一种面式扫描的光路系统技术方案

本发明专利技术提供一种面式扫描的光路系统，光源用于发射激光；分光模块，激光经分光模块后至少分光为第一光路，第二光路和第三光路，分别形成第一工作光

【技术实现步骤摘要】
一种面式扫描的光路系统


[0001]本专利技术属于光学设备
，具体涉及一种面式扫描的光路系统
。

技术介绍

[0002]激光增材制造技术是近
20
年来信息技术
、
新材料技术和制造技术多学科融合发展的先进制造技术，增材制造依据
CAD
数据逐层累加材料的方法制造实体零件，其制造原理是材料逐点累积形成面，逐面累积成为体，这一成形原理给制造业从传统的宏观外形制造向宏微结构一体化制造发展提供了新契机
。
[0003]激光增材制造的产品和零件可以不受形状
、
结构复杂程度及尺寸大小的限制
。
摆脱了传统“去除”加工法的局限性，可以生产传统方法难以加工或不能加工的形状复杂的零件
。
可成形材料有碳钢
、
不锈钢
、
高温合金
、
钛合金
、
铜合金
、
复合陶瓷等
。
可广泛应用于航空航天
、
人工假体
、
国防工业和机械工业产品的制造
。
[0004]现有技术中对于特定粒度的金属增材制造的主要技术热点集中于控制光斑大小和激光功率对特定粒度的金属粉末熔融后以提高制造的良品率和效率，如专利公开号
CN116618681A
公开的一种宽粒径
SLM
金属增材制造方法及制造设备中提供了特定光斑大小和激光功率下对特定金属粒度加工的方法，但是其无法通过加工过程中的光图像检测实时加工面的加工缺陷
。
[0005]鉴于此，提出一种面式扫描的光路系统，用于激光增材制造中的加工面缺陷检测
。

技术实现思路

[0006]本专利技术提供一种面式扫描的光路系统，通过面扫描后进行点的转换实现对增材区域的缺陷检测
。
[0007]本专利技术提供一种面式扫描的光路系统，包括用于发射激光的光源，还包括：分光模块，激光经所述分光模块后至少分光为第一光路
、
第二光路和第三光路，且激光经所述第一光路
、
第二光路分别形成第一工作光和第二工作光，激光经所述第三光路形成基准光平面，且所述第一工作光和所述第二工作光均位于所述基准光平面内，同时所述第一工作光和所述第二工作光的光强度均高于所述基准光平面；聚焦模块，至少包括第一聚焦透镜和第二聚焦透镜，且两者分别对应设置于所述第一光路和所述第二光路；反射采样模块，至少两个所述反射采样模块设置于所述第一聚焦透镜和所述第二聚焦透镜的一侧，采样基准光平面经所述第一聚焦透镜和所述第二聚焦透镜的反射光；扫描采样模块，至少两个扫描采样模块对应设置于所述第一聚焦透镜和所述第二聚焦透镜，且分别随所述第一聚焦透镜和所述第二聚焦透镜移动，且所述扫描采样模块至少包括点采样单元和光电转换器，所述点采样单元用于获取预设光强度值以下的点集合，所述光电转换器适于将光信号转换为电信号；数据处理模块，接收来自所述光电转换器的电信号，预处理所述反射采样模块接
收到的反射光图像，同时预处理所述扫描采样模块的电信号值；控制模块，被配置为与光源和各模块电连接，响应于各模块并发送控制信号至各模块
。
[0008]进一步的，所述分光模块至少包括分光器和分光透镜组；所述分光透镜组包括散射透镜组
、
第一聚焦透镜组和第二聚焦透镜组；所述分光器的入光端连接至所述光源，且所述分光器至少具有第一出口
、
第二出口和第三出口；所述激光经所述第三出口后经过散射透镜组形成基准光平面；所述激光经所述第一出口后经过第一聚焦透镜组
、
第一聚焦透镜至所述基准光平面；所述激光经所述第二出口后经过第二聚焦透镜组
、
第二聚焦透镜至所述基准光平面
。
[0009]进一步的，还包括连接至所述第一聚焦透镜组的第一伺服系统，所述第一伺服系统用于调整所述第一聚焦透镜组的位置以调整所述第一工作光在基准光平面的位置；连接至所述第二聚焦透镜组的第二伺服系统，所述第二伺服系统用于调整所述第二聚焦透镜组的位置以调整所述第二工作光在基准光平面的位置；还包括设置于所述散射透镜组出光侧的光圈，所述光圈用于调节所述基准光平面的平面大小
。
[0010]进一步的，还包括设置于所述第一聚焦透镜组和所述第二聚焦透镜组的第一成像脉冲控制器和与所述第一成像脉冲控制器连接的第一快门；设置于所述散射透镜组的第二成像脉冲控制器，与所述第二成像脉冲控制器连接的第二快门
。
[0011]进一步的，所述控制模块，被配置为向所述第一成像脉冲控制器
、
所述第二成像脉冲控制器发送脉冲控制信号；同时被配置为向所述光圈发送光圈调整信号；同时被配置为向所述第一伺服系统
、
所述第二伺服系统发送伺服运动信号；同时被配置为向所述反射采样模块和所述扫描采样模块发送采样信号
。
[0012]进一步的，所述数据处理模块被配置为执行如下步骤：获取基准光平面的第一反射光图像，以预设的网格尺寸将反射光图像划分为多个网格区域；获取各区域中的平均光度值，获取光度值在第一阈值叠加第二阈值范围内的范围内的第一光度变换边界；获取扫描采样模块的第二反射光图像，得到第二反射光图像与第一光度变换边界的拟合，所述第二反射光图像基于所述第一工作光
、
所述第二工作光在预设扫描采样间隔内的反射成像；根据光度变换边界在网格区域内占比标记基准区域和缺陷区域；所述基准区域为反射光图像中第一光度变换边界占比在第三阈值内，且拟合度在第四阈值内的区域为基准区域，其余为缺陷区域；
所述第一阈值为预设光度值，所述第二阈值为差值光度值
。
[0013]进一步的，所述数据处理模块还被配置为执行如下步骤：获取扫描采样模块的点数据；根据预设的材料粒度，设置点的大小，从所述缺陷区域中得到点数据中的粒度间隔区域，标记粒度间隔区域大于材料粒度的图像数据；得到关于材料粒度的精确外边界
。
[0014]本专利技术相对现有技术具有如下优点：本专利技术通过构建光度值不同的反射图像，以面为基准值进行扫描，同时获取基准面中的光加工信息，对平面进行处理，检测增材过程中的缺陷
。
附图说明
[0015]图1是本专利技术实施例提供的系统的模块连接示意图；图2是本专利技术实施例提供的光路示意图
。
[0016]其中，
1、
光源；
2、
激光；
3、
分光器；
4、
第一光路；
5、
第二光路；
6、
第三光路；
7、
基准光平面；
8、
第一工作光；
9、
第二工作光；
10、
第一聚焦透镜；
11、
第二聚焦透镜；
12、
反射采样模块；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种面式扫描的光路系统，包括用于发射激光的光源，其特征在于，还包括：分光模块，激光经所述分光模块后至少分光为第一光路
、
第二光路和第三光路，且激光经所述第一光路
、
第二光路分别形成第一工作光和第二工作光，激光经所述第三光路形成基准光平面，且所述第一工作光和所述第二工作光均位于所述基准光平面内，同时所述第一工作光和所述第二工作光的光强度均高于所述基准光平面；聚焦模块，至少包括第一聚焦透镜和第二聚焦透镜，且两者分别对应设置于所述第一光路和所述第二光路；反射采样模块，至少两个所述反射采样模块设置于所述第一聚焦透镜和所述第二聚焦透镜的一侧，采样基准光平面经所述第一聚焦透镜和所述第二聚焦透镜的反射光；扫描采样模块，至少两个扫描采样模块对应设置于所述第一聚焦透镜和所述第二聚焦透镜，且分别随所述第一聚焦透镜和所述第二聚焦透镜移动，且所述扫描采样模块至少包括点采样单元和光电转换器，所述点采样单元用于获取预设光强度值以下的点集合，所述光电转换器适于将光信号转换为电信号；数据处理模块，接收来自所述光电转换器的电信号，预处理所述反射采样模块接收到的反射光图像，同时预处理所述扫描采样模块的电信号值；控制模块，被配置为与光源和各模块电连接，响应于各模块并发送控制信号至各模块
。2.
根据权利要求1所述的面式扫描的光路系统，其特征在于，所述分光模块至少包括分光器和分光透镜组；所述分光透镜组包括散射透镜组
、
第一聚焦透镜组和第二聚焦透镜组；所述分光器的入光端连接至所述光源，且所述分光器至少具有第一出口
、
第二出口和第三出口；所述激光经所述第三出口后经过散射透镜组形成基准光平面；所述激光经所述第一出口后经过第一聚焦透镜组
、
第一聚焦透镜至所述基准光平面；所述激光经所述第二出口后经过第二聚焦透镜组
、
第二聚焦透镜至所述基准光平面
。3.
根据权利要求2所述的面式扫描的光路系统，其特征在于，还包括连接至所述第一聚焦透镜组的第一伺服系统，所述第一伺服系统用于调整所述第一聚焦透镜组的位置以调整所述第一工作光在基准光平面的位...

【专利技术属性】
技术研发人员：张树哲，邹亚桐，吕忠利，
申请(专利权)人：山东创瑞激光科技有限公司，
类型：发明
国别省市：