激光加工是指將激光光束作用于物體的表面從而引起物體(包括金屬與非金屬)形狀或性質(zhì)發(fā)生改變的加工過程，如激光切割、焊接、表面處理、打孔等。

四十多年來，隨著小型電子產(chǎn)品和微電子元器件需求量的日益增長，對于加工材料(尤其是聚合物材料以及高熔點材料)的精密處理日漸成為激光在工業(yè)領域中發(fā)展最快的應用之一。

本周文章將為大家介紹Navitar鏡頭在適用于激光微加工領域的自動對焦系統(tǒng)中的應用案例。

1、自動對焦系統(tǒng)在微加工過程中的應用

由于激光的空間控制性和時間控制性較好，對加工對象的材質(zhì)、形狀、尺寸和加工環(huán)境的自由度都很大，所以特別適用于自動化加工。激光加工系統(tǒng)與計算機數(shù)控技術相結合可構成高效自動化加工設備，已成為企業(yè)實行適時生產(chǎn)的關鍵技術，為優(yōu)質(zhì)、高效和低成本的加工生產(chǎn)開辟了廣闊的前景。

在激光微加工過程中，焦點相對于被加工工件表面的位置對于激光微加工的結構、形狀、深度有很大影響：

當焦點位置較低時，透過工件表面的光斑面積很大，會產(chǎn)生很大的喇叭口，而且由于能量密度減小而影響加工深度;當焦點逐步提高后，加工深度也相應增加;

當焦點位置過高時，同樣由于能量密度的降低而影響加工深度，無法進行加工。

因此，有效地控制被加工物體(硅，鋁，銅等)的被加工面，使其位于激光的焦平面上，即實現(xiàn)光路系統(tǒng)的焦點控制是在激光加工過程中極為關鍵的一點。

目前，在微小器件激光加工過程中，由于加工線寬細，激光功率較小，常結合光學方法、圖像處理軟件以及機械控制技術，組建自動聚焦系統(tǒng)來進行焦點控制。

采用自動聚焦系統(tǒng)，調(diào)焦更加智能化，聚焦判據(jù)更加靈活和多樣。并且，利用計算機或處理器可以很方便地對運動執(zhí)行機構進行控制，從而避開復雜的調(diào)焦電路和機構。

2、Navitar變焦系統(tǒng)應用于自動聚焦

在本案例中，研究人員基于納秒激光器的特點，以圖像處理技術為實現(xiàn)手段，設計了基于MCU與CPLD 的平臺控制板卡，搭建了一套應用于激光加工系統(tǒng)中的自動對焦系統(tǒng)，并作了相關的對焦實驗。

這一套基于圖像處理技術的自動對焦系統(tǒng)主要包括：激光光源，成像光路，成像及控制系統(tǒng)，一維運動平臺等幾個部分。

其中，在成像光路方面，該鏡頭為Navitar系列變焦鏡頭，在系統(tǒng)設計過程中，工程師與研究人員采用“搭積木”的方式在系統(tǒng)中加入專用的激光入口。并且通過結合Navitar提供的多種靈活轉(zhuǎn)接件，調(diào)整激光的入射角度，保證成像系統(tǒng)內(nèi)部同軸共焦，順利解決了激光焦面與成像焦面的共焦問題。

Navitar高性能變焦鏡頭系統(tǒng)，可組合無限校正物鏡，令分辨率和放大倍率達到最大。此外，用戶可根據(jù)需求選擇配備電動馬達模塊構建電動變焦鏡頭系統(tǒng)，是半導體檢測、流式細胞術或其他高放大倍率自動聚焦應用的理想選擇。