[发明专利]一种激光加工头中热透镜焦点变化的测量装置及测量方法

说明书

本发明公开了一种激光加工头中热透镜焦点变化的测量装置及测量方法，其包括：激光加工头，激光加工头包括光纤水晶头、准直镜、聚焦镜、电容随动头以及喷嘴；焦点位置测量模块，所述焦点位置测量模块包括感应片、窗口片、中继镜、耦合镜组、第一成像合束镜、第二成像合束镜、聚光LED、衰减片、滤光片、电动变焦透镜组以及CCD相机，聚光LED发出的光束被第一成像合束镜全反射后进入耦合镜组，再通过中继镜、聚焦镜、准直镜后最终聚焦到光纤水晶头端面上，光纤水晶头端面反射出来的光束原路返回经第一成像合束镜全反射至第二成像合束镜上，并经电动变焦透镜组后在CCD相机上成像。本发明能准确测量出激光加工头的焦点变化量。

【技术领域】

本发明属于激光加工技术领域，特别是涉及一种激光加工头中热透镜焦点变化的测量装置及测量方法。

【背景技术】

激光束穿过不洁净的加工透镜时，镜片的污渍会吸收激光束能量，使得加工透镜的温度上升甚至变形，折射率也会同时发生变化。这样会导致加工透镜的聚光能力下降、焦点位置发生变化。光学元件的污渍所吸收的激光光束能量的比例称为光束吸收率。加工透镜的吸收率越高，焦点位置的偏移量就越大。这会导致激光加工头的稳定性下降，在批量加工过程中需要频繁地调节激光加工的工艺参数才能保证加工件的品质。现有的判断激光加工头中是否存在热透镜现象的方法是根据加工面的质量进行判断。当加工透镜发生热透镜时，加工面会变得粗糙，底部挂渣，甚至过烧。这种方法对加工人员的经验要求高，且发现这种现象时就已经造成了一定的损失。

因此，有必要提供一种新的激光加工头中热透镜焦点变化的测量装置及测量方法来解决上述问题。

【发明内容】

本发明的主要目的之一在于提供一种激光加工头中热透镜焦点变化的测量装置，能够及时发现加工透镜是否被污染，能准确测量出激光加工头的焦点变化量，提高加工件的良率和减少损失。

本发明通过如下技术方案实现上述目的：一种激光加工头中热透镜焦点变化的测量装置，其包括

一激光加工头，所述激光加工头沿光路传输方向依次包括光纤水晶头、准直镜、聚焦镜、电容随动头以及设置在所述电容随动头末端的喷嘴；

一焦点位置测量模块，所述焦点位置测量模块包括感应片、窗口片、中继镜、耦合镜组、第一成像合束镜、第二成像合束镜、聚光LED、衰减片、滤光片、电动变焦透镜组、以及CCD相机，所述聚光LED发出的光束被所述第一成像合束镜全反射后进入所述耦合镜组，再通过所述中继镜、所述聚焦镜、所述准直镜后最终聚焦到光纤水晶头端面上，所述光纤水晶头端面反射出来的光束原路返回经所述第一成像合束镜全反射至所述第二成像合束镜上，并经所述电动变焦透镜组后在所述CCD相机上成像。

进一步的，还包括功损测量模块，所述功损测量模块沿光路传输方向依次包括所述感应片、所述窗口片、所述中继镜、功率合束镜、衰减器、红外滤光片、聚焦调节镜、功率计；激光光束通过所述中继镜被准直成一平行光束，平行光束通过所述功率合束镜的反射进入所述衰减器，再经过所述聚焦调节镜被聚焦到所述功率计的靶面上。

进一步的，所述感应片为一由金属材质制作而成的且用于感应电容变化的部件。

本发明的另一主要目的在于提供一种激光加工头中热透镜焦点变化的测量方法，其包括以下步骤：

1)在激光加工头的输出光路上依次设置一耦合镜组、第一成像合束镜，然后提供一光束经过所述第一成像合束镜、所述耦合镜组进入所述激光加工头内，并照亮所述激光加工头的光纤水晶头端面；

2)在所述光纤水晶头端面反射光路上且位于所述第一成像合束镜之后设置一第二成像合束镜，然后将反射光束经过所述第二成像合束镜、一电动变焦透镜组，在一CCD相机上成像；

3)当所述激光加工头中的加工透镜发生热透镜现象时，调整所述电动变焦透镜组，使得所述CCD相机上形成焦点像，再根据所述电动变焦透镜组的焦距变化量计算出所述激光加工头的焦距变化量。