[发明专利]一种集成自适应OCT的激光焊接装置

说明书

本发明公开了一种集成了自适应OCT的激光焊接装置。包括OCT结构成像光路，用于激光焊接前的实时引导以及激光焊接后焊接面、焊缝位置处焊接质量的及时检测和评价；包括可电控的自适应光学模块，将进入激光焊接模块前OCT光束光斑整形；包括视觉成像模块，用于实时放大和获取激光焊接样品的表面信息；包括激光焊接模块，利用二维振镜使得高功率激光在样品表面完成可控的大面积二维焊接。本发明在激光焊接的不同使用场景下，尤其是长焦距场镜的焊接场景，通过自适应模块调节OCT样品臂进入激光焊接模块前光斑的直径，有效地提高光斑数值孔径，提高不同焊接场景下OCT系统的横向分辨率，提升激光焊接前引导的准确性，提升激光焊接后的焊接质量评价有效性。

技术领域

本发明涉及激光焊接和自适应OCT成像技术领域的一种激光焊接装置，具体涉及了一种集成自适应OCT的激光焊接装置。

背景技术

随着高功率激光的快速发展，激光凭借其更高的强度、更小的热影响区、更高的精度、更小的变形，以及其与不同金属的兼容能力，使得激光焊接在制造业、汽车工业、微电子行业等得到了广泛的应用，当然，市场的需求也对焊接精度提出了更高的要求，激光焊接的质量检测也变得尤为重要。

OCT作为一种非接触、无损的光学工业检测方式，以其独特的深度成像能力，可以实时监测激光焊接的深度位置，在激光焊接后的质量检测中发挥了重要作用。然而，在传统的集成OCT的激光焊接装置中，考虑到焊接过程中产生的飞溅物和激光模式的影响，激光焊接通常用的场镜焦距较大且厚度较厚，导致OCT成像中横向分辨率很差，且场镜引入的较大的色散，也会导致OCT成像中轴向分辨率的下降，这会对OCT引导激光焊接和焊接后的质量评价存在误差。

发明内容

为了解决现有技术的上述不足，本发明提出了一种集成自适应OCT的激光焊接装置，该装置解决了不同激光焊接场景下，OCT横向分辨率低，轴向分辨率存在较大色散的问题，特别适用于长焦距场镜的激光焊接应用。

本发明的上述目的通过如下技术方案来实现：

本发明包括OCT成像模块、自适应光学模块、视觉成像模块、激光焊接模块和光学耦合模块；OCT成像模块中出射的样品臂光束依次经自适应光学模块、光学耦合模块和激光焊接模块后入射到待焊接样品表面，样品臂光束在待焊接样品表面发生反射后沿原光路返回至OCT成像模块中进行OCT扫描成像；视觉成像模块发射的视觉成像光束经光学耦合模块和激光焊接模块后入射到待焊接样品表面，视觉成像光束在待焊接样品表面发生反射后沿原光路返回至视觉成像模块中进行视觉成像。

所述自适应光学模块包括使用双透镜或多个透镜的扩束结构。

所述自适应光学模块包括聚焦透镜和电控自适应光学透镜；OCT成像模块中出射的样品臂光束沿光轴依次经聚焦透镜和电控自适应光学透镜后入射至光学耦合模块。

所述激光焊接模块包括激光光源、二向色镜、激光焊接振镜和激光焊接场镜；

光学耦合模块中出射的光束入射至二向色镜处，经二向色镜透射后再入射至激光焊接振镜，经激光焊接振镜反射后入射至激光焊接场镜，再经激光焊接场镜透射后汇聚至待焊接样品表面；激光光源的激光入射至二向色镜，经二向色镜反射后再入射至激光焊接振镜，经激光焊接振镜反射后再经激光焊接场镜透射后入射至待焊接样品表面并对待焊接样品表面进行焊接，激光焊接振镜的调节，改变待焊接样品的焊接位置。

所述的OCT成像模块包括宽带光源、光纤耦合器、偏振控制器、参考臂准直器、参考臂聚焦透镜、参考臂反射镜、样品臂准直器、OCT扫描装置、光谱仪准直器、光谱仪反射式光栅、光谱仪聚焦透镜和光谱仪相机；