什么是振鏡同軸光路系統(tǒng)

振鏡同軸光路系統(tǒng)詳解

一、概念定義

振鏡同軸光路，全稱振鏡式同軸視覺(jué)共光路系統(tǒng)，是一套激光加工 + 視覺(jué)定位一體化光學(xué)架構(gòu)。 核心邏輯：激光加工光路與視覺(jué)成像光路共用全部掃描光學(xué)元件(XY 振鏡、F-theta 場(chǎng)鏡)，兩路光線沿同一條光軸往返傳輸，相機(jī)成像中心和激光聚焦加工點(diǎn)完全重合，全程無(wú)視覺(jué)視差，是精密激光加工的標(biāo)準(zhǔn)光路方案。

旁軸相機(jī)是相機(jī)裝在場(chǎng)鏡側(cè)面，存在角度偏差;而同軸是 “激光打在哪，相機(jī)實(shí)時(shí)看哪”。

二、整套硬件組成(從前到后光路順序)

激光發(fā)射單元 光纖激光器 / 半導(dǎo)體激光器 / 紫外激光器，輸出單一波長(zhǎng)加工激光。

合束分光鏡片(核心光學(xué)件) 二向色分光片，波長(zhǎng)選擇性透光 / 反光：

透射：加工激光，直達(dá)振鏡;

反射：工件反射的可見光 / 同軸照明光，導(dǎo)向工業(yè)相機(jī)。

同軸環(huán)形 / 點(diǎn)光源 同軸打光，光線垂直照射工件，消除表面陰影，提升圖像對(duì)比度，匹配相機(jī)成像。

XY 二維掃描振鏡 兩塊高速伺服反射鏡片，通過(guò)電機(jī)偏轉(zhuǎn)改變激光方向，實(shí)現(xiàn)平面大范圍掃描。視覺(jué)反光會(huì)原路穿過(guò)振鏡折返。

F-theta 平場(chǎng)聚焦場(chǎng)鏡 統(tǒng)一將任意角度入射的平行激光聚焦在同一加工平面;同時(shí)工件反射光會(huì)反向透過(guò)場(chǎng)鏡形成平行光回傳至振鏡。

工業(yè)相機(jī) + 成像鏡頭 接收分光片反射的工件圖像，用于視覺(jué)定位、焊點(diǎn)監(jiān)測(cè)、瑕疵檢測(cè)。

輔助配件：衰減片、保護(hù)鏡、防塵窗口、水冷組件。

三、完整光路工作流程(分去程激光、回程視覺(jué)兩路)

1)激光加工光路(去程)

激光器輸出激光 → 垂直穿過(guò)分光片(分光片對(duì)激光高透)→ 照射到 X/Y 振鏡鏡片 → 振鏡偏轉(zhuǎn)改變光束角度 → 光束射入 F-theta 場(chǎng)鏡 → 場(chǎng)鏡聚焦，在工件表面形成極小光斑，完成錫焊、焊接、打標(biāo)、鉆孔等加工。

2)視覺(jué)成像光路(回程，逆向共路)

同軸光源打在工件表面，工件反射可見光 → 反向穿過(guò) F-theta 場(chǎng)鏡，還原為平行光束 → 原路經(jīng)過(guò) XY 振鏡反射折返 → 到達(dá)分光片 → 分光片將可見光 90° 反射 → 進(jìn)入工業(yè)相機(jī)成像。

兩路光線一去一回，全程共享振鏡、場(chǎng)鏡，光軸完全重合。振鏡移動(dòng)掃描任意位置，相機(jī)視野同步跟隨，加工點(diǎn)永遠(yuǎn)在畫面中心。

四、兩種主流結(jié)構(gòu)區(qū)分

1. 前置分光真同軸(工業(yè)精密主流，激光錫焊 / 半導(dǎo)體焊接專用)

分光片放置在振鏡前方，激光和視覺(jué)光線全程共走振鏡、場(chǎng)鏡，所有掃描區(qū)域都無(wú)偏移，定位精度最高(±0.01~0.03mm)，溫漂補(bǔ)償簡(jiǎn)單，是高精度場(chǎng)景標(biāo)配。

2. 后置偽同軸(低成本普通打標(biāo)機(jī))

分光結(jié)構(gòu)在場(chǎng)鏡后方、工件一側(cè)，相機(jī)不經(jīng)過(guò)振鏡掃描，只有視野中心對(duì)齊，振鏡掃描邊緣存在視差，精度差，僅用于普通標(biāo)識(shí)打標(biāo)，不適合精密焊接。

五、核心性能優(yōu)勢(shì)

零視差定位 無(wú)旁軸相機(jī)的角度偏移，視覺(jué)坐標(biāo)與激光坐標(biāo)一一對(duì)應(yīng)，無(wú)需復(fù)雜多點(diǎn)校正，裝夾輕微偏移可通過(guò)視覺(jué)自動(dòng)修正。

全域同步觀測(cè) 振鏡掃描到加工幅面任意角落，相機(jī)同步觀測(cè)對(duì)應(yīng)點(diǎn)位，支持實(shí)時(shí)焊接過(guò)程監(jiān)控、焊點(diǎn)尺寸檢測(cè)。

精度高、校正簡(jiǎn)單 只需一次中心標(biāo)定，全域坐標(biāo)統(tǒng)一，可搭配視覺(jué)軟件自動(dòng)尋邊、定位、補(bǔ)正。

結(jié)構(gòu)高度集成 光路一體化封閉，占用空間小，便于自動(dòng)化設(shè)備集成(流水線、精密模組)。

實(shí)時(shí)過(guò)程監(jiān)測(cè) 加工中可同步拍攝熔池、錫點(diǎn)，實(shí)時(shí)判斷焊接良率，適配在線檢測(cè)產(chǎn)線。

六、適用行業(yè)場(chǎng)景

激光錫焊：FPC 軟板、PCB、連接器、傳感器模組焊接;

精密激光點(diǎn)焊：鋰電池極片、金屬微件、銅鋁焊接;

半導(dǎo)體加工：芯片封裝、微型元件打孔、雕刻;

高精度打標(biāo)：醫(yī)療器械、電子元器件二維碼雕刻;

微孔加工、3C 電子精密組裝。

七、和旁軸視覺(jué)光路核心對(duì)比

同軸：共振鏡共場(chǎng)鏡，無(wú)偏移，精度高，成本更高，適合精密焊接;

旁軸：相機(jī)外置側(cè)面，有視差，邊角定位誤差大，僅適合簡(jiǎn)單靜態(tài)打標(biāo)。