一种多参量监控激光头制造技术

本实用新型专利技术公开了一种多参量监控激光头，包括激光头本体，所述激光头本体从上到下依次设有扩束镜模块、准直镜模块、聚焦镜模块和送粉喷嘴，所述激光头本体还包括参量监控组件，所述参量监控组件包括分光镜模块、拐臂和光学监控设备，所述分光镜模块内设有呈倾斜设置的分光镜，所述分光镜模块具有主光通道和分光通道，所述分光通道出光侧连接有拐臂，所述拐臂的折弯处设有呈倾斜设置的反射镜，所述拐臂的出光侧与所述光学监控设备的入光侧连接，所述分光镜模块设于所述聚焦镜模块和所述送粉喷嘴之间。本实用新型专利技术可以实时监控记录熔覆过程中的参数，提高激光熔融沉积增材制造的加工效率。率。率。

【技术实现步骤摘要】
一种多参量监控激光头


[0001]本技术涉及一种多参量监控激光头，属于机械制造领域。

技术介绍

[0002]目前激光增材制造技术是一种以激光为能量源，基于分层制造原理，采用材料逐层累加的方法，直接将数字化模型制造为实体零件的一种新型制造技术。激光熔覆是一种表面改性技术，为激光表面处理的典型代表，是通过在基材表面添加熔覆材料，经高能激光辐照后形成熔池并快速凝固形成包覆层的工艺方法。激光熔覆技术广泛应用于高精度、高强度、复杂形状零件的表面改性和增材制造。然而，现有技术下常规的熔覆激光头不能实时记录熔覆过程中的参数，对一些熔覆层性能高要求的加工件难以达到较高的精度、速度等参量的要求，当有更多监控要求需要同时进行时更无法适用，不利于增材制造过程后续缺陷的修复处理，激光加工效率低。

技术实现思路

[0003]本技术的目的在于提供一种多参量监控激光头，可以实时监控记录熔覆过程中的参数，提高激光熔融沉积增材制造的加工效率。
[0004]为实现以上目的，本技术通过以下技术方案予以实现：
[0005]一种多参量监控激光头，包括激光头本体，所述激光头本体从上到下依次设有扩束镜模块、准直镜模块、聚焦镜模块和送粉喷嘴，所述激光头本体还包括参量监控组件，所述参量监控组件包括分光镜模块、拐臂和光学监控设备，所述分光镜模块内设有呈倾斜设置的分光镜，所述分光镜模块具有主光通道和分光通道，所述分光通道出光侧连接有拐臂，所述拐臂的折弯处设有呈倾斜设置的反射镜，所述拐臂的出光侧与所述光学监控设备的入光侧连接，所述分光镜模块设于所述聚焦镜模块和所述送粉喷嘴之间。
[0006]优选的，所述分光镜模块和所述送粉喷嘴之间设有保护镜模块，所述保护镜模块内设有保护镜。
[0007]优选的，所述参量监控组件的数量为若干个，若干个所述参量监控组件中的所述分光镜模块依次连接，上方所述分光镜模块的所述主光通道的出光侧连接下方所述分光镜模块的所述主光通道的入光侧。
[0008]优选的，所述参量监控组件中的所述光学监控设备各不相同。
[0009]优选的所述光学监控设备为比色高温计、光谱仪或工业相机。
[0010]优选的，所述保护镜模块与所述送粉喷嘴之间设有喷嘴高度调节结构。
[0011]优选的，所述喷嘴高度调节结构包括中空套管，所述中空套管同轴套设于所述送粉喷嘴上方，所述中空套管与所述送粉喷嘴滑动配合连接，所述中空套管上设有限位螺钉及紧固螺钉。
[0012]优选的，所述扩束镜模块、所述准直镜模块、所述聚焦镜模块、所述分光镜模块、所述保护镜模块和所述送粉喷嘴相邻之间为可拆卸连接。
[0013]优选的，所述分光镜模块、所述拐臂、和所述光学监控设备相邻之间为可拆卸连接。
[0014]优选的，所述拐臂内设有C口连接环，所述C口连接环分别设于所述拐臂的折弯处与所述分光镜模块之间及所述拐臂的折弯处与所述光学监控设备之间，所述C口连接环连接有光学镜片。
[0015]优选的，所述光学镜片为滤光片及能量衰减片。
[0016]与现有技术相比，本技术具有以下有益效果：
[0017]本技术通过参量监控组件的设置，可以对激光熔覆过程中的参数实时监控，多参量监控激光头可以一边工作一边调整，提高激光熔融沉积增材制造的加工效率。同时可采用多个参量监控组件，对多个不同参量同监测，且可随需要增加或减少参量监控组件，灵活满足相应监控的需求。通过模块之间可拆卸连接的结构化拼接设计，当部分模块损坏而不能使用时，可直接替换该损坏的模块，维修方便，避免殃及整个激光头，能够实现成本的节约。参量监控组件的构成同样采用可拆卸连接的设计，针对所需参量的监控需求，可通过单独调换所需光学监控设备即可容易实现。通过喷嘴高度调节结构的设置，可调节送粉喷嘴的位置，从而可以调整粉斑中心与激光光斑中心的相对位置，精确定位粉斑中心。
附图说明
[0018]图1为本技术的一种实施方式的主视图。
[0019]图2为图1实施方式的光路系统示意图。
[0020]图3为本技术的喷嘴高度调节结构的限位螺钉一种实施方式的示意图。
[0021]图中：1、扩束镜模块；2、准直镜模块；3、聚焦镜模块；4、光谱仪；5、分光镜模块；6、比色高温计；7、拐臂；8、保护镜模块；9、送粉喷嘴。
具体实施方式
[0022]下面，结合附图对本技术做出进一步的描述：
[0023]在本技术的描述中，需要说明的是，所有方向性指示(例如上、下等)为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
[0024]如图1和2所示，本技术公开了一种多参量监控激光头，包括激光头本体，所述激光头本体从上到下依次设有扩束镜模块1、准直镜模块2、聚焦镜模块3和送粉喷嘴9，所述激光头本体还包括参量监控组件，所述参量监控组件包括分光镜模块5、拐臂7和光学监控设备。高能激光束从光纤出光至所述扩束镜模块1的入光侧，所述扩束镜模块1内水平设置有扩束镜，所述扩束镜模块1内具有扩束光束通道，所述扩束镜将高能激光束进行扩束改变其直径和发散角后，光束沿着所述扩束激光通道到达所述准直镜模块2的入光侧，所述准直镜模块2内水平设置有准直镜，所述准直镜模块2内具有准直光束通道，所述准直镜将经过所述扩束镜模块1具有发散角的激光束光路改变为平行光路后，光束沿着所述准直激光通道到达所述聚焦镜模块3的入光侧，所述聚焦镜模块3内水平设置有聚焦镜，所述聚焦镜模块3内具有聚焦光束通道，所述聚焦镜将经过所述准直镜模块2的平行光束集中到一起形成
一个很小的光斑(焦点)后，光束沿着所述聚聚焦光束通道到达所述分光镜模块5的入光侧。所述扩束镜、准直镜以及聚焦镜的轴线重合，所述焦点形成在所述参量监控激光头的工作台面上，所述焦点可随着所述激光头的移动或者所述工作台面的移动而始终作用在工件表面上，从而为实现增材制造过程中实时状态的监测提供基本条件。
[0025]所述分光镜模块5设于所述聚焦镜模块3和所述送粉喷嘴9之间。所述分光镜模块5内设有呈倾斜设置的分光镜，所述分光镜模块5具有主光通道和分光通道。当通过聚焦镜模块3而产生集中到一起的加工光束并最终形成焦点时，通过所述分光镜，使加工光束在不改变原主路光束方向的同时，使其另行产生一个分光光束，从而形成一个分光光路。因此，所述分光镜模块5具有两个出光通道，第一出光通道为主光通道，第二个出光通道为分光通道。所述分光通道出光侧的分光镜模块的外壁上连接有拐臂7，所述拐臂7的折弯处设有呈倾斜设置的反射镜，所述拐臂7的折弯处与所述分光镜模块5之间具有反射光束入光通道，所述拐臂7的折弯处与所述光学监控设备之间具有反射光束出光通道，所述拐臂7的反射光束出光通道出光侧与所述光学监控设备的入光侧连接。便于将从分光镜模块5产生的分光通道的分光光束指引到光学监控设备。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多参量监控激光头，包括激光头本体，所述激光头本体从上到下依次设有扩束镜模块(1)、准直镜模块(2)、聚焦镜模块(3)和送粉喷嘴(9)，其特征在于所述激光头本体还包括参量监控组件，所述参量监控组件包括分光镜模块(5)、拐臂(7)和光学监控设备，所述分光镜模块(5)内设有呈倾斜设置的分光镜，所述分光镜模块(5)具有主光通道和分光通道，所述分光通道出光侧连接有拐臂(7)，所述拐臂(7)的折弯处设有呈倾斜设置的反射镜，所述拐臂(7)的出光侧与所述光学监控设备的入光侧连接，所述分光镜模块(5)设于所述聚焦镜模块(3)和所述送粉喷嘴(9)之间。2.根据权利要求1所述的多参量监控激光头，其特征在于所述分光镜模块(5)和所述送粉喷嘴(9)之间设有保护镜模块(8)，所述保护镜模块(8)内设有保护镜。3.根据权利要求1所述的多参量监控激光头，其特征在于所述参量监控组件的数量为若干个，若干个所述参量监控组件中的所述分光镜模块(5)依次连接，上方所述分光镜模块(5)的所述主光通道的出光侧连接下方所述分光镜模块(5)的所述主光通道的入光侧。4.根据权利要求3所述的多参量...

【专利技术属性】
技术研发人员：王飞，刘俊岩，宋鹏，魏嘉呈，何宇，何昱煜，荣晓旭，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：新型
国别省市：