監(jiān)測激光束質(zhì)量的激光加工頭及實時監(jiān)測的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種監(jiān)測激光束質(zhì)量的激光加工頭及實時監(jiān)測的方法，監(jiān)測激光束質(zhì)量的激光加工頭包括激光器輸出頭連接件、分光模塊、激光束監(jiān)測模塊、激光加工頭主體，其特征在于：激光器輸出頭連接件、激光束監(jiān)測模塊、激光切割頭主體分別通過螺絲固定在分光模塊上，并使輸入的激光束穿過激光器輸出頭連接件進(jìn)入分光模塊，其中分光模塊將部分激光束透射沿原方向繼續(xù)傳播到激光束監(jiān)測模塊，部分激光束反射偏轉(zhuǎn)90度方向傳播到激光加工頭主體。使用本發(fā)明可以在激光切割、激光焊接中實時監(jiān)測激光束質(zhì)量，幾乎沒有能量損失，可控性好，操作簡單，反應(yīng)速度快，能保證激光加工質(zhì)量的一致性，還能促進(jìn)激光器的改進(jìn)。
【專利說明】監(jiān)測激光束質(zhì)量的激光加工頭及實時監(jiān)測的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種激光加工中監(jiān)測激光束質(zhì)量的激光加工頭及實時監(jiān)測的方法，可以在激光加工中(如激光切割或激光焊接)實時檢測激光束的光束質(zhì)量，屬于激光加工領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]激光具有單色性好，相干性好，方向性好的特點，并且易于與計算機(jī)連接實現(xiàn)自動化控制。因此，激光加工技術(shù)在現(xiàn)代制造業(yè)中占有越來越重要的位置。激光束質(zhì)量是影響材料加工方式及質(zhì)量的關(guān)鍵因素。在激光加工過程中常有加工質(zhì)量不均勻的現(xiàn)象，其原因可能是光束質(zhì)量不穩(wěn)定造成的。因此，在激光加工過程中實時監(jiān)測激光束的穩(wěn)定性，能夠保證加工質(zhì)量的一致性，還能及時發(fā)現(xiàn)激光器的潛在問題，對激光器技術(shù)的改進(jìn)有重要作用。
[0003]目前市場上做激光加工頭的廠家很多，每年關(guān)于激光切割頭、激光焊接頭的專利有上百個。激光加工頭的種類與功能越來越豐富，如帶有自動調(diào)焦功能、CCD實時觀察加工過程中材料變化的功能、自動更換聚焦鏡片的功能等，但是沒有一款能在加工過程中實時監(jiān)測激光束質(zhì)量的激光加工頭。
[0004]因此，開發(fā)一款既能正常加工又能實時監(jiān)測激光束質(zhì)量的激光加工頭，顯得非常必要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明旨在解決目前在激光加工過程中實時監(jiān)測激光束質(zhì)量的難題，提出一種監(jiān)測激光束質(zhì)量的激光加工頭及實時監(jiān)測的方法，該方法將激光加工技術(shù)與單獨測量激光束質(zhì)量結(jié)合起來，發(fā)明一種監(jiān)測激光束質(zhì)量的激光加工頭。該監(jiān)測激光束質(zhì)量的激光加工頭既具有傳統(tǒng)的激光加工能力，又具有實時監(jiān)測激光束質(zhì)量的能力。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案為:
[0007]監(jiān)測激光束質(zhì)量的激光加工頭，包括激光器輸出頭連接件、分光模塊、激光束監(jiān)測模塊、激光加工頭主體，其特征在于:激光器輸出頭連接件、激光束監(jiān)測模塊、激光切割頭主體分別通過螺絲固定在分光模塊上，并使輸入的激光束穿過激光器輸出頭連接件進(jìn)入分光模塊，其中分光模塊將部分激光束透射沿原方向繼續(xù)傳播到激光束監(jiān)測模塊，部分激光束反射偏轉(zhuǎn)90度方向傳播到激光加工頭主體。
[0008]所述的激光器輸出頭連接件是帶有準(zhǔn)直或擴(kuò)束光學(xué)鏡片的連接件，能夠固定QBH或QCS激光器輸出頭。
[0009]所述的分光模塊帶有3個相連的通光孔，內(nèi)部裝有分光鏡片、鏡座、調(diào)節(jié)螺桿，側(cè)面分別打有固定螺紋孔。
[0010]所述的分光鏡片是透明材料基底，表面鍍反射膜，且反射面與入射光線呈45度夾角。
[0011]所述的激光束監(jiān)測模塊內(nèi)部裝有鏡片組、激光束質(zhì)量分析儀，且具有防塵功能。所述的激光束質(zhì)量分析儀為能與連接計算機(jī)的CCD或CMOS激光光束接收器。
[0012]所述的鏡片組由激光縮束鏡和激光衰減片組成。
[0013]所述的激光加工頭主體是激光切割頭主體或激光焊接頭主體。
[0014]監(jiān)測激光束質(zhì)量的激光加工頭實時監(jiān)測的方法，其特征在于按以下步驟進(jìn)行:
[0015](I)、將激光器輸出頭固定在激光器輸出頭連接件中；
[0016](2)、從激光器輸出頭輸出的激光束通過激光器輸出頭連接件中的光學(xué)鏡片入射到分光模塊中的分光鏡片上；
[0017](3)、分光鏡片能透射部分激光束和反射大部分激光束，透射部分激光束沿原方向繼續(xù)傳播，反射部分激光束傳播方向偏轉(zhuǎn)90度；
[0018](4)、透射部分激光束進(jìn)入激光束監(jiān)測模塊，首先通過一個鏡片組，到達(dá)激光束質(zhì)量分析儀；所述的激光束質(zhì)量分析儀為能與連接計算機(jī)的CCD或CMOS激光光束接收器，激光束質(zhì)量分析儀進(jìn)行光束質(zhì)量分析；
[0019](5)、反射部分激光束通過激光加工頭主體達(dá)到加工材料。
[0020]所述的激光束加工材料為激光切割或激光焊接。
[0021]本發(fā)明的工作原理是:將入射激光束經(jīng)過光學(xué)鏡片處理照射到一個分光鏡片，通過分光鏡進(jìn)行分光(透射和反射)，將反射的激光束經(jīng)過聚焦鏡用于材料加工，而透射的激光束經(jīng)過鏡片組進(jìn)入激光束質(zhì)量分析儀進(jìn)行實時監(jiān)測激光束質(zhì)量。
[0022]使用本發(fā)明可在激光切割或激光焊接中實時監(jiān)測激光束質(zhì)量，幾乎沒有能量損失，可控性好，操作簡單，反應(yīng)速度快，能保證激光加工質(zhì)量的一致性，還能及時發(fā)現(xiàn)激光器的潛在問題，對激光器技術(shù)的改進(jìn)有重要作用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖中:0_激光器輸出頭，00-激光束，1-激光器輸出頭連接件，10-光學(xué)鏡片，2-分光模塊，20-分光鏡片，21-鏡座，3-激光束監(jiān)測模塊，30-鏡片組，31-激光束質(zhì)量分析儀，4-激光加工頭主體，40-激光聚焦鏡，41-激光保護(hù)鏡，5-加工材料。
【具體實施方式】
[0025]首先有必要在此指出的是本實施例只用于對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說明，不能理解為對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。
[0026]實例I
[0027]下面結(jié)合附圖中的實施方案以分光監(jiān)測激光切割頭為實例，進(jìn)一步闡述:
[0028]如圖1所示，本發(fā)明主要包括激光器輸出頭連接件1、分光模塊2、激光束監(jiān)測模塊
3、激光切割頭主體4。分光模塊2根據(jù)激光束的傳輸方向三面開有通光孔,此三面外側(cè)分別打有4個固定螺絲孔，激光器輸出頭連接件1、激光束監(jiān)測模塊3、激光切割頭主體4通過螺絲固定在分光模塊上，形成一個監(jiān)測激光束質(zhì)量的激光加工頭，并使輸入的激光束00穿過激光器輸出頭連接件I進(jìn)入分光模塊2，其中分光模塊2將部分激光束透射沿原方向繼續(xù)傳播到激光束監(jiān)測模塊3，部分激光束反射偏轉(zhuǎn)90度方向傳播到激光加工頭主體4。
[0029]所述的激光器輸出頭連接件1，內(nèi)部帶有激光準(zhǔn)直鏡，可以將發(fā)散的激光準(zhǔn)直為平行光。
[0030]所述的分光模塊2，三面外側(cè)打有螺紋孔和通光孔，內(nèi)部裝有分光鏡片20、鏡座21、調(diào)節(jié)螺桿。分光鏡片20通過螺紋壓環(huán)裝在鏡座21內(nèi)，分光鏡片的反射面與激光束入射方向呈45度夾角，且分光鏡片是透明材料基底，表面鍍反射膜。通過調(diào)節(jié)螺桿能微調(diào)45度反射鏡與入射激光束的夾角，使反射激光束能夠平行入射激光切割頭主體4且激光束中心與切割頭主體中心同軸。
[0031]所述的激光束監(jiān)測模塊3，內(nèi)部裝有鏡片組30和C⑶激光光束接收器，外部蓋有罩子形成密閉空間，具有防塵功能。鏡片組30、CCD激光光束接收器均都帶有調(diào)節(jié)螺桿，方便使透射激光全部能被CCD激光光束接收器檢測到。CCD激光光束接收器通過數(shù)據(jù)線與計算機(jī)相連。計算機(jī)裝有激光束質(zhì)量分析軟件并能實時顯示CCD激光光束接收器檢測激光束數(shù)據(jù)。
[0032]所述的激光切割頭主體4，上部與分光模塊2相連，下部裝有噴嘴，內(nèi)部裝有聚焦鏡40、保護(hù)鏡41，與常規(guī)激光切割頭主體相同。
[0033]監(jiān)測激光束質(zhì)量的激光加工頭實時監(jiān)測的方法，其特征在于按以下步驟進(jìn)行:
[0034](I)、將激光器輸出頭O固定在激光器輸出頭連接件I中；
[0035](2)、從激光器輸出頭O輸出的激光束通過激光器輸出頭連接件I中的激光準(zhǔn)直鏡入射到分光模塊2中的分光鏡片20上；
[0036](3)、分光鏡片20能透射部分激光束和反射大部分激光束，透射部分激光束沿原方向繼續(xù)傳播，反射部分激光束傳播方向偏轉(zhuǎn)90度；
[0037](4)、透射部分激光束進(jìn)入激光束監(jiān)測模塊2，首先通過一個鏡片組30，到達(dá)CXD激光光束接收器，CCD激光光束接收器通過數(shù)據(jù)線與計算機(jī)相連。計算機(jī)裝有激光束質(zhì)量分析軟件并能實時顯示CCD激光光束接收器檢測激光束數(shù)據(jù)；
[0038](5)、反射部分激光束通過激光加工頭主體4達(dá)到加工材料5，，激光加工頭主體4下部裝有噴嘴，內(nèi)部裝有聚焦鏡40、保護(hù)鏡41，進(jìn)行激光切割或激光焊接。
【權(quán)利要求】
1.監(jiān)測激光束質(zhì)量的激光加工頭，包括激光器輸出頭連接件、分光模塊、激光束監(jiān)測模塊、激光加工頭主體，其特征在于:激光器輸出頭連接件、激光束監(jiān)測模塊、激光切割頭主體分別通過螺絲固定在分光模塊上，并使輸入的激光束穿過激光器輸出頭連接件進(jìn)入分光模塊，其中分光模塊將部分激光束透射沿原方向繼續(xù)傳播到激光束監(jiān)測模塊，部分激光束反射偏轉(zhuǎn)90度方向傳播到激光加工頭主體。
2.按照權(quán)利要求1所述的監(jiān)測激光束質(zhì)量的激光加工頭，其特征在于:所述的激光器輸出頭連接件是帶有準(zhǔn)直或擴(kuò)束光學(xué)鏡片的連接件，能夠固定QBH或QCS激光器輸出頭。
3.按照權(quán)利要求1所述的監(jiān)測激光束質(zhì)量的激光加工頭，其特征在于:所述的分光模塊帶有3個相連的通光孔，內(nèi)部裝有分光鏡片、鏡座、調(diào)節(jié)螺桿，側(cè)面分別打有固定螺紋孔。
4.按照權(quán)利要求3所述的監(jiān)測激光束質(zhì)量的激光加工頭，其特征在于:所述的分光鏡片是透明材料基底，表面鍍反射膜，且反射面與入射光線呈45度夾角。
5.按照權(quán)利要求1所述的監(jiān)測激光束質(zhì)量的激光加工頭，其特征在于:所述的激光束監(jiān)測模塊內(nèi)部裝有鏡片組、激光束質(zhì)量分析儀，且具有防塵功能。
6.按照權(quán)利要求5所述的監(jiān)測激光束質(zhì)量的激光加工頭，其特征在于:所述的鏡片組由激光縮束鏡和激光衰減片組成。
7.按照權(quán)利要求1所述的監(jiān)測激光束質(zhì)量的激光加工頭，其特征在于:所述的激光束質(zhì)量分析儀為能與連接計算機(jī)的CCD或CMOS激光光束接收器。
8.按照權(quán)利要求1所述的監(jiān)測激光束質(zhì)量的激光加工頭，其特征在于:所述的激光加工頭主體是激光切割頭主體或激光焊接頭主體。
9.按照權(quán)利要求1-8之一所述的監(jiān)測激光束質(zhì)量的激光加工頭實時監(jiān)測的方法，其特征在于按以下步驟進(jìn)行: (1)、將激光器輸出頭固定在激光器輸出頭連接件中； (2)、從激光器輸出頭輸出的激光束通過激光器輸出頭連接件中的光學(xué)鏡片入射到分光模塊中的分光鏡片上； (3)、分光鏡片能透射部分激光束和反射大部分激光束，透射部分激光束沿原方向繼續(xù)傳播，反射部分激光束傳播方向偏轉(zhuǎn)90度； (4)、透射部分激光束進(jìn)入激光束監(jiān)測模塊，首先通過一個鏡片組，到達(dá)激光束質(zhì)量分析儀；所述的激光束質(zhì)量分析儀為能與連接計算機(jī)的CCD或CMOS激光光束接收器，激光束質(zhì)量分析儀進(jìn)行光束質(zhì)量分析； (5)、反射部分激光束通過激光加工頭主體達(dá)到加工材料。
10.按照權(quán)利要求8所述的監(jiān)測激光束質(zhì)量的激光加工頭實時監(jiān)測的方法，其特征在于:所述的激光束加工材料為激光切割或激光焊接。
【文檔編號】B23K26/70GK103949774SQ201410175515
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年4月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月29日
【發(fā)明者】袁建文, 閆大鵬, 龔均明, 何江濤, 趙文利, 柯攀 申請人:武漢銳科光纖激光器技術(shù)有限責(zé)任公司