[發明專利]檢測光學元件運行條件的方法、執行該方法的系統及設有該系統的激光處理機械

在審

• 申請號: 202011062186.5
• 申請日: 2020-09-30
• 公開（公告）號: CN112676695A
• 公開（公告）日: 2021-04-20
• 發明（設計）人: 毛里齊奧·斯貝蒂;達維德·甘多爾菲;馬蒂亞·瓦寧
• 申請（專利權）人: 艾迪奇股份公司
• 主分類號: B23K26/00
• 分類號: B23K26/00;B23K26/70
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 王富強

用于檢測激光處理材料的機械的處理頭(14)中沿著功率激光束(B)的傳播光路布置的至少一個光學元件(16)的運行條件的方法和系統，包括以下步驟：a)獲取指示以激光束(B)的波長與光路同軸反向傳播的光輻射的信號；b)獲取指示以近紅外的波長與光路同軸反向傳播的光輻射的信號；c)獲取指示由光學元件(16)發射的紅外光輻射的信號；d)獲取隨聲波射過光學元件(16)體積的渡越時間變化的信號或數據；e)計算紅外光輻射的歸一化信號；f)計算真實紅外光輻射信號；以及g)根據真實紅外光輻射信號、指示以近紅外波長反向傳播的光輻射的信號和指示以激光束(B)的波長反向傳播的光輻射的信號，計算指示光學元件(16)的運行條件的信號。

技術領域

本發明涉及激光處理材料，優選金屬材料，具體涉及激光處理材料、尤其是激光切削、鉆削或焊接所述材料的機械中的改進。

更具體而言，本發明涉及分別如權利要求1和15的前序部分所述的用于在處理材料、尤其是激光切削、鉆削或焊接所述材料的機械中檢測沿激光束的傳播路徑布置的光學元件的運行條件的方法和系統。

根據另一方面，本發明還涉及一種激光處理材料的機械，該機械包括用于檢測用于整形激光束的光路的至少一個光學元件的運行條件的系統。

背景技術

在下文的發明內容和權利要求中，術語“材料”以及優選實施例中的“金屬材料”是指任何制品，諸如無差別地具有閉合橫截面(例如中空圓形、矩形或正方形)或開放橫截面(例如扁平截面或L形、C形、U形截面)等的片材或細長型材。

在工業處理材料中，特別是在工業處理金屬片材和型材中，使用激光作為若干種應用的熱處理工具，這取決于激光束與處理材料的相互作用參數，特別是激光束在材料上的每入射體積的能量密度以及相互作用的時間間隔。

例如，通過在金屬材料上長時間(以秒為量級)引導低能量密度(以每平方毫米表面數十瓦為量級)，執行硬化過程，同時在相同的金屬材料上在飛秒或皮秒為量級的時間內引導高能量密度(以每平方毫米表面數十兆瓦為量級)，執行光蝕過程。在能量密度增高和處理時間縮短的中間范圍內，這些參數的控制允許執行焊接、切削、穿孔、雕刻、標記過程。

在包括鉆削和切削過程在內的許多過程中，必需在處理區域提供輔助氣流，激光束與材料發生相互作用，該區域具有推動熔體的機械功能或輔助燃燒的化學功能，或屏蔽處理區域周圍環境的技術功能。

在激光處理材料領域中，激光切削、鉆削和焊接是可由同一機械執行的過程，該機械適配成產生在材料的至少一個工作平面上具有預定橫向功率分布的高功率聚焦激光束，通常是功率密度為1至10000kW/mm²的激光束，并控制光束沿材料入射的方向和位置。可對材料執行的不同類型處理之間的差異基本上歸因于所用激光束的功率以及激光束與處理材料之間的相互作用時間。

根據現有技術的激光處理機械參見圖1和圖2，并例如參閱本申請的申請人在EP 3272 453中的描述。