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激光可视对焦技术
 [编辑项目介绍]
专业分组: 工人技术创新
年度: 2011年
奖项: 一等奖
单位名称: 上海大众汽车有限公司
获 奖 者: 徐小平
项目介绍: 激光技术以其独特的工艺特性被广泛运用于现代制造业,如切割、焊接、打孔、刻字等。尤其在汽车制造领域中,激光技术更能显现出其他技术无法替代的优势,因为它高效精准,特别适用于快节奏、大规模生产。
从理论上讲,目前所有的激光器都能满足使用要求,包括具有可操作性的调整手段。但在高节拍的流水生产线上,如此高难度、高风险、高耗时的对焦操作已不符合生产实际。因此,改进激光器的对焦方法有着极其重要的意义。
由于原有的激光对焦过程无法用肉眼直接观察,因此只能用间接方法进行。国际上目前通用的对焦方法有:烧斑法、红外摄像法、小孔扫描法等,但它们都有一个共同特点,就是采用本机激光光源进行对焦,具有高难度、高风险、高耗时的缺陷。为了避免“三高”的产生,本项目主张避开激光光源利用可见光进行焦点操作。因此,本项目的研究主要是围绕光的物理特性展开的。
能否利用可见光代替激光实现可视对焦?这一问题的提出,打开了激光对焦技术的新思路。发明人经过充分的研究和试验,采用非常简单的仪器结构实现了激光可视对焦的设想,终于能让普通设备维护人员享受到了安全便捷的对焦过程。
激光可视对焦技术的核心问题就是论证可见光与激光在同一位置上的聚焦点是否吻合。发明人运用塞耳迈耶尔方程推算出不同光波在同一介质中的折射率,以及通过造镜者公式例举出两种不同光源的焦距误差,确认了激光与可见光的聚焦点符合激光加工的工艺要求,从而奠定了制作激光可视对焦仪的理论基础。
对焦仪分三个部分:光源部分、目镜部分、支架部分。
光源部分:400nm~700nm的可见光都可作为观察光源。本项目采用LED光源作为观察光源,在关闭激光发生器的状态下,将LED发光器置入设备原有的激光光路中即可,简便易行。
目镜部分:由于激光通过凸透镜聚焦形成的焦斑直径只有0.1mm,没有辅助观察装置肉眼无法鉴别,目镜就是将0.1mm的焦斑放大,使调整操作者能清晰辨别焦斑的虚实,确认激光焦距的准确度,从而有效控制功率密度。
支架部分:具有三项功能,一是具备对焦仪在工件夹具中定位的功能;二是具备对焦仪的聚焦面与工件加工面保持一致的功能;三是具备固定目镜的功能。
根据上述设计制作的激光可视对焦仪价格低廉、结构简单。经实际使用,可视对焦仪功效明显:对焦调整时间由原来每次16小时缩短至每次30分钟,而且一般维护人员都可以操作;原来所必需的试验工件现在不再需要,大大节省了产品成本;原来对焦需要佩戴昂贵的防护装备现在可以全部取消,达到了百分之百的安全效果;额外增加了一项光路检测功能。
该项技术的发明扩展了激光设备中的功能,为激光设备在对焦技术上、检测技术上提供了一条安全、便捷的途径。本项技术不仅能够用于激光切割设备,而且对激光焊接、激光刻字等设备同样适用。
 
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