【技术实现步骤摘要】
同轴实时检测的振镜扫描激光加工方法及装置
本专利技术属于激光加工
,具体涉及一种同轴实时检测的振镜扫描激光加工方法及装置。
技术介绍
使用激光技术进行的检测具有快速性、非接触和非破坏性等特点,因此三维成像激光雷达使用在现代城市三维建模、数字水利、森林探测等领域,扩大了现代工农业生产、医学和生命科学、海洋开发等的应用,产生了可观的经济效益。目前存在多种光学三维获取技术,按照获取的过程可将他们分为两大类别:实体轮廓描述和光场捕获。实体轮廓描述技术又分为脉冲飞行时间法、相位测距法、三角测量法和条纹管法等多种方法。脉冲飞行时间法基于激光脉冲测距的方式获取像素点距离值,通过对目标表面轮廓的横向像素划分进行离散采样,分别获取各像素的角度-角度-距离信息对其空间位置进行确定,所有测量像素点组合在一起构成的点云便可以对目标外形轮廓进行描述。相位测距法是将距离测量方式替换为相位测距,通过将激光信号调制上连续的正弦信号进行探测,反射的回波信号根据目标距离加载上相位延迟,再经过和本地振荡进行比对鉴相得到2π内的相位差,通过改变调制频率多次测量,可以计算出整数相位,从而获取目标真实位置,实现扫描式三维获取。三角测量法是基于三角测距的三维获取方式,是目前近场测量中最主流的技术,也是各种技术中商用产品最成熟的一种。三角测量法的基本原理为:设A为待测物体表面,激光束照射物体后反射形成光点,通过成像光学透镜,物体表面上的光点成像在探测器的位置B处。当物体表面在光束方向发生位置移动后,光点由A点变为A’点,它经由同一光学透镜成像位置相应变为B’。由于这两个变化是一一对应的,根据系统的 ...
【技术保护点】
一种同轴实时检测的振镜扫描激光加工方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤1:配置好波长为λ1的加工激光束L1、波长为λ2的检测激光束L2、透反镜M1和振镜扫描聚焦系统的空间方位,所述检测激光束L2与加工激光束L1垂直;λ1≠λ2;所述振镜扫描聚焦系统包括振镜系统M2和聚焦物镜M3;使得由加工用激光器输出的波长为λ1的加工激光束L1入射至与其相对45度方位设置的透反镜M1,经透反镜M1透射或反射后水平入射至振镜扫描聚焦系统,经振镜扫描聚焦系统反射后,垂直输出聚焦在工件表面;同时使得由高精度激光位移传感器输出的波长为λ2的检测激光束L2入射至与其相对45度方位设置的透反镜M1,经透反镜M1反射或透射后水平入射至振镜扫描聚焦系统,经振镜扫描聚焦系统反射后,垂直输出聚焦在工件表面;经透反镜M1透射或反射的加工激光束L1与经透反镜M1反射或透射的检测激光束L2同轴;步骤2:将振镜系统M2的振镜扫描加工焦平面作为基准面,以基准面作为XOY平面,依右手螺旋法则建立XYZ三维直角坐标系;对工件进行高度标定,通过高精度激光位移传感器获得工件表面振镜扫描加工范围内任意k个位置点的空间数据P
【技术特征摘要】
1.一种同轴实时检测的振镜扫描激光加工方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤1:配置好波长为λ1的加工激光束L1、波长为λ2的检测激光束L2、透反镜M1和振镜扫描聚焦系统的空间方位,所述检测激光束L2与加工激光束L1垂直;λ1≠λ2;所述振镜扫描聚焦系统包括振镜系统M2和聚焦物镜M3;使得由加工用激光器输出的波长为λ1的加工激光束L1入射至与其相对45度方位设置的透反镜M1,经透反镜M1透射或反射后水平入射至振镜扫描聚焦系统,经振镜扫描聚焦系统反射后,垂直输出聚焦在工件表面;同时使得由高精度激光位移传感器输出的波长为λ2的检测激光束L2入射至与其相对45度方位设置的透反镜M1,经透反镜M1反射或透射后水平入射至振镜扫描聚焦系统,经振镜扫描聚焦系统反射后,垂直输出聚焦在工件表面;经透反镜M1透射或反射的加工激光束L1与经透反镜M1反射或透射的检测激光束L2同轴;步骤2:将振镜系统M2的振镜扫描加工焦平面作为基准面,以基准面作为XOY平面,依右手螺旋法则建立XYZ三维直角坐标系;对工件进行高度标定,通过高精度激光位移传感器获得工件表面振镜扫描加工范围内任意k个位置点的空间数据Pi(Xi,Yi,Zi),i=1~k;其中,Xi,Yi表示工件表面上的第i个点的位置信息,Zi表示第i个点的高度信息;步骤3:同时打开加工激光束L1和检测激光束L2,按照预设的激光加工工艺参数和路径进行激光加工,当加工位置到达步骤2中的某个Pi(Xi,Yi,Zi)时,读取高精度激光位移传感器的读数Zi′,计算ΔZ=Zi-Zi′,可知当前激光加工所产生的加工深度ΔZ;步骤4:判断ΔZ是否满足加工要求,若不满足,则实时优化调整激光加工的工艺参数,跳转至步骤3继续进行加工;若满足加工要求,进入步骤5;步骤5:判断是否需要多遍加工,若需要,则重复执行步骤2至步骤4,直至加工完成;否则,本方法结束。2.根据权利要求1所述的一种同轴实时检测的振镜扫描激光加工方法,其特征在于,在步骤3的激光加工过程中,还可以动态调节振镜系统M2与工件之间的Z向距离,使得加工激光束L1和检测激光束L2保持聚焦在工件表面,设调节量为ΔZ″,那么ΔZ=Zi-Zi′+ΔZ′。3.根据权利要求1...
【专利技术属性】
技术研发人员:曹宇,何安,孙轲,徐文俊,张健,刘文文,薛伟,陈益丰,
申请(专利权)人:温州大学,
类型:发明
国别省市:浙江,33
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