一种多级反射光路自动对准装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种多级反射光路自动对准装置及方法，包括反射单元、探测器和控制设备，所述探测器设置在所述反射单元的反光面背侧，所述探测器电性连接所述控制设备，所述探测器用于检测经过所述反射单元的透射辅助激光束，并传递给所述控制设备，所述控制设备电性连接所述反射单元，并控制所述反射单元进行调整。本发明专利技术通过光轴重合的加工激光束与辅助激光束依次经过多级反射光路的若干个反射单元，辅助激光束在反射单元位置的透射辅助激光束在探测器上成像，探测器将透射辅助激光束实际位置反馈至控制设备，并通过控制设备计算偏离量，并控制反射单元进行调整，实现了各反射单元的自校准，使用简单方便，自动化水平高。自动化水平高。自动化水平高。

【技术实现步骤摘要】
一种多级反射光路自动对准装置及方法


[0001]本专利技术涉及激光加工
，特别是涉及一种多级反射光路自动对准装置及方法。

技术介绍

[0002]为满足零件不同区域的激光加工，一般采用光纤传输和反射传输等方式实现激光束从激光器传导至零件上一定范围内的加工表面。当激光能量密度超过光纤损伤阈值时，一般采用反射传输方式实现激光束方向的变化。激光冲击强化技术通常采用高能量密度的纳秒脉冲激光，必须通过多级反射光路将纳秒脉冲激光全反射传输至零件强化，且需要调节相邻反射单元的相对距离或相对角度，实现多自由度激光传输，满足零件不同位置不同入射角度的动光束激光冲击强化。多级反射光路上的全反射镜的放置角度直接影响反射后的激光传输方向。反射光路越长、反射级越多则越需要控制反射镜的角度，以获得较精确反射传输光路，保证激光冲击强化加工精度和加工稳定性。此外，激光冲击强化过程中产生粉尘和水雾，因此多级反射光路的激光通路需要密封，以避免粉尘和水雾污染反射镜片和衰减激光通路上的激光能量。
[0003]目前，机械运动结构的振动等因素将导致反射单元的放置角度发生改变，将导致多级反射光路的激光束传输方向偏离，反射后激光传输距离越大，激光束传输方向偏离的幅度也越大，从而影响动光束激光冲击强化加工效果和加工范围，甚至不满足激光冲击强化工艺需求。为了防止反射镜片污染和保证传输光路的空气清洁，用于动光束激光冲击强化的多级反射光路通常做密封处理，且用于激光波长一般为肉眼不可见的红外波段，因此，反射光路的校准存在困难。

技术实现思路

[0004]为了解决上述技术问题，第一方面，本专利技术实施例提供了一种多级反射光路自动对准装置，包括多个反射单元、多个探测器和控制设备控制设备，每个所述探测器设置在对应的所述反射单元的反光面背侧，每个所述探测器均电性连接所述控制设备，所述反射单元用于反射光轴重合的加工激光束与辅助激光束，所述探测器用于检测经过所述反射单元的透射辅助激光束，并传递给所述控制设备，所述控制设备电性连接所述反射单元，并控制所述反射单元进行调整。
[0005]进一步地，所述反射单元包括反射镜片和电动调整架，所述反射镜片设置在所述电动调整架上，所述电动调整架用于接收所述控制设备的控制信号并对所述反射镜片的位置进行调整。
[0006]进一步地，所述反射镜片镀有加工激光束波长的全反射膜。
[0007]进一步地，所述反射单元与所述探测器之间设置有凹面镜。
[0008]第二方面，本专利技术实施例提供了一种多级反射光路自动对准方法，其特征在于：包括步骤：光轴重合的加工激光束与辅助激光束依次经过多级反射光路的若干个反射单元；
加工激光束在反射单元位置形成全反射，辅助激光束在反射单元位置分成反射辅助激光束和透射辅助激光束；经过其中一反射单元的透射辅助激光束透过凹面镜后在探测器上成像，并记录其位置；将透射辅助激光束实际位置反馈至控制设备，通过控制设备计算实际位置相对于标定位置的偏离量；控制设备根据偏离量控制调节该反射单元的前一级反射单元的反射方向，直至透射辅助激光束的偏离量满足激光加工需求；依次对各反射单元完成上述自动对准。
[0009]进一步地，加工激光束与辅助激光束的波长不同，辅助激光束的直径和能量密度均小于加工激光束的直径和能量密度。
[0010]进一步地，加工激光束与辅助激光束的耦合能量密度低于反射镜片反射膜的损伤阈值。
[0011]进一步地，所述标定位置的确认，具体为：将若干个反射单位布置在多级反射光路的反射节点位置，调试加工激光束通过多级反射光路按照正确轨迹传输，随后调整凹面镜位置，使透射辅助激光束恰好通过凹面镜中心，记录各探测器上透射辅助激光束位置为标定位置。
[0012]进一步地，偏移量包括相互垂直的两个偏移分量，根据两个偏移分量由控制设备控制前一级反射单元的电动调整架对反射镜片的位置进行调整，进而使透射辅助激光束的实际位置接近标定位置，完成前一级反射单元的反射自校准。
[0013]综上，本专利技术通过光轴重合的加工激光束与辅助激光束依次经过多级反射光路的若干个反射单元，辅助激光束在反射单元位置的透射辅助激光束在探测器上成像，探测器将透射辅助激光束实际位置反馈至控制设备，并通过控制设备计算偏离量，并控制反射单元进行调整，实现了各反射单元的自校准，使用简单方便，自动化水平高。
附图说明
[0014]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对本专利技术实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述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。
[0015]图1是一种多级反射光路自动对准装置的结构示意；
[0016]图2是图1的反射方向偏离的示意图；
[0017]图3是图2的探测器的成像示意图。
具体实施方式
[0018]下面结合附图和实施例对本专利技术的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本专利技术的原理，但不能用来限制本专利技术的范围，即本专利技术不限于所描述的实施例，在不脱离本专利技术的精神的前提下覆盖了零件、部件和连接方式的任何修改、替换和改进。
[0019]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参照附图并结合实施例来详细说明本申请。
[0020]第一方面，本专利技术实施例提供了一种多级反射光路自动对准装置，包括多个反射
单元、多个探测器和控制设备控制设备，每个所述探测器设置在对应的所述反射单元的反光面背侧，每个所述探测器均电性连接所述控制设备，所述反射单元用于反射光轴重合的加工激光束与辅助激光束，所述探测器用于检测经过所述反射单元的透射辅助激光束，并传递给所述控制设备，所述控制设备电性连接所述反射单元，并控制所述反射单元进行调整。所述控制设备可以是计算机，通过光轴重合的加工激光束与辅助激光束依次经过多级反射光路的若干个反射单元，辅助激光束在反射单元位置的透射辅助激光束在探测器上成像，探测器将透射辅助激光束实际位置反馈至控制设备，并通过控制设备计算偏离量，并控制反射单元进行调整，实现了各反射单元的自校准，使用简单方便，自动化水平高。
[0021]作为一种优选实施方式，所述反射单元包括反射镜片和电动调整架，所述反射镜片设置在所述电动调整架上，所述电动调整架用于接收所述控制设备的控制信号并对所述反射镜片的位置进行调整。
[0022]作为一种优选实施方式，所述反射镜片镀有加工激光束波长的全反射膜，由于加工激光束波长与辅助激光束的波长不同，通过镀膜，可以使加工激光束进行全反射，而辅助激光束进行部分反射和部分透射。
[0023]作为一种优选实施方式，所述反射单元与所述探测器之间设置有凹面镜，用于对激光束进行折射，便于成像。
[0024]第二方面，本专利技术实施例提供了一种多级反射光路自动对准方法，包括步骤：光轴重合的加工激光束与辅助激光束依次经过多级反射光路的若干本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多级反射光路自动对准装置，其特征在于：包括多个反射单元、多个探测器和控制设备控制设备，每个所述探测器设置在对应的所述反射单元的反光面背侧，每个所述探测器均电性连接所述控制设备，所述反射单元用于反射光轴重合的加工激光束与辅助激光束，所述探测器用于检测经过所述反射单元的透射辅助激光束，并传递给所述控制设备，所述控制设备电性连接所述反射单元，并控制所述反射单元进行调整。2.根据权利要求1所述的一种多级反射光路自动对准装置，其特征在于：所述反射单元包括反射镜片和电动调整架，所述反射镜片设置在所述电动调整架上，所述电动调整架用于接收所述控制设备的控制信号并对所述反射镜片的位置进行调整。3.根据权利要求2所述的一种多级反射光路自动对准装置，其特征在于：所述反射镜片镀有加工激光束波长的全反射膜。4.根据权利要求1所述的一种多级反射光路自动对准装置，其特征在于：所述反射单元与所述探测器之间设置有凹面镜。5.一种多级反射光路自动对准方法，其特征在于：包括步骤：光轴重合的加工激光束与辅助激光束依次经过多级反射光路的若干个反射单元；加工激光束在反射单元位置形成全反射，辅助激光束在反射单元位置分成反射辅助激光束和透射辅助激光束；经过其中一反射单元的透射辅助激光束透过凹面镜后在探测器上成像，并记...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹子文，邹世坤，车志刚，孙汝剑，吴俊峰，
申请(专利权)人：中国航空制造技术研究院，
类型：发明
国别省市：