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激光可視對焦技術
 [編輯項目介紹]
專業分組: 工人技術創新
年度: 2011年
獎項: 一等獎
單位名稱: 上海大眾汽車有限公司
獲 獎 者: 徐小平
項目介紹: 激光技術以其獨特的工藝特性被廣泛運用于現代制造業,如切割、焊接、打孔、刻字等。尤其在汽車制造領域中,激光技術更能顯現出其他技術無法替代的優勢,因為它高效精準,特別適用于快節奏、大規模生產。
從理論上講,目前所有的激光器都能滿足使用要求,包括具有可操作性的調整手段。但在高節拍的流水生產線上,如此高難度、高風險、高耗時的對焦操作已不符合生產實際。因此,改進激光器的對焦方法有著極其重要的意義。
由于原有的激光對焦過程無法用肉眼直接觀察,因此只能用間接方法進行。國際上目前通用的對焦方法有:燒斑法、紅外攝像法、小孔掃描法等,但它們都有一個共同特點,就是采用本機激光光源進行對焦,具有高難度、高風險、高耗時的缺陷。為了避免“三高”的產生,本項目主張避開激光光源利用可見光進行焦點操作。因此,本項目的研究主要是圍繞光的物理特性展開的。
能否利用可見光代替激光實現可視對焦?這一問題的提出,打開了激光對焦技術的新思路。發明人經過充分的研究和試驗,采用非常簡單的儀器結構實現了激光可視對焦的設想,終于能讓普通設備維護人員享受到了安全便捷的對焦過程。
激光可視對焦技術的核心問題就是論證可見光與激光在同一位置上的聚焦點是否吻合。發明人運用塞耳邁耶爾方程推算出不同光波在同一介質中的折射率,以及通過造鏡者公式例舉出兩種不同光源的焦距誤差,確認了激光與可見光的聚焦點符合激光加工的工藝要求,從而奠定了制作激光可視對焦儀的理論基礎。
對焦儀分三個部分:光源部分、目鏡部分、支架部分。
光源部分:400nm~700nm的可見光都可作為觀察光源。本項目采用LED光源作為觀察光源,在關閉激光發生器的狀態下,將LED發光器置入設備原有的激光光路中即可,簡便易行。
目鏡部分:由于激光通過凸透鏡聚焦形成的焦斑直徑只有0.1mm,沒有輔助觀察裝置肉眼無法鑒別,目鏡就是將0.1mm的焦斑放大,使調整操作者能清晰辨別焦斑的虛實,確認激光焦距的準確度,從而有效控制功率密度。
支架部分:具有三項功能,一是具備對焦儀在工件夾具中定位的功能;二是具備對焦儀的聚焦面與工件加工面保持一致的功能;三是具備固定目鏡的功能。
根據上述設計制作的激光可視對焦儀價格低廉、結構簡單。經實際使用,可視對焦儀功效明顯:對焦調整時間由原來每次16小時縮短至每次30分鐘,而且一般維護人員都可以操作;原來所必需的試驗工件現在不再需要,大大節省了產品成本;原來對焦需要佩戴昂貴的防護裝備現在可以全部取消,達到了百分之百的安全效果;額外增加了一項光路檢測功能。
該項技術的發明擴展了激光設備中的功能,為激光設備在對焦技術上、檢測技術上提供了一條安全、便捷的途徑。本項技術不僅能夠用于激光切割設備,而且對激光焊接、激光刻字等設備同樣適用。
 
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