[發(fā)明專利]用于激光加工的多功能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及監(jiān)測(cè)方法、指向方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810835297.1
• 申請(qǐng)日: 2018-07-26
• 公開（公告）號(hào): CN108747001A
• 公開（公告）日: 2018-11-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張凱勝;楊小君;趙華龍;康偉;朱文宇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所
• 主分類號(hào): B23K26/067
• 分類號(hào): B23K26/067;B23K26/70;B23K26/00
• 代理公司: 西安智邦專利商標(biāo)代理有限公司 61211
• 代理人: 楊引雪

1.一種用于激光加工的多功能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：包括分光模塊(1)、監(jiān)測(cè)鏡頭(2)、成像組件(5)、運(yùn)動(dòng)模塊(6)和信號(hào)處理模塊(7)；

所述分光模塊(1)安裝在激光加工光路中，激光光束經(jīng)分光模塊(1)分為兩路，其中一路被分光模塊(1)折轉(zhuǎn)90°進(jìn)入監(jiān)測(cè)鏡頭(2)，另一路穿過(guò)分光模塊(1)實(shí)現(xiàn)激光加工；

所述監(jiān)測(cè)鏡頭(2)和成像組件(5)設(shè)置在分光模塊(1)的反射光路上；

所述運(yùn)動(dòng)模塊(6)實(shí)現(xiàn)成像組件(5)的移動(dòng)；

所述監(jiān)測(cè)鏡頭(2)包括光學(xué)系統(tǒng)；所述成像組件(5)包括探測(cè)器和成像電路板；

所述信號(hào)處理模塊(7)與探測(cè)器連接，用于對(duì)采集到的圖像進(jìn)行分析。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于激光加工的多功能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：所述光學(xué)系統(tǒng)為遠(yuǎn)心平場(chǎng)鏡頭，包括從物面到像面(25)依次設(shè)置的光闌(21)、第一正透鏡(22)、第一負(fù)透鏡(23)和第二正透鏡(24)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于激光加工的多功能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：所述第一正透鏡(22)的折射率nd>1.75、色散系數(shù)vd<50；所述第一負(fù)透鏡(23)的折射率nd<1.65、色散系數(shù)vd>30；所述第二正透鏡(24)的折射率nd>1.75、色散系數(shù)vd<50。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于激光加工的多功能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：所述第一正透鏡(22)的厚度為3.109mm，入光面的曲率半徑為11.969mm，半口徑為5.03mm，出光面的曲率半徑為19.639mm，半口徑為4.47mm；

所述第一負(fù)透鏡(23)的厚度為4mm，入光面的曲率半徑為-6.789mm，半口徑為2.73mm，出光面的曲率半徑為-13.119mm，半口徑為3.28mm；

所述第二正透鏡(24)的厚度為3.151mm，入光面的曲率半徑為33.207mm，半口徑為3.35mm，出光面的曲率半徑為-35.899mm，半口徑為3.24mm；

所述第一正透鏡(22)與第一負(fù)透鏡(23)的距離是12.59mm，所述第一負(fù)透鏡(23)和第二正透鏡(24)的距離是3.114mm；所述第二正透鏡(24)與像面的距離為12mm。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于激光加工的多功能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：所述分光模塊(1)包括分光平板，所述分光平板表面鍍制增透膜和抗損傷閾值膜。

6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一所述的用于激光加工的多功能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：所述監(jiān)測(cè)鏡頭(2)和成像組件(5)之間還設(shè)置有濾光片(3)和擋板(4)，所述濾光片(3)為窄帶濾光片。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于激光加工的多功能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：所述運(yùn)動(dòng)模塊(6)包括絲杠和導(dǎo)軌，所述成像組件(5)設(shè)置在絲杠的螺母上。

8.基于權(quán)利要求1至7任一所述用于激光加工的多功能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)激光束經(jīng)分光模塊折轉(zhuǎn)90°成像；

2)根據(jù)采集的圖像讀出每個(gè)像素的灰度值，將整個(gè)光斑灰度值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，計(jì)算出激光光束的照度值E；

其中，F(xiàn)：光學(xué)系統(tǒng)相對(duì)孔徑倒數(shù)；

U：探測(cè)器飽和電壓；

η：探測(cè)器轉(zhuǎn)換因子；

τ：光學(xué)系統(tǒng)透過(guò)率；

t：曝光時(shí)間；

R:響應(yīng)度；

DN:灰度值；

3)對(duì)E求積分，得到能量I；

其中，S為光斑面積。