CN109861063B - 一种激光器拷机装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及激光器技术领域，公开了一种激光器拷机装置，包括：激光入射座、保护镜套件和激光吸收组件；激光入射座的内部从第一端至第二端贯穿设置激光入射孔，激光器输出光缆的窗口在激光入射座的第一端***激光入射孔中且与激光入射孔同轴设置；激光入射座的第二端与激光吸收组件相连；保护镜套件包括垂直于激光入射孔设置的保护镜；在保护镜设置位置处，保护镜覆盖激光入射孔的截面且与激光入射座密封连接。本发明提供的一种激光器拷机装置，将窗口所在区域与外部环境进行密封隔离，为窗口镜提供较为清洁的工作环境，可以有效的防止外部的灰尘以及激光吸收组件挥发出来的粉尘及杂质，进入窗口所在区域造成输出光缆窗口的损坏。

Description

一种激光器拷机装置

技术领域

本发明涉及激光器技术领域，特别是涉及一种激光器拷机装置。

背景技术

高功率光纤激光器在出厂前，需模拟实际运行状态，进行长时间的整机老化筛选，以控制产品不良率，提高产品质量，这就是拷机装置的作用。因为高功率光纤激光器的拷机装置长期运行在高功率能量吸收状态，传统拷机装置的能量反射面和能量吸收面会存在较为严重的消耗和磨损，期间挥发出来的粉尘杂质，会造成高功率光纤激光器输出光缆头窗口的损坏。

因此，用传统的拷机装置对高功率光纤激光器拷机，会大幅增加产品的出厂成本，造成不必要的浪费。同时，传统的拷机装置仅具有一些简单的控制功能，如开关及报警功能，无法合理有效的模拟出实际状态下激光器的运行情况。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是提供一种激光器拷机装置，用于解决或部分解决传统的拷机装置容易造成激光器输出光缆头窗口损坏的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种激光器拷机装置，包括激光入射座，还包括：保护镜套件和激光吸收组件；所述激光入射座的内部从第一端至第二端贯穿设置激光入射孔，激光器输出光缆的窗口在所述激光入射座的第一端***所述激光入射孔中且与所述激光入射孔同轴设置；所述激光入射座的第二端与所述激光吸收组件相连；所述保护镜套件包括垂直于所述激光入射孔设置的保护镜；在所述保护镜设置位置处，所述保护镜覆盖所述激光入射孔的截面且与所述激光入射座密封连接。

在上述方案的基础上，所述激光吸收组件包括吸收体和锥面反射镜；所述吸收体呈两端开口的圆筒结构，所述吸收体的内表面设有发黑涂层，所述吸收体的截面面积大于所述激光入射孔的截面面积；所述吸收体的第一端与所述激光入射座的第二端可拆卸固定连接，所述锥面反射镜设置在所述吸收体的第二端内部、锥面朝向所述激光入射孔，所述锥面反射镜的底部连接一底板，所述底板与所述吸收体的第二端可拆卸密封连接。

在上述方案的基础上，所述锥面反射镜的锥面呈凹面结构；所述锥面反射镜与所述激光入射孔偏心设置。

在上述方案的基础上，所述激光吸收组件还包括外壳；所述外壳呈第一端开口的圆筒结构，所述外壳套设在所述吸收体的外侧且第一端与所述激光入射座的第二端或吸收体的第一端可拆卸连接；所述吸收体的外表面设置螺纹结构，所述外壳的内表面与所述螺纹结构接触，所述外壳和所述吸收体之间形成第一冷却水道；所述外壳的第二端的端面上设置进水口，所述外壳的第一端的侧壁上设置出水口；所述锥面反射镜的内部设有与所述第一冷却水道连通的锥形孔。

在上述方案的基础上，所述激光入射孔从所述激光入射座的第一端至第二端依次分为圆柱段和渐扩段，使得激光器发射的光线均能穿过所述激光入射孔；所述激光入射座的第一端在所述激光入射孔处设有第一光阑，所述激光入射座的第二端与所述激光吸收组件之间设有防反射光阑；所述防反射光阑的中间通孔与所述激光入射孔同轴设置且形状为渐扩形，与激光器发射的光线相适应。

在上述方案的基础上，所述保护镜套件还包括镜托和镜盖；所述镜托上设有阶梯孔，所述阶梯孔从所述镜托的一侧至另一侧分为依次相接且孔径逐渐减小的第一孔段、第二孔段和第三孔段；所述保护镜放置在所述第二孔段中，所述镜盖呈环形且在所述第一孔段内与所述第二孔段的端部可拆卸连接，所述镜盖和所述保护镜之间设有泛塞封；所述激光入射座上垂直所述激光入射孔设有开槽，所述镜托***开槽中使得所述保护镜垂直覆盖所述激光入射孔的截面，所述镜盖朝向所述窗口；在所述开槽中、所述镜托的表面与槽壁之间设置密封垫；所述镜托与所述激光入射座可拆卸连接。

在上述方案的基础上，还包括：激光器输出光缆的定位组件；所述定位组件包括光缆定位套；所述光缆定位套与所述激光入射座的第一端可拆卸连接，所述光缆定位套套设在所述激光器输出光缆靠近窗口端的外部且内部定位孔与所述激光入射孔同轴设置，所述定位孔的形状大小与所述激光器输出光缆靠近窗口端的外表面相适应。

在上述方案的基础上，所述定位组件还包括：夹持件和安装架；所述安装架与所述激光入射座的第一端固定连接，所述夹持件沿所述激光器输出光缆的长度方向可调设置在所述安装架上；所述夹持件呈V型、U型或Y型，用于夹持固定所述激光器输出光缆；所述夹持件的内表面设有柔性垫层。

在上述方案的基础上，所述光缆定位套的外表面设有散热翅片；所述光缆定位套上设有定位螺钉，所述定位螺钉沿垂直于所述激光器输出光缆的方向穿过所述光缆定位套与所述激光器输出光缆相抵；所述光缆定位套的表面和所述外壳的端面上分别设有热敏电阻；所述激光入射座的内部设有第二冷却水道。

在上述方案的基础上，还包括：激光探测器和探测孔；所述探测孔垂直于所述激光入射孔且在所述激光入射孔的一侧连通所述激光入射孔和所述激光入射座的外部，所述激光探测器设置在所述探测孔内。

(三)有益效果

本发明提供的一种激光器拷机装置，通过在窗口和激光吸收组件之间设置保护镜套件，将输出光缆的窗口所在区域与激光能量吸收区域隔离开来；通过保护镜与激光入射座的密封连接，将窗口所在区域与外部环境进行密封隔离，为窗口镜提供较为清洁的工作环境。在拷机的过程中，可以有效的防止外部的灰尘以及激光吸收组件的能量反射面和吸收面上拷机期间挥发出来的粉尘及杂质，进入窗口所在区域并被激光烧结在窗口上，造成输出光缆窗口的损坏。这样，只需要定期清洁或更换保护镜，就可以用保护镜的损耗，代替激光器输出光缆头的损耗，降低激光器的生产制造成本。

附图说明

图1为本发明实施例的一种激光器拷机装置的整体正视图；

图2为本发明实施例的一种激光器拷机装置的整体侧视图；

图3为本发明实施例的沿图1的A-A面的剖视示意图；

图4为本发明实施例的拷机装置的内部结构示意图；

图5为本发明实施例中锥面反射镜的示意图；

图6为本发明实施例中锥面反射镜与吸收体的连接示意图；

图7为本发明实施例的反射面和吸收面的示意图；

图8为本发明实施例中吸收体的第一示意图；

图9为本发明实施例中吸收体的第二示意图；

图10为本发明实施例的沿图3中B-B面的剖视示意图；

图11为本发明实施例的沿图3中C-C面的剖视示意图；

图12为本发明实施例中保护镜套件的结构拆解示意图。

附图标记说明：

1—激光器输出光缆； 2—夹持件； 3—安装架；

4—柔性垫层； 5—光缆定位套； 6—定位螺钉；

7—热敏电阻； 8—激光入射座； 9—光电传感器；

10—安装套； 11—镜托； 12—镜盖；

13—泛塞封； 14—保护镜； 15—密封垫；

16—第一密封圈； 17—防反射光阑； 18—吸收体；

19—锥面反射镜； 20—外壳； 21—第二密封圈；

22—第三密封圈； 23—控制柜； 24—电源转换电路板；

25—激光器信号采集及控制电路板； 27—报警器；

26—拷机装置信号采集及控制电路板； 28—通讯接口；

29—电源接口； 30—开关； 31—信号采集接口；

32—报警信号灯； 33—螺纹结构； 34—第一安装座；

35—进水口； 36—出水口； 37—激光入射孔；

38—底板。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明实施例提供一种激光器拷机装置，参考图3和图4，该拷机装置包括：激光入射座8、保护镜套件和激光吸收组件。激光入射座8的内部从第一端至第二端贯穿设置激光入射孔37。激光器输出光缆1的窗口在激光入射座8的第一端***激光入射孔37中且与激光入射孔37同轴设置。激光入射座8的第二端与激光吸收组件相连。保护镜套件包括垂直于激光入射孔37设置的保护镜14。在保护镜14设置位置处，保护镜14覆盖激光入射孔37的截面且与激光入射座8密封连接。

本实施例提供的一种激光器拷机装置用于在激光器出厂前进行整机老化筛选，可适用于高功率光纤激光器。激光器具有输出光缆，输出光缆用于传输激光光线。输出光缆输出激光的一端为窗口。窗口***在激光入射座8内部的激光入射孔37的第一端内部。使得激光沿着激光入射孔37传输。激光会穿过激光入射孔37的第二端至激光吸收组件中。激光吸收组件对激光能量进行吸收消耗。

设置保护镜14与激光入射孔37垂直，即保护镜14与激光传输方向垂直。保护镜14位于激光传输方向上，且在保护镜14设置位置处，保护镜14可覆盖窗口发出的所有激光，即窗口发出的激光必须经过保护镜14。保护镜14设置在激光入射座8内部，即位于窗口和激光吸收组件之间，将窗口与激光吸收组件分隔开。通过保护镜14与激光入射座8的密封连接，可在窗口和激光吸收组件之间形成密封分隔的作用。

本实施例提供的一种激光器拷机装置，通过在窗口和激光吸收组件之间设置保护镜套件，将输出光缆的窗口所在区域与激光能量吸收区域隔离开来；通过保护镜14与激光入射座8的密封连接，将窗口所在区域与外部环境进行密封隔离，为窗口镜提供较为清洁的工作环境。这样在拷机的过程中，可以有效的防止外部的灰尘，以及激光吸收组件的能量反射面和吸收面上拷机期间挥发出来的粉尘及杂质，进入窗口所在区域并被激光烧结在窗口上，造成输出光缆窗口的损坏。这样，只需要定期清洁或更换保护镜14，就可以用保护镜14的损耗，代替激光器输出光缆1窗口的损耗，降低激光器的生产制造成本。

进一步地，保护镜14可为透镜，可根据穿透激光的波长以及激光功率的大小进行选择。

在上述实施例的基础上，进一步地，参考图3和图4，激光吸收组件包括吸收体18和锥面反射镜19。吸收体18呈两端开口的圆筒结构，内壁为圆柱面。吸收体18的内表面发黑处理，用于吸收激光消耗能量。吸收体18的截面面积大于激光入射孔37的截面面积。吸收体18的第一端与激光入射座8的第二端可拆卸固定连接。

参考图5和图6，锥面反射镜19设置在吸收体18的第二端内部、锥面朝向激光入射孔37。锥面反射镜19的底部连接一底板38，底板38与吸收体18的第二端可拆卸密封连接。锥面反射镜19采用铝合金或无氧铜材质。锥面做镜面处理，对激光进行反射。底板38可与吸收体18的第二端端面处连接，也可在吸收体18的第二端与吸收体18的内侧壁连接。可在底板38与吸收体18之间设置第三密封圈22进行密封连接，第三密封圈22可为O型密封圈。

在上述实施例的基础上，进一步地，参考图5，锥面反射镜19的锥面呈凹面结构，即锥面朝向锥面反射镜19的内部凹陷。锥面反射镜19与激光入射孔37偏心设置。锥面反射镜19的锥面与径向剖面的相交线呈内凹圆弧形状。

锥面反射镜19的轴线与入射光不同轴，即与激光入射孔37不同轴；但锥面反射镜19的轴线与激光入射孔37的轴线平行，有微小的偏心距离。锥面反射镜19的轴线与入射光之间的偏心，可避免入射光在锥面反射镜19尖点处的原路反射。锥面反射镜19的轴线与吸收体18内圆柱面同轴。

参考图3、图4和图7，激光入射座8的第一端在激光入射孔37处设有第一光阑。激光入射座8的第二端与激光吸收组件之间设有防反射光阑17。防反射光阑17的中间通孔与激光入射孔37同轴设置且形状为渐扩形，与激光器发射的光线相适应。

防反射光阑17安装在激光入射座8的后部，一侧与激光入射座8的第二端端面连接，另一侧与吸收体18连接。其通孔与入射光同轴，且通孔结构根据入射光的发散角δ成喇叭口扩散状。且通孔处的壁面S₄及朝向吸收体18的面S₃做镜面处理，用作反射面来反射外行的光束。朝向吸收体18的面即与吸收体18连接的侧面。防反射光阑17内部设计有冷却水道，用于冷却其反射面S₃和S₄。

锥面反射镜19的整体呈锥体结构，正面为锥面朝向激光入射孔37，为反射面。锥面反射镜19的锥面反射面S₁、吸收体18的圆柱内壁吸收面S₂以及防反射光阑17朝向吸收体18的面S₃及中间通孔处的壁面S₄，形成了一个圆柱形的前后反射，中间吸收能量的吸收内腔，入射激光在其内来回震荡反射吸收。

由于入射激光形成回震荡反射吸收的重要条件就是锥面反射镜19的锥角θ比激光发散角δ大90°以上。同时，相同条件下，锥面反射镜19的锥角θ越小，入射激光在吸收体18的圆柱内壁吸收面S₂长度方向上单次来回震荡吸收时，可反射次数越多，即能量吸收次数越多、速度越快。而锥面反射镜19的锥面反射面S₁的凹面结构即内凹圆弧形状相对于直线形状，入射激光的边缘光束，在锥面反射镜19的锥面反射面S₁上仅反射一次时，锥面反射镜19的锥角θ更小，即锥面反射镜19的锥角θ相同时，锥面反射镜19的内凹圆弧形状相对于直线形状，入射激光的中心光束在吸收体18长度方向上单次来回震荡吸收时，可反射次数更多。

另外，锥面反射镜19的内凹圆弧形状还可以使入射激光的边缘光束的第一次吸收点与中心光束的第一次吸收点，在吸收体18的圆柱内壁吸收面S₂长度方向上分布的更长，即二者间隔距离更大，从而使总光束的第一次吸收点的能量分布更加均匀，同时由于激光光束的高斯分布，边缘光束量相对于中心光束的能密度更小，边缘光束的第一次吸收点离防反射光阑17的距离较近的情况也可以接受。

采用合理锥面反射镜19的锥面反射面S₁的内凹圆弧形状，配合合理的圆锥镜锥角θ，能达到在一次来回震荡反射吸收过程中，锥面反射镜19的锥面反射面S₁和防反射光阑17的反射面面S₃、S₄仅反射一次，而吸收体18的吸收面S₂上尽可能多的反射吸收次数的，以及更均匀的第一次能量吸收分布的目的，从而达到较高的能量吸收效率。

在上述实施例的基础上，进一步地，激光吸收组件还包括外壳20。外壳20呈第一端开口的圆筒结构，外壳20套设在吸收体18的外侧且第一端与激光入射座8的第二端或吸收体18的第一端可拆卸连接。吸收体18的外表面设置螺纹结构33。外壳20的内表面与螺纹结构33接触，外壳20与吸收体18之间形成第一冷却水道。外壳20的第二端的端面上设置进水口35，外壳20的第一端的侧壁上设置出水口36。锥面反射镜19的内部设有与第一冷却水道连通的锥形孔。

吸收体18的外壁为螺纹结构33，根据所需消耗能量大小，做单螺纹、双螺纹或三螺纹结构；结合螺纹的截面形状，与外壳20内壁配合，形成螺旋结构的单水道、双水道或三水道结构。锥面反射镜19背面为锥形沉孔构造，即锥面反射镜19内部设有锥形孔，该锥形孔贯穿底板38与外壳20内部的第一冷却水道连通。锥形孔的形状与锥面反射镜19的形状一致，便于冷却水在锥形孔中对反射面进行冷却。

参考图10和图11，外壳20上设置的进水口35和出水口36的设置位置与吸收体18外壁螺纹的旋转方向保持一致。可沿第一冷却水道中水流方向在外壳20的第二端设置两个进水口35，在外壳20的第一端设置两个出水口36。进水口35和出水口36处可利用弯头快插与外部管道连接。

参考图6、图8和图9，吸收体18的第一端可设置截面大于吸收体18截面尺寸的第一安装座34，通过第一安装座34与激光入射座8或防反射光阑17可拆卸连接。外壳20可在吸收体18的第一端处与第一安装座34螺纹连接，在连接处可设置第二密封圈21密封，第二密封圈21为O型密封圈。

使用外壳20的内壁和吸收体18的螺纹外壁及锥面反射镜19背面锥形沉孔外壁组成了吸收体18第一冷却水道。冷却水由外壳20后部进水口35进入，先在锥面反射镜19背面锥形沉孔处形成旋转涡流，冷却锥面反射镜19。再旋转进入同向的吸收体18外壁的第一冷却水道，带走吸收体18吸收的能量。最后由前部出水口36流出。整体水道水流呈螺旋状，与吸收体18外壁螺纹的旋转方向一致。第一冷却水道既可保证整个吸收体18和锥面反射镜19都处于被冷却水浸泡的状态，又可保证水道中每一处的冷却水都处于高速流动的状态，最大限度的保证了激光吸收组件的散热能力。

在上述实施例的基础上，进一步地，参考图3、图4和图7，激光入射孔37从激光入射座8的第一端至第二端依次分为圆柱段和渐扩段，使得激光器发射的光线均能穿过激光入射孔37。

在上述实施例的基础上，进一步地，参考图12，保护镜套件还包括镜托11和镜盖12。镜托11上设有阶梯孔，阶梯孔从镜托11的一侧至另一侧分为依次相接且孔径逐渐减小的第一孔段、第二孔段和第三孔段。保护镜14放置在第二孔段中，镜盖12呈环形且在第一孔段内与第二孔段的端部可拆卸连接，镜盖12和保护镜14之间设有泛塞封13。激光入射座8上垂直激光入射孔37设有开槽。镜托11***开槽中使得保护镜14垂直覆盖激光入射孔37的截面，镜盖12朝向窗口。在开槽中、镜托11的表面与槽壁之间设置密封垫15。镜托11与激光入射座8可拆卸连接。

保护镜套件中，镜盖12安装在镜托11的迎光面，泛塞封13设置在镜盖12和保护镜14之间，泛塞封13受压变形，按压保护镜14贴在镜托11上的保护镜14安装沉孔即阶梯孔处。镜盖12的端面与镜托11的表面平齐，便于与镜托11一体***激光入射座8上的开槽中。

开槽沿垂直于激光入射孔37的方向应从激光入射座8的表面穿过激光入射孔37，使得保护镜14覆盖激光入射孔37的截面。镜托11的一端***开槽中，另一端可设置第二安装座，第二安装座可与激光入射座8的表面螺纹连接。第二安装座与激光入射座8的表面接触处同样可设置密封垫15。密封垫15可为泡沫密封垫。泡沫密封垫15设置在镜托11与激光入射座8的安装面处。

保护镜套件可设置在窗口与吸收体18组件之间的任何位置，以能起到将窗口密封隔离为目的。进一步地，在保护镜套件设置在激光入射座8的第二端时，镜托11的后侧面会与防反射光阑17接触，此时，可在镜托11和防反射光阑17之间的接触面上设置第一密封圈16密封，第一密封圈16可为O型密封圈进行。

在上述实施例的基础上，进一步地，参考图1，一种激光器拷机装置还包括：激光器输出光缆1的定位组件；定位组件包括光缆定位套5、夹持件2和安装架3。光缆定位套5与激光入射座8的第一端可拆卸连接。光缆定位套5套设在输出光缆靠近窗口端的外部且内部定位孔与激光入射孔37同轴设置。定位孔的形状大小与激光器输出光缆1靠近窗口端的外表面相适应。安装架3与激光入射座8的第一端固定连接，夹持件2沿激光器输出光缆1的长度方向可调设置在安装架3上。夹持件2呈V型、U型或Y型，用于夹持固定输出光缆。夹持件2的内表面设有柔性垫层4。

光缆定位套5根据输出光缆种类进行设计，对应QD、QBH等不同的输出光缆进行更换。同时夹持件2也根据输出光缆种类进行设计，并在夹持安装架3上进行前后位置的调节，以方便夹紧固定不同的输出光缆。夹持件2的夹紧处设置夹持海绵垫。

在上述实施例的基础上，进一步地，光缆定位套5的外表面设有散热翅片。光缆定位套5上设有定位螺钉6，定位螺钉6沿垂直于输出光缆的方向穿过光缆定位套5与输出光缆相抵。光缆定位套5的表面和外壳20的端面上分别设有热敏电阻7。激光入射座8的第一端内部以及镜托11内部保护镜14的四周分别设有第二冷却水道。

在上述实施例的基础上，进一步地，一种激光器拷机装置还包括：激光探测器和探测孔；探测孔垂直于激光入射孔37且在激光入射孔37的一侧连通激光入射孔37和激光入射座8的外部，激光探测器设置在探测孔内。

光缆定位套5的设计定位方式，根据激光器输出光缆1即窗口端的不同种类，与激光器输出光缆1的设计定位原理及位置保持一致。即通过光缆定位套5的***口的特殊形状及限位设计，保证激光器输出光缆1的位置。同时，通过安装在输出光缆定位套5上的定位螺钉6，对激光器输出光缆1头的位置进行微调，从而完成激光器输出光缆1头的整体定位。即光缆定位套5套在输出光缆头的外侧，对输出光缆头的径向进行定位。设置定位螺钉6对输出光缆头的轴线即激光发射方向进行定位。

为防止定位松动，在完成激光器输出光缆1的定位后，使用安装在夹持安装架3上的V形夹持，夹紧激光器输出光缆1的尾部。并使用夹持海绵垫，置于V形夹持和激光器输出光缆1之间，在防止激光器输出光缆1定位松动的同时，不会因过约束，对其定位产生影响。

光缆定位套5的外圆柱面上设计了散热翅片，通过散热翅片对安装在光缆定位套5内部的输出光缆进行辅助散热。因为激光器输出光缆1与光缆定位套5之间的配合接触，激光器输出光缆1的热量会传导至光缆定位套5上，并通过该散热翅片散热，从而达到辅助激光器输出光缆1散热的作用。并且，光缆定位套5的侧面安装了热敏电阻7，用来测量监控激光器输出光缆1的温度，并反馈给拷机控制组件，作为智能拷机控制的参考条件。

激光入射孔37与光缆定位套5保持同轴，即与入射光保持同轴。且激光入射孔37的前部结构即第一端处设有小口径第一光阑，尾部结构即靠近第二端处根据入射光的发散角成喇叭口扩散状。激光入射座8侧面安装激光探测器的激光探测孔与激光入射孔37的中部区域垂直贯通。激光入射孔37后部的保护镜14安装沉台处安装有保护镜14套件，其保护镜14中心轴与激光入射座8的激光入射孔37保持同轴。

激光入射座8内部设计有第二冷却水道，为前部的光缆定位套5及内部的保护镜套件提供辅助冷却，同时隔绝后部的能量吸收组件传导过来的热量。镜托11上设计有第二冷却水道，为安装其中的保护镜14提供冷却。防反射光阑17上也可设计冷却水道，用于冷却其反射面。外壳20后部安装有热敏电阻7，以测量监控该拷机装置锥面反射镜19后部冷却水的温度，并反馈给拷机控制组件，作为智能拷机控制的参考条件。

在上述实施例的基础上，进一步地，参考图1和图2，一种激光机拷机装置还包括：控制柜23；控制柜23表面设有电源接口29、开关30、控制面板和报警器27，控制柜23内部设有控制器和通讯器件，控制器分别与电源接口29、开关30、控制面板、报警器27、激光器、通讯器件、热敏电阻7和激光探测器相连。

控制柜23为拷机装置的控制组件。电源接口29用于接通外界电源。开关30可控制整个拷机装置的启闭。控制器可包括用于将电源转换为可用电源的电源转换电路板24、用于综合智能控制激光器运行的激光器信号采集及控制电路板25以及用于综合智能控制拷机装置的拷机装置信号采集及控制电路板26。通讯器件可为设置在控制柜23表面的通讯接口28或者可为无线通讯模块。通讯接口28可分为上位机通讯接口和激光器通讯接口。无线通讯模块同样可分为上位机通讯模块和激光器通讯模块。

在控制柜23的表面设置控制面板，可为功能面板，可通过控制面板手动对拷机装置进行控制调节。控制柜23的表面还设置有信号采集接口31和报警信号灯32。信号采集接口31可与激光探测器。热敏组件7等信号采集单元相连，获得信号并反馈给控制器。

激光器信号采集及控制电路板25可通过激光器通讯接口28与激光器相连；激光器信号采集及控制电路板25与拷机装置信号采集及控制电路板26相连；拷机装置信号采集及控制电路板26通过上位机通讯接口28与上位机相连，便于通过上位机对激光器的运行进行控制。其中拷机装置信号采集及控制电路板26具有模拟CNC的功能。该电路板的芯片内部的程序可以模拟真实的CNC机床正常工作，如穿孔作业、切割作业、焊接作业等情况下，机床给激光器发出的各种工作指令。这些工作指令落实到激光器上即为激光的开/关信号、出光的连续/脉冲模式信号、脉冲的频率值、脉冲的占空比值、以及出光功率的大小值的配比组合。

可以选取最常用的几种配比情况，编写成循环运行的程序形成不同的激光器运行模式，同时在此过程中监测采集激光器和拷机装置的实时状态信号，并进行有效的预警和报警，并控制激光器的状态，从而完成模拟CNC的功能。再加上原有的低功率和高功率拷机，形成更加贴合实际、更加有效的拷机过程。可通过上位机对激光器的具体运行模式进行调控，也可通过控制面板对激光器具体的运行模式进行选择控制。

在上述实施例的基础上，进一步地，一种高功率光纤激光器用拷机装置，整体基本为铝合金材质，包括输出光缆定位及夹紧组件、激光入射及隔离组件、激光能量吸收组件以及拷机控制组件四个部分。输出光缆定位及夹紧组件包括V形夹持，夹持安装架3和光缆定位套5。激光入射及隔离组件安装在输出光缆定位及夹紧组件后部，包括激光入射座8，激光探测器和保护镜套件。

光缆定位套5和夹持安装架3都安装在激光入射座8的前端面上。光缆定位套5与激光入射座8之间采用孔轴配合定位，确保激光入射座8的激光入射孔37与光缆定位套5保持同轴，即与激光器输出光缆1头的入射光轴保持同轴。同时，激光入射座8的激光入射孔37的前部结构设有小口径光阑，尾部结构根据入射光的发散角δ，成喇叭口扩散状。

激光探测器由光电传感器9及光电传感器安装套10组成，安装在激光入射座8侧面的探测孔上。当激光器输出光缆1头出光时，光电传感器9可以探测到逸散出来的光，并反馈给拷机控制组件，作为智能拷机控制的参考条件。

保护镜套件由镜托11、保护镜14、泛塞封13及镜盖12组成，安装在激光入射座8的后部；通过镜盖12和保护镜14中间的泛塞封13的变形，压紧保护镜14贴在镜托11的保护镜14安装阶梯孔内，利用镜托11的第二冷却水道，对保护镜14进行冷却。

激光能量吸收组件安装在激光入射及隔离组件后部，包括防反射光阑17，吸收体18，锥面反射镜19及外壳20。防反射光阑17安装在外壳20前部。吸收体18安装在外壳20内部。锥面反射镜19安装在吸收体18后部。

拷机控制组件安装在激光能量吸收组件上部，由控制柜23组成。控制柜23内部安装有电源转换电路板24，激光器信号采集及控制电路板25，拷机装置信号采集及控制电路板26；及安装在控制柜23表面的电源接口29与开关30，上位机通讯接口28，激光器通讯接口28，拷机装置信号采集接口31，报警信号灯32，报警蜂鸣器。拷机控制组件具有监测激光器状态信号、监测拷机装置状态信号，控制激光器，上位机在线控制，及模拟CNC的功能。

本实施例的目的在于克服现有传统拷机装置存在的缺陷，提供一种可以有效减少拷机过程中输出光缆窗口损坏情况，并模拟实际情况下激光器运行状态，进行智能控制的新型高功率光纤激光器用拷机装置。

该拷机装置使用配合不同输出光缆设计的输出光缆定位套5，可以利用输出光缆上的防尘盖，按压在输出光缆保护套端面上，将输出光缆窗口所在区域与外部环境隔离开来。设置拷机控制组件具有的模拟CNC的功能，在激光器上即为激光的开/关信号、出光的连续/脉冲模式信号、脉冲的频率值、脉冲的占空比值、以及出光功率的大小值的配比组合。

拷机装置工作时，激光器的输出光缆头及窗口所在的区域，依靠光缆定位套5和激光器输出光缆1头上的防尘盖之间的配合密封、镜盖12和保护镜14间的泛塞封13的密封作用、安装在镜托11与防反射光阑17之间的O圈安装槽内的O型密封圈的密封作用、以及安装在镜托11沉台中的泡沫密封垫15的密封作用，将激光器输出光缆1头所在的区域与后部能量吸收区域以及外部区域隔绝开来，为输出光缆窗口镜提供较为清洁的工作环境。

在拷机的过程中，可以有效的防止外部的灰尘，以及拷机装置的能量反射面和吸收面上拷机期间挥发出来的粉尘及杂质，进入输出光缆窗口所在区域，并被激光烧结在输出光缆窗口上，造成输出光缆窗口的损坏。这样，只需要定期清洁或更换保护镜14，就可以利用保护镜14的损耗，代替激光器输出光缆头的损耗，降低激光器的生产制造成本。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种激光器拷机装置，包括激光入射座，其特征在于，还包括：保护镜套件和激光吸收组件；所述激光入射座的内部从第一端至第二端贯穿设置激光入射孔，激光器输出光缆的窗口在所述激光入射座的第一端***所述激光入射孔中且与所述激光入射孔同轴设置；

所述激光入射座的第二端与所述激光吸收组件相连；

所述保护镜套件包括垂直于所述激光入射孔设置的保护镜；在所述保护镜设置位置处，所述保护镜覆盖所述激光入射孔的截面且与所述激光入射座密封连接。

2.根据权利要求1所述的激光器拷机装置，其特征在于，所述激光吸收组件包括吸收体和锥面反射镜；所述吸收体呈两端开口的圆筒结构，所述吸收体的内表面设有发黑涂层，所述吸收体的截面面积大于所述激光入射孔的截面面积；

所述吸收体的第一端与所述激光入射座的第二端可拆卸固定连接，所述锥面反射镜设置在所述吸收体的第二端内部、锥面朝向所述激光入射孔，所述锥面反射镜的底部连接一底板，所述底板与所述吸收体的第二端可拆卸密封连接。

3.根据权利要求2所述的激光器拷机装置，其特征在于，所述锥面反射镜的锥面呈凹面结构；所述锥面反射镜与所述激光入射孔偏心设置。

4.根据权利要求2所述的激光器拷机装置，其特征在于，所述激光吸收组件还包括外壳；所述外壳呈第一端开口的圆筒结构，所述外壳套设在所述吸收体的外侧且第一端与所述激光入射座的第二端或吸收体的第一端可拆卸连接；

所述吸收体的外表面设置螺纹结构，所述外壳的内表面与所述螺纹结构接触，所述外壳和所述吸收体之间形成第一冷却水道；所述外壳的第二端的端面上设置进水口，所述外壳的第一端的侧壁上设置出水口；

所述锥面反射镜的内部设有与所述第一冷却水道连通的锥形孔。

5.根据权利要求1至4任一所述的激光器拷机装置，其特征在于，所述激光入射孔从所述激光入射座的第一端至第二端依次分为圆柱段和渐扩段，使得激光器发射的光线均能穿过所述激光入射孔；

所述激光入射座的第一端在所述激光入射孔处设有第一光阑，所述激光入射座的第二端与所述激光吸收组件之间设有防反射光阑；

所述防反射光阑的中间通孔与所述激光入射孔同轴设置且形状为渐扩形，与激光器发射的光线相适应。

6.根据权利要求1至4任一所述的激光器拷机装置，其特征在于，所述保护镜套件还包括镜托和镜盖；所述镜托上设有阶梯孔，所述阶梯孔从所述镜托的一侧至另一侧分为依次相接且孔径逐渐减小的第一孔段、第二孔段和第三孔段；

所述保护镜放置在所述第二孔段中，所述镜盖呈环形且在所述第一孔段内与所述第二孔段的端部可拆卸连接，所述镜盖和所述保护镜之间设有泛塞封；

所述激光入射座上垂直所述激光入射孔设有开槽，所述镜托***开槽中使得所述保护镜垂直覆盖所述激光入射孔的截面，所述镜盖朝向所述窗口；在所述开槽中、所述镜托的表面与槽壁之间设置密封垫；所述镜托与所述激光入射座可拆卸连接。

7.根据权利要求4所述的激光器拷机装置，其特征在于，还包括：激光器输出光缆的定位组件；所述定位组件包括光缆定位套；所述光缆定位套与所述激光入射座的第一端可拆卸连接，所述光缆定位套套设在所述激光器输出光缆靠近窗口端的外部且内部定位孔与所述激光入射孔同轴设置，所述定位孔的形状大小与所述激光器输出光缆靠近窗口端的外表面相适应。

8.根据权利要求7所述的激光器拷机装置，其特征在于，所述定位组件还包括：夹持件和安装架；所述安装架与所述激光入射座的第一端固定连接，所述夹持件沿所述激光器输出光缆的长度方向可调设置在所述安装架上；所述夹持件呈V型、U型或Y型，用于夹持固定所述激光器输出光缆；所述夹持件的内表面设有柔性垫层。

9.根据权利要求7所述的激光器拷机装置，其特征在于，所述光缆定位套的外表面设有散热翅片；

所述光缆定位套上设有定位螺钉，所述定位螺钉沿垂直于所述激光器输出光缆的方向穿过所述光缆定位套与所述激光器输出光缆相抵；

所述光缆定位套的表面和所述外壳的端面上分别设有热敏电阻；

所述激光入射座的内部设有第二冷却水道。

10.根据权利要求1至4任一所述的激光器拷机装置，其特征在于，还包括：激光探测器和探测孔；所述探测孔垂直于所述激光入射孔且在所述激光入射孔的一侧连通所述激光入射孔和所述激光入射座的外部，所述激光探测器设置在所述探测孔内。