检测激光加工质量的光学检测模块和系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种检测激光加工质量的光学检测模块和系统，该光学检测模块包括分光元件、减光片组、光电传感器和一体成型的光学检测模块外壳；分光元件用于接收检测光束，并将检测光束分成至少两个不同频段的出射光光束；减光片组用于消减分光元件出射光的光强；光电传感器用于接收减光片组出射光，并输出进行光电转换后的检测电信号；分光元件、减光片组和光电传感器依次排列且全部容置于光学检测模块外壳内。本实用新型专利技术的光学检测模块外壳整个结构底座一次加工成型后，内置相关光学组件，最大程度的保证三路光学性能偏差的一致性，减少了光电传感器因光路差异带来的检测运算误差，提高了光学检测模块对入射光反应外界激光加工面的检测精度。激光加工面的检测精度。激光加工面的检测精度。

【技术实现步骤摘要】
检测激光加工质量的光学检测模块和系统


[0001]本技术涉及激光加工领域，更具体的涉及通过光辐射信号特征对激光加工过程进行质量检测的光学检测模块和系统。

技术介绍

[0002]近年来，激光加工被越来越多的加工企业使用，已成为一种制造工件中的标准方法。激光加工是激光器激发的激光束通过光纤和透镜传输后聚焦的热源使材料被快速加热并引起熔化(甚至气化)，进而达到材料加工的目的。由于激光加工过程是一个高耦合过程，因此，影响激光加工质量的因素有很多。例如：激光焊接方法由于受到多种因素制约，导致工件的焊接区域出现有凹陷、飞溅、翻边、驼峰的焊接缺陷。这对于产品生产质量和效率有很大的约束。
[0003]为此，针对激光加工缺陷，现今发展了一系列通过光辐射信号特征对激光加工过程进行质量检测的技术。相关技术主要是通过激光加工头的导向光学元件，将激光加工时的光辐射信号导入检测装置，通过分光镜将光辐射信号分成若干路，分别输出给CCD光敏传感器。由于不是所有的光辐射信号都有利于质量检测，为了获取特定光谱的光辐射信号(如激光反射信号、红外光辐射信号)，对应的光学检测光路中还设有带通滤光片过滤无用的光辐射信号。如中国专利200620115645.0揭露，传统激光加工检测模块包括一个辐射敏感的接收器(16)和至少一个照相机(17),还包括至少一个成像装置,该成像装置将相互作用区(20)中的至少一个待观察区域显示到接收器设备(16、17)上；以及包括分析电路，所述的至少一个辐射敏感的接收器(16)和所述的至少一个照相机(17)的输出信号同时输送给该分析电路，并且该分析电路处理被接收到的接收器设备的输出信号，以提供表明激光加工过程的进程特征的输出信号。
[0004]专利技术人发现，传统激光加工检测模块(见图1)中，各种部件机械壳体属于组合装配于一体。部件与部件之间通过螺丝等锁紧机构连接，通过检测不同方向的出光(16、17)来监测激光加工区(20)加工状况。传统激光加工检测模块在多光束检测环境中，使用传统激光加工检测模块难于进一步提高检测精度。

技术实现思路

[0005]为了解决传统激光加工检测模块中，各种部件机械壳体属于组合装配于一体，部件与部件之间通过螺丝等锁紧机构连接，难于进一步提高检测精度。本技术提供了一种检测激光加工质量的光学检测模块和系统，本技术为实现上述目的所采用的技术方案是：
[0006]一种检测激光加工质量的光学检测模块，包括分光元件、减光片组、光电传感器和一体成型的光学检测模块外壳；
[0007]分光元件用于接收检测光束，并将检测光束分成至少两个不同频段的出射光光束；
[0008]减光片组用于消减分光元件出射光的光强；
[0009]光电传感器用于接收减光片组出射光，并输出进行光电转换后的检测电信号；
[0010]分光元件、减光片组和光电传感器依次排列且全部容置于光学检测模块外壳内。
[0011]其中，分光元件包括：第一分光元件、第二分光元件和第三分光元件；且第一分光元件、第二分光元件和第三分光元件在检测光束入射方向上依次排列设置，用于获得三个不同频段的出射光光束；其中，第一分光元件最先接触检测光束，用于折射波长在400nm至700nm区间的可见光辐射信号给减光片组，透射其他波段的光给第二分光元件；第二分光元件用于折射加工激光反射光束或检测激光反射光束给减光片组，透射剩余波段的光辐射信号给第三分光元件；第三分光元件用于折射或全反射波长在1150nm至1700nm区间的红外辐射信号。
[0012]优选的，分光元件包括：第一分光元件、第二分光元件和第三分光元件；且第一分光元件、第二分光元件和第三分光元件在检测光束入射方向上依次排列设置，且每个分分光元件后还对应设置滤波片，通过对应的滤波片获得三个不同频段的出射光光束；其中，
[0013]第一分光元件最先接触检测光束，用于获得一定波长区间的光辐射信号，并通过后面设置的第一滤波片获得波长在400nm至700nm区间的可见光辐射信号给减光片组，分光其他波段的光给第二分光元件；
[0014]第二分光元件用于获得一定波长区间的光辐射信号，并通过第二滤波片获得加工激光反射光束或检测激光反射光束给减光片组，分光剩余波段的光辐射信号给第三分光元件；
[0015]第三分光元件用于获得一定波长区间的光辐射信号，并通过第三滤波片获得波长在1150nm至1700nm区间的红外辐射信号。
[0016]优选的，分光元件为多棱镜，通过多棱镜的至少两个面将检测光束分成至少两个不同频段的出射光光束。
[0017]优选的，分光元件包括：第一分光元件和第三分光元件；第一分光元件和第三分光元件在检测光束入射方向上依次排列设置，用于获得二个不同频段的出射光光束；所述的第一分光元件是带通滤光片，所述的第三分光元件为全反射镜。
[0018]优选的，减光片组与光学检测模块外壳为插拔式连接，减光片组通过光学检测模块外壳插槽，插设于光电传感器和分光元件之间。
[0019]优选的，减光片组设有对应分光元件位置的孔，所述孔用于可拆卸式安装至少一块减光片透镜。
[0020]优选的，所述的光学检测模块还包括用于进一步筛选一定波长光束的滤波片，滤波片容置于光学检测模块外壳内，设置于分光元件和光电传感器之间的光路上，用于进一步选择进入光电传感器的选定波长区间的光束。
[0021]进一步的，滤波片紧贴光电传感器入射面设置,滤波片与光学检测模块外壳为插拔式连接，滤波片通过光学检测模块外壳插槽，插设于光电传感器和分光元件之间。
[0022]优选的，所述的光电传感器为单点光电传感器。
[0023]优选的，所述光学检测模块还包括内嵌于光学检测模块外壳的电路板模块，所述光电传感器设置在电路板模块上，该电路板模块用于根据述光电传感器得到的模拟电信号进行滤波和放大处理后输出模拟信号。
[0024]优选的，所述光学检测模块还包括内嵌与光学检测模块外壳的电路模块，所述光电传感器设置在电路模块上，该电路模块用于根据述光电传感器得到的模拟电信号进行滤波、放大、模数转换成数字信号，并将所述数字信号缓存后输出调制数字信号。
[0025]一种检测激光加工质量的光学检测系统，包括分光元件、减光片组、光电传感器、电路模块、显示模块和一体成型的光学检测模块外壳；
[0026]分光元件用于接收检测光束，并将检测光束分成至少两个不同频段的出射光光束；
[0027]减光片组用于消减分光元件出射光的光强；
[0028]光电传感器用于接收减光片组出射光，并输出进行光电转换后的检测电信号；
[0029]分光元件、减光片组、光电传感器和电路模块依次排列且全部容置于光学检测模块外壳内；
[0030]光电传感器设置在电路模块上，电路模块用于根据述光电传感器得到的模拟电信号进行滤波、放大后，通过模数转换成数字信号，并将所述数字信号缓存后输出调制数字信号；
[0031]显示模块用于接收调制数字信号，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种检测激光加工质量的光学检测模块，其特征在于，包括分光元件、减光片组、光电传感器和一体成型的光学检测模块外壳；分光元件用于接收检测光束，并将检测光束分成至少两个不同频段的出射光光束；减光片组用于消减分光元件出射光的光强；光电传感器用于接收减光片组出射光，并输出进行光电转换后的检测电信号；分光元件、减光片组和光电传感器依次排列且全部容置于光学检测模块外壳内。2.如权利要求1所述的光学检测模块，其特征在于，分光元件包括：第一分光元件、第二分光元件和第三分光元件；且第一分光元件、第二分光元件和第三分光元件在检测光束入射方向上依次排列设置，用于获得三个不同频段的出射光光束；其中，第一分光元件最先接触检测光束，用于折射波长在400nm至700nm区间的可见光辐射信号给减光片组，透射其他波段的光给第二分光元件；第二分光元件用于折射加工激光反射光束或检测激光反射光束给减光片组，透射剩余波段的光辐射信号给第三分光元件；第三分光元件用于折射或全反射波长在1150nm至1700nm区间的红外辐射信号。3.如权利要求1所述的光学检测模块，其特征在于，分光元件包括：第一分光元件、第二分光元件和第三分光元件；且第一分光元件、第二分光元件和第三分光元件在检测光束入射方向上依次排列设置，且每个分分光元件后还对应设置滤波片，通过对应的滤波片获得三个不同频段的出射光光束；其中，第一分光元件最先接触检测光束，用于获得一定波长区间的光辐射信号，并通过后面设置的第一滤波片获得波长在400nm至700nm区间的可见光辐射信号给减光片组，分光其他波段的光给第二分光元件；第二分光元件用于获得一定波长区间的光辐射信号，并通过第二滤波片获得加工激光反射光束或检测激光反射光束给减光片组，分光剩余波段的光辐射信号给第三分光元件；第三分光元件用于获得一定波长区间的光辐射信号，并通过第三滤波片获得波长在1150nm至1700nm区间的红外辐射信号。4.如权利要求1所述的光学检测模块，其特征在于，分光元件为多棱镜，通过多棱镜的至少两个面将检测光束分成至少两个不同频段的出射光光束。5.如权利要求1所述的光学检测模块，其特征在于，分光元件包括：第一分光元件和第三分光元件；第一分光元件和第三分光元件在检测光束入射方向上依次排列设置，用于获得二个不同频段的出射光光束；所述的第一分光元件是带通滤光片，所述的第三分光元件为全反射镜。6.如权利要求1所述的光学检测模块，其特征在于，减光片组与光学检测模块外壳为插拔式连接，减光片组通过光学检测模块外壳插槽，插设于光电传感器和分光元件之间。7.如权利要求1至6任一项所述的光学检测模块，其特征在于，减光片组设有对应分光元件位置的孔，所述孔用于可拆卸式安装至少一块减光片透镜。8.如权利要求1至6任一项所述的光学检测模块，其特征在于，所述的光学检测模块还包括用于进一步筛选一定波长光束的滤波片，滤波片容置于光学检测模块外壳内，设置于分光元件和光电传感器之间的光路上，用于进一步选择进入光电传感器的选定波长区间的光束。
9.如权利要求8所述的光学检测模块，其特征在于，滤波片紧贴光电传感器入射面设置,滤波片与光学检测模块外壳为插拔式连接，滤波片通过光学检测模块外壳插槽，插设于光电传感器和分光元件之间。10.如权利要求1至6任一项所述的光学检测模块，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘文杰，周泉，李静娴，
申请(专利权)人：广州德擎光学科技有限公司，
类型：新型
国别省市：