CN111360396A - 一种同轴测距激光加工头 - Google Patents

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白戎
王一
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Abstract

本发明一种同轴测距激光加工头，属于加工设备领域；包括传输光纤、激光准直镜筒、光纤连接组件、激光准直镜、加工激光光束、加工头主体、合束镜I、合束镜II、激光聚焦镜筒、激光聚焦镜、激光测距镜筒、窄带滤光片、激光测距仪、测距激光光束、主机、运动滑台、连接件、成像相机、成像镜筒、液晶显示屏；通过上述设计，在对零加工时，实现加工头与零件表面距离自动精确定位，取代手工测量与调节，有益于提高激光加工设备自动化程度，改进加工工艺稳定性。

Description

一种同轴测距激光加工头
技术领域
本发明属于加工设备领域，特别涉及到一种同轴测距激光加工头。
背景技术
激光自1960年诞生以来，已被广泛用于材料的焊接等加工应用。激光在材料加工中，当被聚焦镜片等光学***在材料表面聚焦为极小光斑时，优势在于：1)具有较高的功率密度，材料吸收后局部温度急剧上升，达到熔点或沸点，从而实现材料焊接；2)极小的光斑使材料表面仅尺寸较小的局部温度上升，从而获得较高的加工精度。要获得较好的加工效果，通常使被加工材料表面或特定深度保持在聚焦光学***焦点附近，因此在激光加工过程前，操作人员需要调整光学***即加工头的位置，使其与被加工表面之间距离为设定值。
传统的激光加工设备需要操作人员用尺测量距离并通过手工调节，每次更换零件或零件高度变化时需要重复操作，自动化程度较低，工艺稳定性差。
因此现有技术当中亟需要一种新型的技术方案来解决这些问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种可以在加工过程中通过激光定位进行精确加工的激光加工头。
一种同轴测距激光加工头，其特征是：包括传输光纤、激光准直镜筒、加工头主体、激光聚焦镜筒、激光测距镜筒、激光测距仪、测距激光光束、主机、运动滑台、连接件、成像相机、成像镜筒及液晶显示屏；
所述运动滑台通过连接件与加工头主体连接；
所述加工头主体上设置有激光准直镜筒、激光聚焦镜筒、激光测距镜筒及成像镜筒连接，且加工头主体的外壳上设置有与激光准直镜筒、激光聚焦镜筒、激光测距镜筒及成像镜筒相配合的圆形通孔，经过激光准直镜筒及激光测距镜筒的光线可以入射所述加工头主体内部；
其中激光准直镜筒通过光纤连接组件与传输光纤的一端连接，传输光纤另一端与加工激光器连接，加工激光器的加工激光光束入射到激光准直镜筒内部的激光准直镜上，加工激光光束在激光准直镜作用下成为准直光；
其中成像镜筒与成像相机连接；
其中激光聚焦镜筒内部设置有激光聚焦镜；
其中激光测距镜筒与激光测距仪连接，且激光测距镜筒内部设置有窄带滤光片，激光测距仪发出的测距激光光束可以直接穿过窄带滤光片入射到加工头主体内部；
所述加工头主体内部还设置有合束镜I及合束镜II；
其中合束镜I与加工激光光束成45°角，加工激光光束以45°照射到合束镜I表面会发生反射，所述测距激光光束与可见光以45°照射到合束镜I表面会直接透过；
其中合束镜II与测距激光光束成45°角，与所述合束镜I平行，测距激光光束以45°照射到合束镜II表面会发生反射，可见光照射到合束镜II表面会直接透过；
所述激光测距仪通过数据传输线与主机连接；
所述主机通过数据线分别与运动滑台及液晶显示屏连接。
所述传输光纤输出端可以为QBH、D80或SMA905型号的光纤输出头，光纤连接组件上设置有相配合的QBH、D80或SMA905连接座。
所述成像镜筒与成像相机的连接方式为螺纹连接。
所述连接件连接在运动滑台的运动滑块上。
所述加工激光光束为波长≥915nm的红外光。
所述测距激光光束为波长850nm的红外光。
所述合束镜I表面镀有对＞900nm光的以45°入射具有高反射率，对＜900nm光以45°入射反射率较低的介质膜。
所述合束镜II表面镀有对＞800nm光的以45°入射具有高反射率，对＜800nm光以45°入射反射率较低的介质膜。
所述梳理件上刷毛顶端到头发根部的距离为预留头发长度的三分之二。
通过上述设计方案，本申请可以带来如下有益效果：通过上述设计，在对零加工时，实现加工头与零件表面距离自动自动精确定位，取代手工测量与调节，有益于提高激光加工设备自动化程度，改进加工工艺稳定性。
附图说明
以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明：
图1为本发明的结构示意图。
图中：1-传输光纤、2-激光准直镜筒、201-光纤连接组件、202-激光准直镜、3-加工激光光束、4-加工头主体、401-合束镜I、402-合束镜II、5-激光聚焦镜筒、501-激光聚焦镜、6-激光测距镜筒、601-窄带滤光片、7-激光测距仪、8-测距激光光束、10-主机、12-运动滑台、13-连接件、14-成像相机、15-成像镜筒、16-液晶显示屏。
具体实施方式
如图所示，一种同轴测距激光加工头，其特征是：包括传输光纤1、激光准直镜筒2、加工头主体4、激光聚焦镜筒5、激光测距镜筒6、激光测距仪7、测距激光光束8、主机10、运动滑台12、连接件13、成像相机14、成像镜筒15及液晶显示屏16；
所述运动滑台12通过连接件13与加工头主体4连接；
所述加工头主体4上设置有激光准直镜筒2、激光聚焦镜筒5、激光测距镜筒6及成像镜筒15连接，且加工头主体4的外壳上设置有与激光准直镜筒2、激光聚焦镜筒5、激光测距镜筒6及成像镜筒15相配合的圆形通孔，经过激光准直镜筒2及激光测距镜筒6的光线可以入射所述加工头主体4内部；
其中激光准直镜筒2通过光纤连接组件201与传输光纤1的一端连接，传输光纤1另一端与加工激光器连接，加工激光器的加工激光光束3入射到激光准直镜筒2内部的激光准直镜202上，加工激光光束3在激光准直镜202作用下成为准直光；
其中成像镜筒15与成像相机14连接；
其中激光聚焦镜筒5内部设置有激光聚焦镜501；
其中激光测距镜筒6与激光测距仪7连接，且激光测距镜筒6内部设置有窄带滤光片601，激光测距仪7发出的测距激光光束8可以直接穿过窄带滤光片601入射到加工头主体4内部；
所述加工头主体4内部还设置有合束镜I401及合束镜II402；
其中合束镜I401与加工激光光束3成45°角，加工激光光束3以45°照射到合束镜I401表面会发生反射，所述测距激光光束8与可见光以45°照射到合束镜I401表面会直接透过；
其中合束镜II402与测距激光光束8成45°角，与所述合束镜I401平行，测距激光光束8以45°照射到合束镜II402表面会发生反射，可见光照射到合束镜II402表面会直接透过；
所述激光测距仪7通过数据传输线与主机10连接；
所述主机10通过数据线分别与运动滑台12及液晶显示屏16连接。
所述传输光纤1输出端可以为QBH、D80或SMA905型号的光纤输出头，光纤连接组件201上设置有相配合的QBH、D80或SMA905连接座。
所述成像镜筒15与成像相机14的连接方式为螺纹连接。
所述连接件13连接在运动滑台12的运动滑块上。
所述加工激光光束3为波长≥915nm的红外光。
所述测距激光光束8为波长850nm的红外光。
所述合束镜I401表面镀有对＞900nm光的以45°入射具有高反射率，对＜900nm光以45°入射反射率较低的介质膜。
所述合束镜II402表面镀有对＞800nm光的以45°入射具有高反射率，对＜800nm光以45°入射反射率较低的介质膜。
本申请的原理在于：
1)准直后的所述加工激光光束3照射到合束镜I401表面上以90°反射后，照射到所述激光聚焦镜501上，在激光聚焦镜501焦点位置聚焦形成小光斑。
2)所述测距激光光束8入射到加工头主体4中，再照射到合束镜II402表面上以90°反射后，再照射到合束镜I401上，透过合束镜I401，与加工激光光束3同轴传输，照射到加工零件表面，形成漫反射。根据光路可逆原理，部分反射光沿原路返回的测距激光返回到所述激光测距仪7。
3)所述激光测距仪7获得加工头主体4与被加工零件表面的距离数据，通过数据传输线传输给主机10。
4)所述主机10将激光测距仪7测得的数据通过导线传递给液晶显示屏16，液晶显示屏16显示出数据，且液晶显示屏16为触控屏。
5)所述主机10根据操作员设定的距离参数，通过数据线将控制信号传递给运动滑台12，使运动滑台12的运动滑块运动，通过连接件13控制加工头主体4运动，使加工零件表面与所述激光聚焦镜筒5内部的激光聚焦镜501距离为操作员设定值。
6)所述合束镜I401及合束镜II402都允许45°入射的可见光透过，使加工零件表面的图像可经过加工头主体4及成像镜筒15，聚焦到成像相机14成像原件上，实现对加工过程的可视化观察。

Claims (8)

1.一种同轴测距激光加工头，其特征是：包括传输光纤(1)、激光准直镜筒(2)、加工头主体(4)、激光聚焦镜筒(5)、激光测距镜筒(6)、激光测距仪(7)、测距激光光束(8)、主机(10)、运动滑台(12)、连接件(13)、成像相机(14)、成像镜筒(15)及液晶显示屏(16)；
所述运动滑台(12)通过连接件(13)与加工头主体(4)连接；
所述加工头主体(4)上设置有激光准直镜筒(2)、激光聚焦镜筒(5)、激光测距镜筒(6)及成像镜筒(15)连接，且加工头主体(4)的外壳上设置有与激光准直镜筒(2)、激光聚焦镜筒(5)、激光测距镜筒(6)及成像镜筒(15)相配合的圆形通孔，经过激光准直镜筒(2)及激光测距镜筒(6)的光线可以入射所述加工头主体(4)内部；
其中激光准直镜筒(2)通过光纤连接组件(201)与传输光纤(1)的一端连接，传输光纤(1)另一端与加工激光器连接，加工激光器的加工激光光束(3)入射到激光准直镜筒(2)内部的激光准直镜(202)上，加工激光光束(3)在激光准直镜(202)作用下成为准直光；
其中成像镜筒(15)与成像相机(14)连接；
其中激光聚焦镜筒(5)内部设置有激光聚焦镜(501)；
其中激光测距镜筒(6)与激光测距仪(7)连接，且激光测距镜筒(6)内部设置有窄带滤光片(601)，激光测距仪(7)发出的测距激光光束(8)可以直接穿过窄带滤光片(601)入射到加工头主体(4)内部；
所述加工头主体(4)内部还设置有合束镜I(401)及合束镜II(402)；
其中合束镜I(401)与加工激光光束(3)成45°角，加工激光光束(3)以45°照射到合束镜I(401)表面会发生反射，所述测距激光光束(8)与可见光以45°照射到合束镜I(401)表面会直接透过；
其中合束镜II(402)与测距激光光束(8)成45°角，与所述合束镜I(401)平行，测距激光光束(8)以45°照射到合束镜II(402)表面会发生反射，可见光照射到合束镜II(402)表面会直接透过；
所述激光测距仪(7)通过数据传输线与主机(10)连接；
所述主机(10)通过数据线分别与运动滑台(12)及液晶显示屏(16)连接。
2.根据权利要求1所述的一种同轴测距激光加工头，其特征是：所述传输光纤(1)输出端可以为QBH、D80或SMA905型号的光纤输出头，光纤连接组件(201)上设置有相配合的QBH、D80或SMA905连接座。
3.根据权利要求1所述的一种同轴测距激光加工头，其特征是：所述成像镜筒(15)与成像相机(14)的连接方式为螺纹连接。
4.根据权利要求1所述的一种同轴测距激光加工头，其特征是：所述连接件(13)连接在运动滑台(12)的运动滑块上。
5.根据权利要求1所述的一种同轴测距激光加工头，其特征是：所述加工激光光束(3)为波长≥915nm的红外光。
6.根据权利要求1所述的一种同轴测距激光加工头，其特征是：所述测距激光光束(8)为波长850nm的红外光。
7.根据权利要求1所述的一种同轴测距激光加工头，其特征是：所述合束镜I(401)表面镀有对＞900nm光的以45°入射具有高反射率，对＜900nm光以45°入射反射率较低的介质膜。
8.根据权利要求1所述的一种同轴测距激光加工头，其特征是：所述合束镜II(402)表面镀有对＞800nm光的以45°入射具有高反射率，对＜800nm光以45°入射反射率较低的介质膜。
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