[发明专利]利用加工距离的原位测量的材料加工装置

权利要求书

1.一种材料加工装置，利用光束发生器(5)的加工光束(4)并且利用光束发生器(5)和工件(6)之间的加工距离(a)的原位测量，所述材料加工装置(1)包括：

加工激光器(13)，

用于加工激光器(13)的激光扫描器(14)和改变加工距离(a(t))的可变重聚焦装置，激光扫描器(14)包括具有扫描器镜(31，32)的二维偏转装置(15)；

传感器装置(16)，包括分光计(17)和至少一个传感器光源；

测量光束(18)利用激光扫描器(14)和物镜(19)一起扫描工件(6)的加工区域(20)同时收集工件距离(a)，至少两个传感器光源(11，12)的测量光束(18)被线性偏振并且通过光耦合元件(21)在准直状态以交叉偏振方向耦合到材料加工装置(1)的激光扫描器(14)的加工光路(25)中。

2.根据权利要求1所述的材料加工装置，其中，光源(11，12)具有光束被线性偏振的超辐射发光二极管，并且所述光源(11，12)通过保偏光纤连接到偏振光束耦合器(21)，偏振光束耦合器(21)利用偏振分束器(24)将交叉的偏振方向组合。

3.根据权利要求1或2所述的材料加工装置，其中，传感器光路(26)具有窄带分色光束分离器以在准直状态下将测量光束(18)耦合到加工光路(25)中。

4.根据权利要求1或2所述的材料加工装置，其中，传感器光路(26)具有窄带陷波滤波器以在准直状态下将测量光束(18)耦合到加工光路(25)中。

5.根据权利要求1或2所述的材料加工装置，其中，为了在准直状态下将测量光束(18)耦合到加工光路(25)中而设置旋转滤光轮，旋转滤光轮将激光或传感器光交替地耦合到激光扫描器(14)中并且与加工激光器(13)的脉冲频率同步地旋转，使得激光扫描器(14)在脉冲暂停时能用于测量光束(18)。

6.根据权利要求1或2所述的材料加工装置，其中，设置可枢转到光路中的偏转镜，以在准直状态下将测量光束(18)耦合到加工光路(25)中。

7.根据前述权利要求中一项所述的材料加工装置，其中，传感器光源(11，12)具有与扫描器镜(31，32)的相机窗口的波长对应的传感器波长。

8.根据前述权利要求中一项所述的材料加工装置，其中，激光扫描器(14)包括具有对传感器波长和激光波长的反射率相同的涂层的扫描器镜(31，32)。

9.根据前述权利要求中一项所述的材料加工装置，其中，当扫描器镜(31，32)具有对传感器波长和激光波长的反射率不同的涂层时，材料加工装置(1)具有设置有深通特征的计算机控制装置(30)，所述深通特征滤除来自反射信号的比激光波长长的传感器光波长并估计以进行距离测量。

10.根据权利要求1至8中一项所述的材料加工装置，其中，当扫描器镜(31，32)具有对传感器波长和激光波长的反射率不同的涂层时，材料加工装置(1)具有启动校准运算的计算机控制装置(30)，校准运算测量电镀的扫描器镜(31，32)与具有已知光谱反射率的平面相比的每种定位组合并以表列形式存储在计算机中，并且在估计反射的测量信号时将存储的表格考虑在内。

11.根据前述权利要求中一项所述的材料加工装置，其中，传感器装置具有自由光束预调制器(33)，自由光束预调制器(33)通过光纤(22，23)连接到传感器光源(11，12)和传感器光路(26)。

12.根据权利要求11所述的材料加工装置，其中，自由光束预调制器(33)被构造成具有两个臂(35，36)的干涉仪(34)。

13.根据权利要求12所述的材料加工装置，其中，自由光束预调制器(33)的光纤端部被构造成是朝向传感器光路(26)部分反射的。

14.根据权利要求11至13中一项所述的材料加工装置，其中，使第一子波与第二子波干涉，所述第一子波在自由光束预调制器(33)的较长参考臂(35)内和光纤端部处被反射，第二子波在较短物件臂(36)内和工件(6)处被反射，其他光谱调制位于估计单元的测量范围之外。