[實用新型]一種基于寬帶激光頻域三維切割裝置

有效

• 申請號: 201721596761.3
• 申請日: 2017-11-23
• 公開（公告）號: CN207787994U
• 公開（公告）日: 2018-08-31
• 發明（設計）人: 何鎮楠;岑臻濤;曾亞光;王茗祎;熊紅蓮
• 申請（專利權）人: 佛山科學技術學院
• 主分類號: B23K26/38
• 分類號: B23K26/38;B23K26/70;B23K26/044
• 代理公司: 廣東廣信君達律師事務所 44329
• 代理人: 楊曉松

本實用新型公開一種基于寬帶激光頻域三維切割裝置，低相干寬帶光源發出激光束經第一半反半透鏡后分束為豎直向上的第一激光束水平的第二激光束，第一半反半透鏡上方設有第一反光鏡與第一激光束垂直，第二激光束的光路上設有第二半反半透鏡將第二激光束分束為焦點追蹤激光束和縱向距離監控激光束，焦點追蹤激光束的光路上設有單向透視鏡將焦點追蹤激光束反射至工件頂面，縱向距離監控激光束依次被第二反射鏡和單向透視鏡反射照射于工件頂面，相對現有技術，本實用新型技術方案具有結構簡單、控制精準可靠、安全快速等優點，能夠提高激光切割機焦點位置實時跟蹤的精準可靠性。

技術領域

本實用新型涉及激光切割定焦技術領域，特別涉及一種基于寬帶激光頻域三維切割裝置。

背景技術

現有技術中，用于激光切割機定焦的方法以找焦點方法和追蹤焦點方法為主，其中找焦點方法有數控定位打點法、斜面焦點燒灼法、直接燒灼法等方法。這些方法都是通過激光在樣品表面進行不同距離的切割，然后比較切痕的粗細和大小，較細且較小的切割位置則為焦點的距離。而追蹤焦點方法不但能夠尋找出焦點，并且還能實時顯示焦點位置，從而清晰地知道切割的過程中焦點與被切割物體的位置，以便作出適當調整。

現有技術的追蹤焦點方法大多能夠發出或者反射特定光的媒介來跟蹤焦點，由于這類方法是使得物質表面發出光而產生散射，并且是由相機采集進行處理判斷，因此難以避免當樣品與焦點過于接近時，因為像素的問題最終導致難以判斷兩者的位置關系。

以追蹤焦點方法為例，中國專利《激光焦點定位系統及材料定位于激光焦點處的方法》(公開號CN102974936A)通過調節激光器等設備使聚焦后的激光束產生一等離子體亮點，通過控制材料表面逐漸靠近等離子體亮點，并直至形成亮點鏡像，使等離子體亮點以及鏡像均進入CCD顯微成像系統的試場，直至觀察到兩者完全重合，此時的焦點就在材料表面上，該專利的方法是通過等離子體亮點與材料表面在CCD相機里的位置來判斷焦點和材料表面的相對位置，由于等離子體亮點位置與焦點位置之間存在一定差異，以及等離子體亮點發出的光被相機接收后并非是一個像素點，同時環境中可能存在其他微小粒子發出與等離子體亮點亮度相同的光，這些微小粒子會使得移動材料時難以避免存在誤差，并且當焦點從材料表面進入材料內部時則難以使用相機來觀察切割的深度，因此該專利的方法只能應用在二維空間。

與此同時，現有技術中，用于檢測激光切割焦點位置的方法是非實時的，因此難以實現實時檢測，而具有實時檢測的方法又對環境較高要求，在實際應用中環境達到要求時需要大幅度提高成本。現有技術的實時檢測方法實現起來比較繁瑣，計算距離時間較長，誤差較大，實時追蹤焦點的方法大都是以圖像處理來判斷距離，因此局限在二維空間，難以進行三維空間追蹤。

實用新型內容

本實用新型的主要目的是提出一種結構簡單、控制精準可靠、安全快速的基于寬帶激光頻域三維切割裝置，旨在提高激光切割機焦點位置實時跟蹤的精準可靠性。

為實現上述目的，本實用新型提出一種基于寬帶激光頻域三維切割裝置，包括設置于下方的低相干寬帶光源，所述低相干寬帶光源的照射端上方設有與水平面成一定夾角的第一半反半透鏡，所述低相干寬帶光源發出的激光束經所述第一半反半透鏡后分束為豎直向上的第一激光束和水平的第二激光束，所述第一半反半透鏡上方設有第一反光鏡與所述第一激光束垂直，所述第二激光束的光路上設有第二半反半透鏡將所述第二激光束分束為焦點追蹤激光束和縱向距離監控激光束，所述焦點追蹤激光束的光路上設有單向透視鏡將所述焦點追蹤激光束反射至工件頂面，所述縱向距離監控激光束依次被第二反射鏡和所述單向透視鏡反射照射于工件頂面。

優選地，所述單向透視鏡下方設有第一凸透鏡將所述焦點追蹤激光束和切割激光束聚焦于工件表面，所述縱向距離監控激光束不經過所述第一凸透鏡照射于工件頂面。

優選地，所述第一半反半透鏡與所述第二半反半透鏡之間設有與水平面成一定角度的1％反99％透射鏡，所述1％反99％透射鏡將所述第二激光束分束的一束光線照射至設置于下方的光功率檢測器。