[實用新型]一種便攜式激光加工光譜實時監控裝置

有效

• 申請號: 201720016486.7
• 申請日: 2017-01-07
• 公開（公告）號: CN206474799U
• 公開（公告）日: 2017-09-08
• 發明（設計）人: 朱德華;金佳燕;陶生;葉澤成;胡夢佳;盧尤優
• 申請（專利權）人: 溫州大學
• 主分類號: B23K26/00
• 分類號: B23K26/00;B23K26/21;B23K26/38;B23K26/70
• 代理公司: 北京市領專知識產權代理有限公司11590
• 代理人: 林輝輪

技術領域

本實用新型涉及激光加工設備領域，具體的涉及一種便攜式激光加工光譜實時監控裝置。

背景技術

激光應用于材料加工，被譽為制造技術的革命。廣泛地應用于汽車、機車車輛制造、航空、化工、輕工、電器與電子、石油和冶金等工業部門。我國自1985年以來，更以每年25％以上的速度增長。由于我國激光工業基礎較差，激光加工技術的應用尚不普遍，激光加工整體水平與先進國家相比仍有較大差距，相信隨著激光加工技術的不斷進步，這些障礙和不足會得到解決。激光切割技術必將成為21世紀不可缺少的重要的鈑金加工手段。

激光加工質量的好壞將直接影響機械零件的使用性能，而影響激光加工質量的因素有很多，難以控制。因此，對激光加工質量進行實時監控是極其重要的。其中，對激光加工過程中的等離子體光譜進行監控可以實時反映激光加工的性能。

目前對激光加工中等離子體的監控主要采取光纖探頭采集光譜，然后導入到旁邊的光譜儀進行分析，光譜儀與激光加工頭分離放置。該方案在焊接曲面不規則零件時光纖探測距離會發生變化，使光譜信號不穩定，降低光譜檢測的可重復性；該方案需要配置足夠長度的光纖，成本較高，光譜傳輸損耗大，同時影響激光加工頭的運行，容易 纏繞和折損。

實用新型內容

1.要解決的技術問題

本實用新型要解決的技術問題在于提供一種便攜式激光加工光譜實時監控裝置，其將光纖探頭及微型光譜儀安裝在激光加工頭上，在加工平面或者曲面等不規則零件中，都可保證獲得穩定的光譜信號，又可避免長光纖的運用，進而降低成本、減少光譜傳輸損耗、避免影響激光加工頭的運行、避免纏繞和折損。

2.技術方案

為解決上述問題，本實用新型采取如下技術方案：

一種便攜式激光加工光譜實時監控裝置，基于LIBS檢測技術，所述監控裝置包括光纖探頭、微型光譜儀，以及用來處理光譜的計算機，所述光纖探頭、微型光譜儀均通過固定裝置安裝在激光加工頭上，所述固定裝置包括通過螺紋連接的內環套和外環套，所述內環套固定在激光加工頭上，外環套周圈固定有至少兩個固定塊，光纖探頭通過連桿支架固定在固定塊上，微型光譜儀通過相配的套件支架固定在另一固定塊上；內環套上固定有一滑桿，滑桿上設有可在滑桿上滑動并固定在其任意位置的擋板，擋板緊靠外環套位于其下方。

進一步地，所述連桿支架包括樞接在一起的上連桿和下連桿，光纖探頭通過卡合的方式固定在下連桿上，上連桿焊接在固定塊上，上、下連桿的樞接處設有用于控制下連桿轉動的螺栓。

進一步地，所述滑桿上標有刻度，所述擋板的一端夾著滑桿并通 過固定螺栓固定。

為了保護光纖探頭，所述光纖探頭外部設有耐高溫防護殼體，所述耐高溫防護殼體底部設有與光纖探頭同軸的耐高溫防飛濺石英玻璃，所述防飛濺石英玻璃裝夾外加吹氣用于吹氣保護，光纖探頭與石英玻璃之間設有一濾光片，所述濾光片為紫外帶通濾波片或可見帶通濾波器。

進一步地，所述防飛濺石英玻璃與光纖探頭之間設有一組遠程透鏡，且所述防飛濺石英玻璃、遠程透鏡及光纖探頭保持同軸向。

考慮到激光加工手臂存在負荷限制，優選地，所述內環套、外環套、固定塊、連桿支架、套件支架、滑桿及擋板均為鋁合金制品。3.有益效果

(1)本實用新型基于LIBS檢測技術以及光譜儀微型化的逐漸成熟，將微型光譜儀及光纖探頭安裝在激光加工頭上，隨激光加工過程而運動，有效避免激光在焊接曲面不規則零件時光纖探測距離的變化，保證獲得穩定的光譜信號；同時避免了長光纖纏繞影響激光加工；減少長光纖產生的損耗；還節約了工作車間的空間。

(2)本實用新型所采用的固定裝置均為鋁合金制品，可減輕自重，滿足激光加工手臂的負荷限制；內環套與外環套之間的連接方式為螺紋連接，固定裝置的拆裝方便快捷，使得本實用新型可以在多個激光加工頭(例如激光焊接頭、激光熔覆頭、激光切割頭等)之間隨意更換，節約人力和物力成本。

(3)本實用新型的光纖探頭外設有耐高溫防護殼體、耐高溫的 防飛濺石英玻璃及外加吹氣，可避免激光加工過程中飛濺物對光纖探頭的污染及高溫對光纖探頭的危害；濾光片可濾除激光焊接過程中產生的強烈的黑體輻射(主要為可見到紅外波段)，提高檢測信噪比。

本實用新型的微型光譜儀及光纖探頭隨激光加工過程而運動，可保證光譜信號的穩定性，避免長光纖的使用，可減少光譜傳輸損耗、避免纏繞和折損等；采用可調的固定裝置，使得本實用新型可在多個激光加工頭之間隨意更換；適當設有耐高溫防護材料等，有利于保護光纖探頭。

附圖說明