[實用新型]在線同軸測溫、功率檢測以及同軸成像的激光聚焦系統

有效

• 申請號: 201720567701.2
• 申請日: 2017-05-22
• 公開（公告）號: CN207326176U
• 公開（公告）日: 2018-05-08
• 發明（設計）人: 肖向榮
• 申請（專利權）人: 武漢松盛光電科技有限公司
• 主分類號: B23K26/046
• 分類號: B23K26/046
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本實用新型涉及一種在線同軸測溫、功率檢測以及同軸成像的激光聚焦系統。本系統包括激光系統、CCD成像系統、測溫系統、功率反饋系統等四個光路的光學系統。本實用新型采用多波長分光鏡使激光、CCD成像光信號、溫度光信號光路實現同軸傳輸。該系統具有設計合理、構思新穎、工藝規范、結構緊湊、方便調節、適宜工業化批量生產，可廣泛應用于電子焊接、膠水固化等領域。

技術領域

本實用新型涉及一種新型激光聚焦系統，特別是設計一種在線同軸測溫，功率檢測以及同軸成像的激光聚焦系統。

背景技術

目前，光纖耦合激光器被廣泛應用于工業焊接、切割、固化等領域，但是光纖直徑一般比較小，光纖端面功率密度非常高，在工業加工環境下，如果光纖直接作用在被加工面上，光纖表面很容易被污染，導致光纖被燒毀；因此在工業應用場合，都會采用激光聚焦頭，通過成像，使激光聚焦于聚焦頭后一定距離，同時也能夠對光纖起保護作用。工業加工中，為了觀察被加工工件，往往需要成像光信號輸出，加裝CCD(電荷耦合器件)，進行檢測甚至定位控制；同時有些被加工工件對溫度較敏感，為了達到最好的加工效果，需要檢測加工位置的實時加工溫度，甚至通過探測被加工工件的溫度結合溫度反饋系統實時控制照射在工件表面的激光功率以達到控制加工實時溫度的目的；再一方面，為了了解工件加工的實時動態，加入功率計檢測激光功率，使整個流程的掌控更加具體。一般情況下，聚焦頭、CCD、溫度測量和功率反饋系統是分立的，不僅體積大，而且調節精度也要求非常高。

實用新型內容

為了適應工業加工中實時成像觀測，溫度控制和功率檢測的需要，使光纖耦合激光器能夠更廣泛更穩定的應用于工業加工、制造等領域，本實用新型設計一種新的結構，能夠使激光聚焦系統實現在線同軸測溫，同軸功率檢測以及同軸成像的功能。不僅體積小巧，而且精度、穩定性、同一性得到根本性提高。

本實用新型的技術構思是，根據激光、CCD成像、溫度探測三個光路所采用的光波波長的不同，采用分光鏡，實現同軸測溫成像；三個光路中部分光路共用同一路徑，使CCD成像點、激光聚焦點、測溫點重合；激光光路與成像系統內部采用先準直為平行光，再聚焦的設計方式，使激光聚焦點光斑大小與激光出纖光斑大小的比例可控；由于分光鏡無法做到對某一波長的光完全反射或透射，故在微弱透射部分加入功率計作為功率反饋光路進行功率檢測。此結構能夠實現激光光路、CCD成像系統、測溫光路等光路同軸。具體技術實施方案如下：

由CCD成像光路系統、溫度探測光路系統、功率反饋系統和激光聚焦系統構成，準直系統由多個鏡片組組成；準直系統和第一聚焦鏡沿激光光路光軸構成激光聚焦系統；調節鏡、第一聚焦鏡、照明系統、第一多波長分光鏡和第二多波長分光鏡沿CCD成像光路光軸構成CCD成像系統，將加工點的圖像成像于CCD接收平面，多波長分光鏡實現激光與可見光同軸傳播；第二聚焦鏡、第一多波長分光鏡和第二多波長分光鏡、第一聚焦鏡沿探溫光路光軸構成溫度探測系統，將溫度的光信號采集到溫度探測器上，多波長分光鏡實現不同波長光信號的分光比不同。

第二多波長分光鏡位于激光光路光軸和CCD成像光路光軸上，實現激光和可見光的同軸傳輸。

第二多波長分光鏡位于激光光路光軸、CCD成像光路光軸和溫度探測光路光軸上，實現激光、可見光和溫度光信號的同軸傳輸。

所有光學透鏡，包括第二聚焦鏡、第三聚焦鏡、調節鏡、第一聚焦鏡、準直系統是單透鏡，或者是組合透鏡，或多個透鏡系統組成的等效透鏡。

第一聚焦鏡的材料必須是同時能透過可見光、近紅外和中紅外的材料。

第一多波長分光鏡、第二多波長分光鏡鍍多層膜，對激光，溫度光信號以及成像光信號的分光能力不同。

溫度光信號、激光、CCD成像信號在聚焦鏡前為共軸系統；合束方式是溫度光信號和激光的合束、或者是溫度光信號和CCD成像信號的合束、或者是CCD成像信號和激光的合束、或者是溫度光信號、激光和CCD成像信號的合束。