[实用新型]用于激光加工的多功能监测系统

说明书

本实用新型涉及一种用于激光加工的多功能监测系统，解决现有激光加工方式数据处理速度慢、成本高、体积大和集成难度高等问题。该系统包括分光模块、监测镜头、成像组件、运动模块和计算机；分光模块安装在激光加工光路中，激光光束经分光模块分为两路，其中一路被分光模块折转90°进入监测镜头，另一路穿过分光模块实现激光加工；监测镜头、成像组件设置在分光模块的反射光路上；运动模块实现成像组件的移动；监测镜头包括光学系统；成像组件包括探测器和成像电路板；计算机与探测器连接。

技术领域

本实用新型涉及激光加工技术领域，特别涉及一些对激光功率、能量分布及光束指向要求高的激光加工领域，具体涉及一种用于激光加工的多功能监测系统。

背景技术

激光加工具有加工精度高、质量好、柔性化等特点，因此在钢铁、机械、汽车和半导体等工业领域得到了广泛应用。对于激光加工设备，其可靠性取决于激光加工光路的稳定性，激光加工过程是激光与物质相互作用的结果，加工质量的优劣受到激光功率、能量分布和光束指向等工艺参数的影响。只有达到有效的工艺参数，才能够保证实现最佳的加工质量。

随着激光加工技术逐渐自动化、智能化，激光加工监测装置已成为国内外激光技术领域研究的热点。将监测装置引入激光加工设备中，在设备工作过程中对加工光束功率、能量分布和光束指向进行监测，可有效的提高激光加工的可控性，改善加工质量。

目前，在激光加工设备中，要实现激光功率、能量分布和光束指向等工艺参数测量，需要至少三种监测装置，此种方式导致数据处理速度慢，难于集成，同时引入多个监测装置，带来了成本高、体积大和集成难度高等问题。有鉴于此，有必要提供一种能够解决上述技术问题的监测装置，用于对激光功率、能量分布和光束指向等工艺参数监测的装置。

实用新型内容

本实用新型的目的是解决现有激光加工监测装置数据处理速度慢、成本高、体积大和集成难度高等技术问题，提供一种用于激光加工的多功能监测系统，可实现对激光功率、能量分布和光束指向等工艺参数测量的多功能监测。

本实用新型的技术方案是：

一种用于激光加工的多功能监测系统，包括分光模块、监测镜头、成像组件、运动模块和计算机；所述分光模块安装在激光加工光路中，激光光束经分光模块分为两路，其中一路被分光模块折转90°进入监测镜头，另一路穿过分光模块实现激光加工；所述监测镜头和成像组件设置在分光模块的反射光路上；所述运动模块实现成像组件的移动；所述监测镜头包括光学系统；所述成像组件包括探测器和成像电路板；所述计算机与探测器连接，用于对采集到的图像进行分析，得到激光功率、能量分布和光束指向等工艺参数，及时反馈给数控系统。

进一步地，所述光学系统为远心平场镜头，包括从物面到像面依次设置的光阑、第一正透镜、第一负透镜和第二正透镜。

进一步地，所述第一正透镜的折射率nd>1.75、色散系数vd<50；所述第一负透镜的折射率nd<1.65、色散系数vd>30；所述第二正透镜的折射率nd>1.75、色散系数vd<50。

进一步地，所述第一正透镜的厚度为3.109mm，入光面的曲率半径为11.969mm，半口径为5.03mm，出光面的曲率半径为19.639mm，半口径为4.47mm；所述第一负透镜的厚度为4mm，入光面的曲率半径为-6.789mm，半口径为2.73mm，出光面的曲率半径为-13.119mm，半口径为3.28mm；所述第二正透镜的厚度为3.151mm，入光面的曲率半径为33.207mm，半口径为3.35mm，出光面的曲率半径为-35.899mm，半口径为3.24mm；所述第一正透镜与第一负透镜的距离是12.59mm，所述第一负透镜和第二正透镜的距离是3.114mm；所述第二正透镜与像面的距离为12mm。

进一步地，所述分光模块包括分光平板，为严格控制反射率和透过率，所述分光平板表面镀制增透膜和抗损伤阈值膜。