[发明专利]一种多检测头分区检测的熔池光强检测装置

说明书

本发明提供一种多检测头分区检测的熔池光强检测装置，包括激光光源、工作平台、检测模块，所述激光光源位于工作平台正上方，所述工作平台用于承载待检测金属，工作平台表面待检测区域划分为若干面积相等且带有不同编号的正方形子区域，检测模块与正方形子区域数量相同且检测模块包括检测头，每一检测头位于工作平台上方且与其对应的一正方形子区域的中心连线平行于检测头轴线，每一检测头与其对应的正方形子区域的中心间的距离相等且连线与工作平台夹角相同；所述检测头接收熔池光并转化为数字信号后传输至外部运算系统。本发明可以实现实时精确的检测激光加工过程中的熔池光信号。

技术领域

本发明设计一种激光加工制造监测技术，特别是一种多检测头分区检测的熔池光强检测装置。

背景技术

熔池光强检测是熔池监测的一种方法，通过检测材料熔化过程中的熔池光强可以实时反映出当前熔池的面积、温度等信息。但目前的光强检测装置无论是同轴设置还是离轴设置，光源与检测装置的相对距离和光线入射检测装置的角度都会影响检测结果，特别是熔池光源在高速移动且熔池面积很小时，在不同位置因为光源与检测装置的相对距离和入射角度的不同而引起的误差对检测结果影响很大。专利申请号为201310654910.7的发明专利“用于激光加工过程的熔池检测装置”用分光镜、透镜模块和采集控制系统组成熔池检测装置，熔池光路与激光光路位于同一轴线上，能通过透镜模块和采集控制系统随激光头实时检测熔池信息。国外应用于激光加工过程的商业化设备如EOS、CONCEPT LASER等也集成了熔池检测装置，可以实时检测熔池信息，但这些监测装置在检测不同的熔池位置的光信号时也都存在位置误差。本发明专利针对熔池光强检测误差问题，创新的采用分区检测方法，根据检测区域面积大小及检测精度要求量化计算检测头数量，给出了一种多检测头分区检测的熔池光强检测装置，提高检测精度。

所开发的熔池光强检测装置可用于激光熔化材料的加工环境下，以高能量密度的激光束作为热源，以很小的激光光斑作用于材料，进而形成较小的熔池，例如激光焊接、激光熔覆、选择性激光烧结、选区激光熔化等。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多检测头分区检测的熔池光强检测装置，可以实现实时精确的检测激光加工过程中的熔池光信号。

一种多检测头分区检测的熔池光强检测装置，包括激光光源、工作平台、检测模块，所述激光光源位于工作平台正上方，所述工作平台用于承载待检测金属，工作平台表面待检测区域划分为若干面积相等且带有不同编号的正方形子区域，检测模块与正方形子区域数量相同且检测模块包括检测头，每一检测头位于工作平台上方且与其对应的一正方形子区域的中心连线平行于检测头轴线，每一检测头与其对应的正方形子区域的中心间的距离相等且连线与工作平台夹角相同；所述检测头接收熔池光并转化为数字信号后传输至外部运算系统。

采用上述装置，所述检测头通过三个转轴设置于工作平台上方，其中三个转轴间两两相互垂直。所述三个转轴分别为X转轴、Y转轴和Z转轴；其中X转轴与检测头通过检测头固定套连接，X转轴还设置于Y转轴的X转轴通孔内且与Y转轴转动连接，Y转轴与转轴模块转动连接，Z转轴设置于转轴模块的Z转轴通孔内且与转轴模块转动连接，Z转轴端部与外部固定架转动连接。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：(1)本发明采用普通检测装置所不具有的三轴可调的熔池光强检测装置，通过该检测装置可以精确的调整检测头相对工作平台待检测区域的位置和角度，既保证检测头正对工作平台上的待检测区域，又保证每个检测头和待检测区域的距离一致；(2)本发明采用了一种多检测头分区检测方法，保证在每个子区域内的任意位置有光入射到对应检测头时，将入射角度和入射距离产成的误差控制在一定的范围内，提高检测结果的准确度。

下面结合说明书附图对本发明做进一步描述。

附图说明

图1是本发明总体结构示意图。

图2是本发明检测模块的主视图。

图3是本发明检测头剖面图。