[發明專利]基于邁克爾遜干涉在線振鏡定位精度校正加工系統和方法

有效

• 申請號: 201811082648.2
• 申請日: 2018-09-17
• 公開（公告）號: CN109332879B
• 公開（公告）日: 2020-08-25
• 發明（設計）人: 王旭琴;李鵬;丘廉芳;孫靖;楊洋;趙維剛;郭立杰
• 申請（專利權）人: 上海航天設備制造總廠有限公司
• 主分類號: B23K26/064
• 分類號: B23K26/064;B23K26/70
• 代理公司: 上海航天局專利中心 31107
• 代理人: 余岢

本發明適用于激光加工制造領域，提供了一種基于邁克爾遜干涉在線振鏡定位精度校正加工系統和方法。該系統包括：加工激光模塊、校正激光模塊、合束鏡、分光棱鏡、測量光模塊、參考光模塊、分析處理模塊。本發明提供的振鏡校正加工系統是基于邁克爾遜干涉光路系統改進設計的振鏡加工光路系統，通過獲取工作面反射的測量光與參考光干涉信號，然后通過分析處理模塊生成誤差補償文件對振鏡進行校正。這種方法不僅能夠提高定位精度的校正精度，還可以簡化操作流程。

技術領域

本發明涉及激光加工制造領域，提供了一種基于邁克爾遜干涉在線智能振鏡定位精度校正的激光加工系統。

背景技術

在激光加工制造中，通常采用振鏡控制光路激光來加工各種復雜的圖形和零件；由于光路系統中振鏡在初始安裝時存在畸變現象、系統安裝誤差，振鏡在使用一定時間后由于電機丟步等原因會產生誤差，從而導致加工過程中振鏡在掃描區域內的定位偏差大，精度降低。此時要對振鏡進行誤差補償以減小這種偏差，提高定位精度。

目前定位精度的校正采用方法有兩種，其一是在校正板上打矩陣標靶后，再結合輔助測量設備(如二次元等)進行測量，獲取偏差值后生成振鏡補償文件進行校正；其二是采用CCD圖像采集裝置對振鏡校正板上的矩陣標靶進行圖像采集，并通過圖像處理模塊對采集的矩陣標靶進行圖像采集處理后輸出振鏡補償文件對振鏡進行校正。第一種方法由人工計算出理論與實際的偏差，再通過補償計算軟件生成校正文件，這樣不但費時，還需要專門的測量人員儀器購買昂貴的輔助測量設備，且校正系統復雜，不能隨時對振鏡進行校正；第二種方法需要對矩陣標靶的點進行刻線等，操作流程不便捷，且精度與點的數量相關。

因此，本發明基于邁克爾遜干涉原理對激光加工光路系統改進設計，實現在線定位精度校準。能夠提高振鏡定位精度校正的精度，且改進后的校正流程更便捷。

發明內容

本發明實施例提供了一種基于邁克爾遜干涉在線振鏡定位精度校正加工系統，在激光加工光路系統中加入校正光路，從而實現振鏡掃描區域的定位精度的校正。該裝置中加工激光模塊，包括不同類型的激光器和與之相適應的擴束鏡；校正激光模塊，包含校正所用的激光光源、與之相適應的擴束鏡和起偏器；校正激光模塊中起偏器用于將校正激光光束變成線偏振光；合束鏡用于將所述加工激光模塊中激光器發射的激光光束與校正激光光束合并成同同軸光束進行傳輸；分光棱鏡用于將校正激光束分成等振幅正交的兩束偏振光，透射/反射光設置為參考光，反射/透射光設置為測量光；測量光模塊由聚焦鏡、振鏡、偏振控制器、移相器、反射鏡組成；所述聚焦鏡和振鏡主要用于加工激光光束的聚焦和偏轉，同時也用于反射和聚焦從測量反射鏡反射回來的測量光束；移相器主要用于改變測量光束的位相，從而使參考光和測量光滿足干涉條件；參考光模塊由偏振控制器、反射鏡組成；所述測量光模塊和參考光模塊中的偏振控制器用于改變激光光束的偏振態，使得反射到分光棱鏡的兩光束正交；分析處理模塊用于處理參考光和測量光，并分析兩束光發生干涉后產生的條紋。

優選地，所述加工激光模塊包含激光器和擴束鏡，其中，激光器可以選擇連續激光器或脈沖激光器，如CO₂激光器、光纖激光器、紫外激光器等。

具體地，所述校正激光模塊包含校正所用的激光光源、擴束鏡和起偏器，用于調整激光光束的偏振，所述合束鏡采用激光光束對晶體的反射和/或透射把不同波段的激光光束合并。所述分光棱鏡用于將校正激光束分成等振幅的兩束光，透射光設置為參考光，反射光設置為測量光。

本發明的目的在于將邁克爾遜干涉集成到激光加工光路系統中，用于校正振鏡定位精度。該系統能夠提高校正精度、優化操作流程。

附圖說明

圖1為基于邁克爾遜干涉在線振鏡定位精度校正加工系統模塊結構圖；

圖2為基于邁克爾遜干涉在線定位精度校正激光加工光路系統原理圖；

圖3為本發明實施例的分析處理模塊工作流程；