[發(fā)明專利]基于光學弱相干成像的激光焊接熔深信息監(jiān)測系統及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010945774.7
• 申請日: 2020-09-10
• 公開（公告）號: CN112247382A
• 公開（公告）日: 2021-01-22
• 發(fā)明（設計）人: 鄭增超;萬楚豪;王銳;王瑞;胡真;葉建軍;余勉
• 申請（專利權）人: 武漢光谷航天三江激光產業(yè)技術研究院有限公司
• 主分類號: B23K26/70
• 分類號: B23K26/70;B23K26/046;B23K26/03;G02B7/02;G02B7/182;G02B26/10;G02B15/14;G02B15/15
• 代理公司: 北京恒和頓知識產權代理有限公司 11014
• 代理人: 王福新

1.一種基于光學弱相干成像的激光焊接熔深信息監(jiān)測系統，包括依次呈光路連接的探測光源、光纖環(huán)形器及光纖耦合器，所述探測光源發(fā)射探測光傳輸至光纖環(huán)形器并從其端口輸出，輸入至所述光纖耦合器后分為兩束，分別作為探測光和參考光，其特征在于，還包括：

分別與所述光纖耦合器光路連接的參考臂和樣品臂，其中，所述樣品臂包括探測光準直鏡、調焦鏡組、掃描振鏡以及激光加工頭，所述探測光通過所述探測光準直鏡準直成平行光，通過所述調焦鏡組調節(jié)所述探測光的聚焦平面，并通過所述掃描振鏡發(fā)生偏轉持續(xù)準確并且快速地調整相對于工作激光束的測量點位置，并進入所述激光加工頭與加工激光同軸重疊，隨加工激光一起直達工件表面的小孔，在小孔底部正向反射后原路返回至所述光纖耦合器，形成探測臂回路；

所述參考光進入參考臂，經所述參考臂沿原光路耦合到參考光纖中，形成參考臂回路；

以及與所述光纖環(huán)形器連接的光譜分析單元和與光譜分析單元通信連接的數據處理單元，經參考臂回路返回的參考光和經樣品臂回路返回的探測光在光纖耦合器形成干涉信號，干涉信號經過光纖環(huán)形器輸出至光譜分析單元，所述光譜分析單元將干涉信號分解，傳輸至所述數據處理單元，分析處理得到激光加工區(qū)的深度信息，通過數據擬合形成與金相照片一致的熔深變化曲線，實現對激光焊過程實時監(jiān)測。

2.根據權利要求1所述的一種基于光學弱相干成像的激光焊接熔深信息監(jiān)測系統，其特征在于，所述調焦鏡組包括固定鏡和補償鏡；

所述補償鏡可在驅動裝置的作用下沿光路軸向平移，改變準直光束的發(fā)散角進而使得探測光聚焦平面相應的沿光路軸向方向平移。

3.根據權利要求1所述的一種基于光學弱相干成像的激光焊接熔深信息監(jiān)測系統，其特征在于，所述樣品臂包括：

探測光光纖接頭；

設于所述調焦鏡組和掃描振鏡之間的快門和濾光片。

4.根據權利要求1-3中任一項所述的一種基于光學弱相干成像的激光焊接熔深信息監(jiān)測系統，其特征在于，所述激光加工頭內部設置有合束鏡、聚焦鏡和保護鏡。

5.根據權利要求1-3中任一項所述的一種基于光學弱相干成像的激光焊接熔深信息監(jiān)測系統，其特征在于，所述參考臂包括：

參考光光纖接頭；

參考光準直鏡；

實現探測光束聚焦在反射鏡上，增大反射光耦合率的聚焦透鏡；

實現探測光的180°反射的反射鏡；

所述聚焦透鏡和平面反射鏡可在驅動裝置的作用下沿光路軸向平移，調整所述參考臂回路的光程，使之與所述樣品臂回路的光程相匹配。

6.根據權利要求5所述的一種基于光學弱相干成像的激光焊接熔深信息監(jiān)測系統，其特征在于，所述聚焦透鏡為雙膠合消色差透鏡或空氣隙消色差透鏡。

7.根據權利要求5所述的一種基于光學弱相干成像的激光焊接熔深信息監(jiān)測系統，其特征在于，所述反射鏡為平面反射鏡或球面反射鏡。

8.根據權利要求1-3中任一項所述的一種基于光學弱相干成像的激光焊接熔深信息監(jiān)測系統，其特征在于，所述光譜分析單元包括：

用于接收干涉信號的光譜信號接收模塊；

用于對所述干涉信號進行提取的信號提取模塊；

對提取的信號進行降噪處理的信號降噪模塊；

以及對所述信號進行處理的信號處理模塊。