦则无需事先获知标刻对象尺寸，它能够自动将标刻对象锁定于准焦位置。自动对焦的关键是离焦检测，即如何判断标刻对象是否偏离了准焦位置。在激光打标机上附加激光测距仪并指向标刻区域是一个常见方法，当标刻对象离焦时，激光测距仪能感知距离的变化，但是其有个缺点，由于其测距光束是倾斜照射标刻对象的，随着调焦的进行，测距光束在标刻对象表面的投影光点会横向移动，从而偏离预定的标刻区域，当标刻对象是非平面时，此问题就非常严重。几乎所有倾斜照明标刻对象的离焦检测都有此问题。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种基于光轴光线的激光打标机自动对焦装置，利用了经物镜光轴出射的细光束，能保证调焦过程中细光束投影光斑不在标刻对象表面横向移动，不仅可以简化光学系统、降低成本，同时有较高的调焦灵敏度和精度。

一种基于光轴光线的激光打标机自动对焦方法，包括以下步骤：

(1)由激光打标机内部产生穿过物镜光轴的细光束，照射在标刻对象表面产生投影光斑；

(2)通过与物镜有固定位置关系的面阵探测器，对上述投影光斑成像；

(3)微处理器系统获取面阵探测器光斑像的当前位置，并与准焦对应的预设位置进行比对；

(4)若上述两位置不吻合，微处理器系统指令电动位移装置，控制标刻对象与物镜之间做靠近或远离的相对运动，缩小位置差，然后转到上述步骤(3)，若上述两位置吻合，转到下述步骤(5)；

(5)微处理器系统指令电动位移装置停止标刻对象与物镜之间的相对运动，自动对焦完成。

步骤(4)中，所述物镜可以固定放置，通过电动位移装置控制标刻对象靠近或远离物镜的相对运动；或者将标刻对象固定放置，通过电动位移装置控制物镜靠近或远离标刻对象的相对运动。

本实用新型提供了一种基于光轴光线的激光打标机自动对焦装置，包括：

激光打标机，用于产生激光或细光束；

物镜，位于激光打标机输出端，用于将平行的激光束聚焦，或者将细光束出射到标刻对象上，产生投影光斑；

面阵探测器，与物镜保持空间相对位置固定，用于对投影光斑成像；

电动位移装置，用于控制标刻对象与物镜之间做靠近或远离的相对运动；