[發(fā)明專利]一種激光功率在線監(jiān)控方法和裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811289730.2
• 申請日: 2018-10-31
• 公開（公告）號: CN109323761B
• 公開（公告）日: 2020-12-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李珣;劉紅軍;李明
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所
• 主分類號: G01J1/42
• 分類號: G01J1/42
• 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

為了解決激光加工過程中激光功率的穩(wěn)定性問題，本發(fā)明提供了一種激光功率在線監(jiān)控方法和裝置。激光功率在線監(jiān)控方法包括步驟：1)建立比對數(shù)據(jù)庫，該比對數(shù)據(jù)庫包括不同的加工尺寸精度和各加工尺寸精度對應(yīng)的靠近激光加工端面處的激光功率范圍；2)從靠近激光加工端面處分出部分光能量；3)實(shí)時(shí)監(jiān)測步驟2)所分出光能量的激光功率；4)實(shí)時(shí)判斷：根據(jù)當(dāng)前要求的加工尺寸精度，在步驟1)中的比對數(shù)據(jù)庫中查找對應(yīng)的激光功率范圍，若步驟3)測得的激光功率不在查找所得的激光功率范圍內(nèi)，則進(jìn)入步驟5)；若步驟3)測得的激光功率落在查找所得的激光功率范圍內(nèi)，則繼續(xù)按當(dāng)前激光功率進(jìn)行激光加工；5)調(diào)整激光器功率，返回步驟3)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于激光加工技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種激光功率在線監(jiān)控方法和裝置。

背景技術(shù)

激光加工可廣泛應(yīng)用于我國航空航天、汽車、光電子、模具等領(lǐng)域的精細(xì)表面制造、切割、焊接、制孔、完整性標(biāo)印等方面，在激光加工過程中，若激光功率不穩(wěn)定，則會造成激光制造的尺寸精度降低，因此，在激光加工過程中如何使激光功率穩(wěn)定是亟需解決的核心問題之一。

為解決激光功率的穩(wěn)定性問題，技術(shù)人員目前多采用在線功率測量技術(shù)對激光功率進(jìn)行監(jiān)測。常用的在線功率測量技術(shù)主要有三種：第一種是在激光器出口處安裝傳感器，此方法僅可實(shí)現(xiàn)激光器出口處的激光功率的實(shí)時(shí)監(jiān)測。第二種是進(jìn)行分光測量，即將激光分成兩路，一路提供給激光設(shè)備用于正常的激光加工，另一路用于功率監(jiān)測。第三種是利用運(yùn)動機(jī)構(gòu)搭載功率計(jì)探頭直接對功率進(jìn)行探測。

然而，上述三種在線功率測量方法均只能實(shí)現(xiàn)功率的在線監(jiān)測，不能實(shí)現(xiàn)功率的反饋與校正。技術(shù)人員也曾嘗試過在上述三種在線功率測量方法的基礎(chǔ)上增加閉環(huán)調(diào)節(jié)控制進(jìn)行實(shí)時(shí)功率調(diào)節(jié)，不但未能有效解決激光穩(wěn)定性問題，反而造成了對激光泵浦源的永久性傷害。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決激光加工過程中激光功率的穩(wěn)定性問題，本發(fā)明提供了一種激光功率在線監(jiān)控方法和裝置。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種激光功率在線監(jiān)控方法，其特殊之處在于，包括步驟：

1)建立比對數(shù)據(jù)庫，所述比對數(shù)據(jù)庫包括不同的加工尺寸精度和各加工尺寸精度對應(yīng)的靠近激光加工端面處的激光功率范圍，具體方法為：

根據(jù)被加工工件的加工尺寸精度，通過工藝試驗(yàn)，確定對該加工尺寸精度產(chǎn)生影響的激光功率波動值的上限和下限，從而確定該加工尺寸精度所對應(yīng)的激光功率范圍；

2)從激光加工設(shè)備的匯聚鏡前端，即靠近激光加工端面處分出部分光能量；

3)實(shí)時(shí)監(jiān)測步驟2)所分出光能量的激光功率；

4)實(shí)時(shí)判斷：

根據(jù)當(dāng)前要求的加工尺寸精度，在步驟1)中的比對數(shù)據(jù)庫中查找對應(yīng)的激光功率范圍，若步驟3)測得的激光功率不在查找所得的激光功率范圍內(nèi)，則進(jìn)入步驟5)；若步驟3)測得的激光功率落在查找所得的激光功率范圍內(nèi)，則繼續(xù)按當(dāng)前激光功率進(jìn)行激光加工；

5)調(diào)整激光器功率，返回步驟3)。

進(jìn)一步地，步驟2)中是從激光加工端面處分出小于等于5％的光能量。

進(jìn)一步地，步驟3)是利用功率計(jì)實(shí)現(xiàn)的。

進(jìn)一步地，在進(jìn)行步驟5)的同時(shí)或者在步驟4)和步驟5)之間，向激光加工裝備的控制系統(tǒng)發(fā)送報(bào)警信號。

進(jìn)一步地，步驟5)中的激光器為飛秒或皮秒激光器。

本發(fā)明同時(shí)提供了一種實(shí)現(xiàn)上述任一激光功率在線監(jiān)控方法的激光功率在線監(jiān)控裝置，其特殊之處在于，包括：

比對數(shù)據(jù)庫，存儲有不同的加工尺寸精度和各加工尺寸精度對應(yīng)的激光功率范圍；