一种实时监测激光焦点的方法技术

本发明专利技术提供了一种实时监测激光焦点的方法，属于激光切割技术领域，该方法采用一种监测装置，该装置包括光纤接头、准直单元、聚焦单元以及驱动装置。光纤接头安装在激光头主体上，准直单元位于光纤接头出射光路上，由驱动装置驱动；聚焦单元位于准直单元下游。驱动装置位于光纤接头一侧，驱动装置的输出端上设有位移监测器，位移监测器与准直单元联动，通过位移监测器反馈的数据可以快速判断激光焦点的位置。该方法通过使位移监测器与准直单元联动，可以快速高效地确定加工的激光焦点位置，对激光焦点实时监控，降低加工过程中发生风险的几率。

【技术实现步骤摘要】
一种实时监测激光焦点的方法
本专利技术涉及激光切割
，更具体的，涉及一种实时监测激光焦点的方法。
技术介绍
激光切割是激光加工行业中最重要的加工方法之一，目前广泛应用于汽车、船舶、机械制造、化工、轻工、电器与电子、石油与冶金等行业；其加工切面整齐、热效应小，无裂纹和冶金缺陷，加工速度快、效率高，应用范围广，有着传统的机械加工以及电火花加工所无法比拟的优越性。激光切割加工有着广泛的市场前景，随着现代科学技术的迅猛发展，国内外科研工作者对激光切割的研究，推动着激光加工快速发展。激光光速从光纤端输出后经过多组光学镜片的折射或反射最后聚焦到待加工材料的指定位置，配已其他辅助条件形成加工。其中在加工过程中，加工激光束聚焦后的激光焦点的位置在激光加工中非常重要，它直接影响到加工的表面质量，焦点位置不对甚至会直接烧毁镜片，烧坏光纤，造成非常严重的后果。目前，激光加工过程中激光焦点位置的确定方法常用的有机械式和CCD探测器同轴监视。其中，在机械式方法，首次确定焦点位置，一般是根据零件型面情况采用对焦顶针接触方式模拟焦点位置进行处理。然而，对于机械式方法，在加工薄壁刚性较差的曲面零件时，由于其型面与数模的差异性，需根据曲面零件的实际形状，逐点采集，采用多点拟合曲线的方式确定激光焦点始终处于工件表面，该过程费时、费力。而CCD探测器同轴监视，只是用来监视加工状态，并没有对焦点的位置进行实时检测判定。因此设计一种可以实时监测焦点方法，简单、高效确定激光焦点位置，对产品的稳定切割有非常重要。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种实时监测激光焦点的方法，该装置可以快速高效地确定加工的激光焦点位置，对激光焦点实时监控，降低加工过程中风险发生几率。为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案如下：一种实时监测激光焦点的方法，所述方法采用一种监测装置，所述监测装置，包括光纤接头、准直单元、聚焦单元以及驱动装置；所述光纤接头安装在激光头主体上，所述准直单元位于所述光纤接头的出射光路上，所述准直单元由所述驱动装置驱动沿自身轴线上下移动；所述聚焦单元位于所述准直单元下游，所述聚焦单元与所述准直单元间隔设置，所述聚焦单元与所述准直单元中心同轴；在激光加工过程中，所述激光头主体与激光切割机的控制系统电联接，控制所述激光头主体发出激光，激光从所述光纤接头射出，经过准直单元聚焦成平行光束，再经所述聚焦单元聚焦成一点，落在待加工工件表面；所述驱动装置位于所述光纤接头一侧，所述驱动装置的输出端上连有位移监测器，所述位移监测器与所述准直单元联动；所述驱动装置包括驱动电机、联轴器、丝杆支座以及丝杆；所述驱动电机的输出端与所述丝杆连接；所述联轴器安装在所述丝杆与所述驱动电机的输出端之间，所述联轴器的一端与所述驱动电机的输出端连接，另一端与所述丝杆连接；所述丝杆支座设置在所述联轴器与所述丝杆连接的一端；所述丝杆贯穿所述丝杆支座与所述联轴器连接，所述丝杆上安装有连接块，所述连接块上安装有所述位移监测器；所述控制系统根据待加工工件的材料参数给定激光焦点，所述准直单元的位移与激光焦点的位移是确定的非线性函数：y=-0.0976x2-4.1236x+0.036；所述位移监测器与所述控制系统电联接，所述位移监测器与所述准直单元联动，同样地，所述位移监测器反馈的数据与激光焦点的位移存在确定的函数关系；所述控制系统控制该装置运行，所述控制系统给定加工的激光焦点，当所述驱动装置出现故障后，所述准直单元的移动将会出现偏差，所述位移监测器将偏差反馈给所述控制系统，所述控制系统将给定焦点值与实际焦点值进行比较，判断是否存在偏差，若存在偏差且偏差大于0.5mm时，所述控制系统关闭所述激光头主体，保护机床；其中：x为镜片位移，y为焦点位移。在本专利技术较佳地技术方案中，所述驱动装置与所述准直单元之间设有导轨，所述导轨上设有滑块，所述滑块一侧与所述准直单元连接，所述滑块相对的另一侧与所述连接块连接。在本专利技术较佳地技术方案中，所述驱动电机为伺服电机、步进电机或力矩电机。在本专利技术较佳地技术方案中，所述准直单元包括镜筒以及准直镜片，所述镜筒与所述滑块连接，所述镜筒中设有安装位，所述准直镜片安装在所述安装位中。在本专利技术较佳地技术方案中，所述准直单元还包括弹簧，所述弹簧安装在所述安装位底部。在本专利技术较佳地技术方案中，所述聚焦单元包括聚焦镜片和保护镜片，所述保护镜片位于所述聚焦镜片下游，所述保护镜片与所述聚焦镜片间隔设置。在本专利技术较佳地技术方案中，所述位移监测器为电子尺、格栅尺或光栅尺。本专利技术的有益效果为：本专利技术提供的一种实时监测激光焦点的方法，该方法采取一种监测装置，该装置通过准直单元和聚焦单元使激光聚焦，生成焦点，焦点的位移与准直单元的位移构成确定的函数关系；通过准直单元与位移监测器联动，使位移监测器的数据能反映焦点的移动，因此可以根据位移监测器反馈的数据快速高效地确定加工中激光焦点的位置，对激光焦点实时监控，提高了激光加工工艺参数的准确性；位移监测器与控制系统电联接，当位移监测器反馈的实时激光焦点与设定的激光焦点不一时且差值大于0.5mm时，控制系统控制激光头本体停止出光，保护机床，降低了加工过程风险发生的几率。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。其中：图1是本专利技术提供的监测装置的结构示意图；图2是本专利技术提供的准直单元的结构示意图。附图标记：1、光纤接头；2、准直单元；3、聚焦单元；4、导轨；5、驱动装置；6、位移监测器；7、连接块；21、准直镜片；22、镜筒；23、弹簧；31、聚焦镜片；32、保护镜片；41、滑块；51、驱动电机；52、联轴器；53、丝杆支座；54、丝杆。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。需要说明，若本专利技术实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。另外，若本专利技术实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。如图1-图2所示，一种实时监测激光焦点的方法，所述方法采用一种监测装置，所述监测装置本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种实时监测激光焦点的方法，其特征在于：所述方法采用一种监测装置，所述监测装置，包括光纤接头（1）、准直单元（2）、聚焦单元（3）以及驱动装置（5）；/n所述光纤接头（1）安装在激光头主体上，所述准直单元（2）位于所述光纤接头（1）的出射光路上，所述准直单元（2）由所述驱动装置（5）驱动沿自身轴线上下移动；所述聚焦单元（3）位于所述准直单元（2）下游，所述聚焦单元（3）与所述准直单元（2）间隔设置，所述聚焦单元（3）与所述准直单元（2）中心同轴；/n在激光加工过程中，所述激光头主体与激光切割机的控制系统电联接，控制所述激光头主体发出激光，激光从所述光纤接头（1）射出，经过准直单元（2）聚焦成平行光束，再经所述聚焦单元（3）聚焦成一点，落在待加工工件表面；/n所述驱动装置（5）位于所述光纤接头（1）一侧，所述驱动装置（5）的输出端上连有位移监测器（6），所述位移监测器（6）与所述准直单元（2）联动；/n所述驱动装置（5）包括驱动电机（51）、联轴器（52）、丝杆支座（53）以及丝杆（54）；/n所述驱动电机（51）的输出端与所述丝杆（54）连接；/n所述联轴器（52）安装在所述丝杆（54）与所述驱动电机（51）的输出端之间，所述联轴器（52）的一端与所述驱动电机（51）的输出端连接，另一端与所述丝杆（54）连接；/n所述丝杆支座（53）设置在所述联轴器（52）与所述丝杆（54）连接的一端；/n所述丝杆（54）贯穿所述丝杆支座（53）与所述联轴器（52）连接，所述丝杆（54）上安装有连接块（7），所述连接块（7）上安装有所述位移监测器（6）；/n所述控制系统根据待加工工件的材料参数给定激光焦点，所述准直单元（2）的位移与激光焦点的位移是确定的非线性函数：y=-0.0976x...

【技术特征摘要】
1.一种实时监测激光焦点的方法，其特征在于：所述方法采用一种监测装置，所述监测装置，包括光纤接头（1）、准直单元（2）、聚焦单元（3）以及驱动装置（5）；
所述光纤接头（1）安装在激光头主体上，所述准直单元（2）位于所述光纤接头（1）的出射光路上，所述准直单元（2）由所述驱动装置（5）驱动沿自身轴线上下移动；所述聚焦单元（3）位于所述准直单元（2）下游，所述聚焦单元（3）与所述准直单元（2）间隔设置，所述聚焦单元（3）与所述准直单元（2）中心同轴；
在激光加工过程中，所述激光头主体与激光切割机的控制系统电联接，控制所述激光头主体发出激光，激光从所述光纤接头（1）射出，经过准直单元（2）聚焦成平行光束，再经所述聚焦单元（3）聚焦成一点，落在待加工工件表面；
所述驱动装置（5）位于所述光纤接头（1）一侧，所述驱动装置（5）的输出端上连有位移监测器（6），所述位移监测器（6）与所述准直单元（2）联动；
所述驱动装置（5）包括驱动电机（51）、联轴器（52）、丝杆支座（53）以及丝杆（54）；
所述驱动电机（51）的输出端与所述丝杆（54）连接；
所述联轴器（52）安装在所述丝杆（54）与所述驱动电机（51）的输出端之间，所述联轴器（52）的一端与所述驱动电机（51）的输出端连接，另一端与所述丝杆（54）连接；
所述丝杆支座（53）设置在所述联轴器（52）与所述丝杆（54）连接的一端；
所述丝杆（54）贯穿所述丝杆支座（53）与所述联轴器（52）连接，所述丝杆（54）上安装有连接块（7），所述连接块（7）上安装有所述位移监测器（6）；
所述控制系统根据待加工工件的材料参数给定激光焦点，所述准直单元（2）的位移与激光焦点的位移是确定的非线性函数：y=-0.0976x2-4.1236x+0.036；
所述位移监测器（6）与所述控制系统电联接，所述位移监测器（6）与所述准直单元（2）联动，同样地，所述位...

【专利技术属性】
技术研发人员：李宇红，常勇，
申请(专利权)人：佛山市宏石激光技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44