[發(fā)明專利]一種集成自適應(yīng)OCT的激光焊接裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210818410.1
• 申請日: 2022-07-12
• 公開（公告）號: CN115008011B
• 公開（公告）日: 2023-05-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李鵬;俞晨陽
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號: B23K26/21
• 分類號: B23K26/21;B23K26/06;B23K26/064
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 林超

本發(fā)明公開了一種集成了自適應(yīng)OCT的激光焊接裝置。包括OCT結(jié)構(gòu)成像光路，用于激光焊接前的實時引導(dǎo)以及激光焊接后焊接面、焊縫位置處焊接質(zhì)量的及時檢測和評價；包括可電控的自適應(yīng)光學(xué)模塊，將進入激光焊接模塊前OCT光束光斑整形；包括視覺成像模塊，用于實時放大和獲取激光焊接樣品的表面信息；包括激光焊接模塊，利用二維振鏡使得高功率激光在樣品表面完成可控的大面積二維焊接。本發(fā)明在激光焊接的不同使用場景下，尤其是長焦距場鏡的焊接場景，通過自適應(yīng)模塊調(diào)節(jié)OCT樣品臂進入激光焊接模塊前光斑的直徑，有效地提高光斑數(shù)值孔徑，提高不同焊接場景下OCT系統(tǒng)的橫向分辨率，提升激光焊接前引導(dǎo)的準(zhǔn)確性，提升激光焊接后的焊接質(zhì)量評價有效性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及激光焊接和自適應(yīng)OCT成像技術(shù)領(lǐng)域的一種激光焊接裝置，具體涉及了一種集成自適應(yīng)OCT的激光焊接裝置。

背景技術(shù)

隨著高功率激光的快速發(fā)展，激光憑借其更高的強度、更小的熱影響區(qū)、更高的精度、更小的變形，以及其與不同金屬的兼容能力，使得激光焊接在制造業(yè)、汽車工業(yè)、微電子行業(yè)等得到了廣泛的應(yīng)用，當(dāng)然，市場的需求也對焊接精度提出了更高的要求，激光焊接的質(zhì)量檢測也變得尤為重要。

OCT作為一種非接觸、無損的光學(xué)工業(yè)檢測方式，以其獨特的深度成像能力，可以實時監(jiān)測激光焊接的深度位置，在激光焊接后的質(zhì)量檢測中發(fā)揮了重要作用。然而，在傳統(tǒng)的集成OCT的激光焊接裝置中，考慮到焊接過程中產(chǎn)生的飛濺物和激光模式的影響，激光焊接通常用的場鏡焦距較大且厚度較厚，導(dǎo)致OCT成像中橫向分辨率很差，且場鏡引入的較大的色散，也會導(dǎo)致OCT成像中軸向分辨率的下降，這會對OCT引導(dǎo)激光焊接和焊接后的質(zhì)量評價存在誤差。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，本發(fā)明提出了一種集成自適應(yīng)OCT的激光焊接裝置，該裝置解決了不同激光焊接場景下，OCT橫向分辨率低，軸向分辨率存在較大色散的問題，特別適用于長焦距場鏡的激光焊接應(yīng)用。

本發(fā)明的上述目的通過如下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

本發(fā)明包括OCT成像模塊、自適應(yīng)光學(xué)模塊、視覺成像模塊、激光焊接模塊和光學(xué)耦合模塊；OCT成像模塊中出射的樣品臂光束依次經(jīng)自適應(yīng)光學(xué)模塊、光學(xué)耦合模塊和激光焊接模塊后入射到待焊接樣品表面，樣品臂光束在待焊接樣品表面發(fā)生反射后沿原光路返回至OCT成像模塊中進行OCT掃描成像；視覺成像模塊發(fā)射的視覺成像光束經(jīng)光學(xué)耦合模塊和激光焊接模塊后入射到待焊接樣品表面，視覺成像光束在待焊接樣品表面發(fā)生反射后沿原光路返回至視覺成像模塊中進行視覺成像。

所述自適應(yīng)光學(xué)模塊包括使用雙透鏡或多個透鏡的擴束結(jié)構(gòu)。

所述自適應(yīng)光學(xué)模塊包括聚焦透鏡和電控自適應(yīng)光學(xué)透鏡；OCT成像模塊中出射的樣品臂光束沿光軸依次經(jīng)聚焦透鏡和電控自適應(yīng)光學(xué)透鏡后入射至光學(xué)耦合模塊。

所述激光焊接模塊包括激光光源、二向色鏡、激光焊接振鏡和激光焊接場鏡；

光學(xué)耦合模塊中出射的光束入射至二向色鏡處，經(jīng)二向色鏡透射后再入射至激光焊接振鏡，經(jīng)激光焊接振鏡反射后入射至激光焊接場鏡，再經(jīng)激光焊接場鏡透射后匯聚至待焊接樣品表面；激光光源的激光入射至二向色鏡，經(jīng)二向色鏡反射后再入射至激光焊接振鏡，經(jīng)激光焊接振鏡反射后再經(jīng)激光焊接場鏡透射后入射至待焊接樣品表面并對待焊接樣品表面進行焊接，激光焊接振鏡的調(diào)節(jié)，改變待焊接樣品的焊接位置。

所述的OCT成像模塊包括寬帶光源、光纖耦合器、偏振控制器、參考臂準(zhǔn)直器、參考臂聚焦透鏡、參考臂反射鏡、樣品臂準(zhǔn)直器、OCT掃描裝置、光譜儀準(zhǔn)直器、光譜儀反射式光柵、光譜儀聚焦透鏡和光譜儀相機；