一种可视化的激光加工系统及方法技术方案

本申请涉及一种可视化的激光加工系统及方法。包括OCT模块，被配置为：向样品的表面射出测量光，向反射镜射出参考光，接收样品的表面对测量光反射形成的第一反射光，以及接收反射镜对参考光反射形成的第二反射光，并将第一反射光和第二反射光形成相干光信号；信号处理模块被配置为：接收相干光信号，将相干光信号转换为数字信号，从数字信号提取用于表达相干光信号强度的强度信号，根据强度信号生成样品的表面的可视三维图像，并根据可视三维图像获取样品的表面的粗糙度；加工模块被配置为：射出作用于样品的表面的激光，以及，响应于信号处理模块根据样品的表面的粗糙度发出的加工指令，调整激光的扫描速度和/或样品的移动速度。度。度。

【技术实现步骤摘要】
一种可视化的激光加工系统及方法


[0001]本申请涉及激光加工
，尤其涉及一种可视化的激光加工系统及方法。

技术介绍

[0002]工件表面的粗糙度会影响工件的耐磨性、配合的稳定性、疲劳强度、耐腐蚀性、密封性、接触刚度、测量精度、零件的镀涂层、导热性、接触电阻、反射能力、辐射性能、液体和气体流动的阻力、导体表面电流的流通等。而进行激光加工的过程中对材料表面的粗糙度容易收到加工过程中激光加工速度的影响。
[0003]表面粗糙度测量仪是评定工件表面质量的测试仪器，可对多种零件表面的粗糙度进行测量，包括平面、斜面、外圆柱面，内孔表面，深槽表面及轴承滚道等，实现了表面粗糙度的多功能精密测量。
[0004]传统的表面粗糙度测量仪，仅能够在对工件表面加工之后，测量工件表面粗糙度，并通过视窗显示粗糙度的值，无法对工件表面进行实时测量。这样，技术人员在加工工件时，为了获取所需的工件表面粗糙度，需要每次测量之后，根据测量到的工件表面粗糙度设定加工参数，对工件表面进行加工，然后再次对工件表面进行测量，如果未达到所需的工件表面粗糙度，则需要再次对工件表面进行加工，因此，为得获取所需的工件表面粗糙度，通常需要反复的测量和加工。
[0005]可见，由于无法实现对工件表面粗糙度的实时测量，技术人员在加工工件时，不仅加工时间长，加工效率低，还容易在反复测量和加工过程中造成材料的浪费。此外，由于传统的测量方式仅能够获得工件表面粗糙度的数值，无法获得工件材料表面的形貌成像，因此，技术人员无法全面地了解工件表面粗糙度的情况，从而无法实现更丰富的加工检测方法。

技术实现思路

[0006]本申请提供一种可视化的激光加工系统，能够解决现有技术中工作效率低，无法获得工件材料表面的形貌成像，以及无法实现更丰富的加工检测方法的问题。
[0007]本申请第一方面提供一种可视化的激光加工系统，包括：OCT模块，被配置为：向样品的表面射出测量光，向反射镜射出参考光，接收样品的表面对所述测量光反射形成的第一反射光，以及接收所述反射镜对所述参考光反射形成的第二反射光，并将所述第一反射光和所述第二反射光形成相干光信号；信号处理模块，与所述OCT模块连接，所述信号处理模块被配置为：接收所述相干光信号，将所述相干光信号转换为数字信号，从所述数字信号提取用于表达相干光信号强度的强度信号，根据所述强度信号生成样品的表面的可视三维图像，并根据所述可视三维图像获取样品的表面的粗糙度；加工模块，与所述信号处理模块连接，所述加工模块被配置为：射出作用于样品的表面的激光，以及，响应于所述信号处理模块根据所述样品的表面的粗糙度发出的加工指
令，调整所述激光的扫描速度和/或样品的移动速度。
[0008]在可实施的一种方式中，所述OCT模块包括：超辐射发光二极管、指示光源、第一合束器、第二合束器、测量臂和参考臂；所述第一合束器设置在所述超辐射发光二极管和所述指示光源的下游，所述第一合束器被配置为：将所述超辐射发光二极管和所述指示光源发出的光合束，构成一道光束；所述第二合束器设置在所述第一合束器的下游，所述第二合束器被配置为：将所述第一合束器发出的一道光束分裂成两道功率相同的光束，将其中一道光束作为所述测量光，射向测量臂，将另一道光束作为所述参考光，射向参考臂；所述测量臂和所述参考臂均设置在所述第二合束器的下游；所述测量臂被配置为：将所述测量光射向样品的表面，接收所述第一反射光，将所述第一反射光反射回所述第二合束器；所述参考臂被配置为：对所述参考光进行反射，形成所述第二反射光，将所述第二反射光反射回所述第二合束器。
[0009]在可实施的一种方式中，所述测量臂包括第一准直透镜和第一振镜；所述第一准直透镜，设置在所述第二合束器和所述振镜之间的光路上，所述第一准直透镜被配置为：接收所述测量光，并将所述测量光准直后，射向所述第一振镜；所述第一振镜，被配置为：将准直后的所述测量光射向所述样品的表面，接收所述第一反射光，并将所述第一反射光射向所述第一准直透镜；所述参考臂包括第二准直透镜和所述反射镜；所述第二准直透镜，设置在所述第二合束器和所述反射镜之间的光路上，所述第二准直透镜被配置为：接收所述参考光，并将所述参考光准直后，射向所述反射镜；所述反射镜，被配置为：对所述准直后的所述参考光进行反射，形成所述第二反射光，并将所述第二反射光射向所述第二合束器。
[0010]在可实施的一种方式中，所述OCT模块还包括测距仪；所述测距仪设置在所述测量臂上，所述测距仪被配置为：向所述样品的表面射出测量光，确定所述样品的表面距离所述测量臂之间的距离，并将测量结果传输至所述信号处理模块，以便所述信号处理模块根据所述测量结果调整所述测量臂和所述样品的表面之间的距离。
[0011]在可实施的一种方式中，所述信号处理模块包括探测器、锁相放大器、模拟数字转换器和处理单元；所述探测器与OCT模块连接，所述探测器被配置为：将相干光信号转换成电信号；所述锁相放大器与所述探测器连接，所述锁相放大器被配置为：接收所述探测器发出的所述电信号，并过滤掉所述电信号中非工作频段信号，将其余的工作波段信号放大后传输至所述模拟数字转换器；所述模拟数字转换器与所述锁相放大器连接，所述模拟数字转换器被配置为：将所述工作波段信号转换为数字信号；所述处理单元与所述模拟数字转换器连接，所述处理单元被配置为：选取所述模拟数字转换器的极大值信号，以时域上的预设频率对所述极大值信号进行取样，得到所述强度信号，将所述强度信号转换成所述可视三维图像。
[0012]在可实施的一种方式中，所述加工模块包括：传输带和激光加工组件；
所述传输带与所述信号处理模块连接，所述传输带被配置为：响应于所述加工指令，调整传输速度；所述激光加工组件与所述信号处理模块连接，所述激光加工组件被配置为：响应于所述加工指令，调整激光的扫描速度。
[0013]在可实施的一种方式中，所述传输带包括控制其传输速度的马达；所述马达配配置为：响应于所述信号处理模块的加工指令，控制所述传输带的传输速度。
[0014]在可实施的一种方式中，所述激光加工组件包括：激光器、激光加工头和第二振镜；所述激光器与所述信号处理模块连接，所述激光器被配置为：响应于所述加工指令，射出激光光束；所述激光加工头设置在所述激光器的下游，所述激光加工头被配置为：将所述激光光束射向指定区域；所述第二振镜设置在所述激光加工头上，并与所述信号处理模块连接，所述第二振镜被配置为：响应于所述加工指令，调整激光的扫描速度。
[0015]本申请第二方面，提供一种可视化的激光加工方法，应用于前述的可视化的激光加工系统，所述方法包括：S100：向样品的表面射出测量光，向反射镜射出参考光；S200：接收样品的表面对所述测量光反射形成的第一反射光，以及接收所述反射镜对所述参考光反射形成的第二反射光，并将所述第一反射光和所述第二反射光形成相干光信号；S300：将所述相干光信号转换为数字信号，从所述数字信号提取用于表达相干光信号强度的强度信号；S400：根据所述强度信号本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可视化的激光加工系统，其特征在于，包括：OCT模块，被配置为：向样品的表面射出测量光，向反射镜射出参考光，接收样品的表面对所述测量光反射形成的第一反射光，以及接收所述反射镜对所述参考光反射形成的第二反射光，并将所述第一反射光和所述第二反射光形成相干光信号；信号处理模块，与所述OCT模块连接，所述信号处理模块被配置为：接收所述相干光信号，将所述相干光信号转换为数字信号，从所述数字信号提取用于表达相干光信号强度的强度信号，根据所述强度信号生成样品的表面的可视三维图像，并根据所述可视三维图像获取样品的表面的粗糙度；加工模块，与所述信号处理模块连接，所述加工模块被配置为：射出作用于样品的表面的激光，以及，响应于所述信号处理模块根据所述样品的表面的粗糙度发出的加工指令，调整所述激光的扫描速度和/或样品的移动速度。2.如权利要求1所述的可视化的激光加工系统，其特征在于，所述OCT模块包括：超辐射发光二极管、指示光源、第一合束器、第二合束器、测量臂和参考臂；所述第一合束器设置在所述超辐射发光二极管和所述指示光源的下游，所述第一合束器被配置为：将所述超辐射发光二极管和所述指示光源发出的光合束，构成一道光束；所述第二合束器设置在所述第一合束器的下游，所述第二合束器被配置为：将所述第一合束器发出的一道光束分裂成两道功率相同的光束，将其中一道光束作为所述测量光，射向测量臂，将另一道光束作为所述参考光，射向参考臂；所述测量臂和所述参考臂均设置在所述第二合束器的下游；所述测量臂被配置为：将所述测量光射向样品的表面，接收所述第一反射光，将所述第一反射光反射回所述第二合束器；所述参考臂被配置为：对所述参考光进行反射，形成所述第二反射光，将所述第二反射光反射回所述第二合束器。3.如权利要求2所述的可视化的激光加工系统，其特征在于，所述测量臂包括第一准直透镜和第一振镜；所述第一准直透镜，设置在所述第二合束器和所述振镜之间的光路上，所述第一准直透镜被配置为：接收所述测量光，并将所述测量光准直后，射向所述第一振镜；所述第一振镜，被配置为：将准直后的所述测量光射向所述样品的表面，接收所述第一反射光，并将所述第一反射光射向所述第一准直透镜；所述参考臂包括第二准直透镜和所述反射镜；所述第二准直透镜，设置在所述第二合束器和所述反射镜之间的光路上，所述第二准直透镜被配置为：接收所述参考光，并将所述参考光准直后，射向所述反射镜；所述反射镜，被配置为：对所述准直后的所述参考光进行反射，形成所述第二反射光，并将所述第二反射光射向所述第二合束器。4.如权利要求3所述的可视化的激光加工系统，其特征在于，所述OCT模块还包括测距仪；所述测距仪设置在所述测量臂上，所述测距仪被配置为：向所述样品的表面射出测量光，确定所述样品的表面距离所述测量臂之间的距离，并将测量结果传输至所述信号处理模块，以便所述信号处理模块根据所述测量结果调整所述测量臂和所述样品的表面之间的距离。
5.如权利要求1所述的可视化的激光加工系统，其特征在于，所述信号处理模块包括探测器、锁相放大器、模拟数字转换器和处理单元；所述探测器与OCT模块连接，所述探测器被配置为：将相干...

【专利技术属性】
技术研发人员：王巍，朱天瑜，田晓琳，翟瑞占，贾中青，刘民哲，赵坤，张四维，孙丽媛，张明山，李欢欣，王丽莎，刘梦霖，尹晓琴，
申请(专利权)人：山东芯光光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：