[發明專利]激光加工頭、用于激光加工的檢測系統和檢測方法

在審

• 申請號: 202210893184.3
• 申請日: 2022-07-27
• 公開（公告）號: CN115178860A
• 公開（公告）日: 2022-10-14
• 發明（設計）人: 唐曄;郭震東;董小龍;王威
• 申請（專利權）人: 上海波刺自動化科技有限公司
• 主分類號: B23K26/064
• 分類號: B23K26/064;B23K26/03;B23K26/70;B23K26/38
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 侯穎媖;張鑫

1.一種激光加工頭，包括：

透鏡組件，用于將激光匯聚到加工表面；

噴嘴，所述匯聚的激光穿過該噴嘴到達所述加工表面；

分光鏡組件，設置在所述透鏡組件和所述噴嘴之間；以及

成像組件，包括視覺傳感器，

其中，熔池發出的輻射光穿過所述噴嘴由所述分光鏡組件匯聚到所述成像組件，所述視覺傳感器實時采集熔池圖像，并且

其中，基于所述實時采集的熔池圖像和噴嘴初始數據來確定噴嘴損傷度和對中偏移量中的至少一者是否超過閾值，所述噴嘴初始數據為每次更換噴嘴后對該更換的噴嘴進行標定而獲得的該更換的噴嘴在所采集熔池圖像中的相關數據。

2.如權利要求1所述的激光加工頭，進一步包括設置在所述分光鏡組件和所述噴嘴之間的保護鏡，用于防止飛濺的金屬熔渣損傷所述透鏡組件、所述分光鏡組件和所述成像組件。

3.如權利要求1或2所述的激光加工頭，其特征在于，所述成像組件相對于加工光束同軸成像。

4.如權利要求1或2所述的激光加工頭，其特征在于，所述分光鏡組件包括二向色鏡，用于將加工光束幾乎完全透射到所述噴嘴，同時將所述熔池發出的輻射光幾乎完全反射到所述成像組件。

5.一種用于激光加工的檢測系統，包括：

如權利要求1-4中任一項所述的激光加工頭；

數據處理單元；以及

控制單元，用于控制所述激光加工頭和所述數據處理單元，包括：

對所述噴嘴進行標定，以使所述數據處理單元基于所述視覺傳感器所采集到的熔池圖像獲得所述噴嘴初始數據；

控制所述數據處理單元基于所述視覺傳感器實時采集的熔池圖像和所述噴嘴初始數據來確定噴嘴損傷度和對中偏移量中的至少一者；和

當所述噴嘴損傷度和對中偏移量中的至少一者超過閾值時，發出報警。

6.如權利要求5所述的檢測系統，其特征在于，對所述噴嘴進行標定時，所述控制單元被進一步配置為：

使激光點射出光，以在加工表面上形成熔池；以及

控制所述視覺傳感器采集所形成熔池的圖像，并控制所述數據處理單元對該圖像進行篩選和處理以得到所述噴嘴初始數據。

7.如權利要求6所述的檢測系統，其特征在于，所述噴嘴初始數據包括噴嘴輪廓大小、噴嘴中心和噴嘴圓度。

8.如權利要求5所述的檢測系統，其特征在于，在確定噴嘴損傷度和對中偏移量中的至少一者的過程中，所述控制單元被進一步配置為：

控制所述視覺傳感器實時采集在激光加工過程中形成在加工表面上的熔池的圖像；

控制所述數據處理單元對所述實時采集的熔池的圖像進行篩選和處理以得到所述噴嘴的實時數據和所述熔池的實時數據；以及

控制所述數據處理單元基于所述噴嘴初始數據、所述噴嘴的實時數據和所述熔池的實時數據來確定噴嘴損傷度和對中偏移量中的至少一者。

9.如權利要求8所述的檢測系統，其特征在于，所述噴嘴的實時數據包括噴嘴輪廓大小、噴嘴中心和噴嘴圓度，所述熔池的實時數據包括熔池寬度和熔池中心。

10.如權利要求5至9中任一項所述的檢測系統，其特征在于，所述控制單元被進一步配置為：

從所述噴嘴吹出輔助氣體以防止飛濺的金屬熔渣損傷所述激光加工頭。

11.一種用于激光加工的檢測方法，包括如下步驟：

a)對激光加工頭的噴嘴進行標定，以獲得所述噴嘴在視覺傳感器所采集到的熔池圖像中的相關數據，并將該相關數據作為噴嘴初始數據；

b)基于所述視覺傳感器實時采集的熔池圖像和所述噴嘴初始數據來確定噴嘴損傷度和對中偏移量中的至少一者；以及

c)當所述噴嘴損傷度和對中偏移量中的至少一者超過閾值時，發出報警。