[发明专利]基于附加旁轴引导光的激光焊离焦量指示装置及方法

权利要求书

1.一种基于附加旁轴引导光的激光焊离焦量指示装置，其特征在于：利用激光焊镜头中已有的主引导光，通过附加准直引导光，与主引导光呈10-60度角，通过两束引导光的相对位置关系实现离焦量的指示；包括主激光器光源(1)、主引导光束(2)、附加激光器光源(3)、附加引导光束(4)、可调支架(6)，所述附加激光器光源(3)与可调支架(6)通过铰链(3-1)连接在一起；附加激光器光源(3)发射的附加引导光束(4)在工件(5)表面形成光斑，同时主激光器光源(1)发射的主引导光束(2)在工件(5)表面也形成光斑，两个光斑重合则表明离焦量符合要求。

2.根据权利要求1所述的基于附加旁轴引导光的激光焊离焦量指示装置，其特征在于：所述的附加引导光束(4)的波长远离主引导光束(2)的波长100nm以上，使附加引导光束(4)与主引导光束(2)在工件表面形成不同颜色的光斑。

3.根据权利要求1所述的基于附加旁轴引导光的激光焊离焦量指示装置，其特征在于：所述的附加引导光束(4)的功率与主引导光束(2)保持一致或偏差在5％以内。

4.根据权利要求1所述的基于附加旁轴引导光的激光焊离焦量指示装置，其特征在于：所述的附加激光器光源(3)在可调支架(6)上运动，附加激光器光源(3)的调整行程等于激光焊接时可变离焦量的设置范围，调节方向与激光焊接镜头光轴平行。

5.一种基于附加旁轴引导光的激光焊离焦量指示方法，其特征在于：利用激光焊镜头中已有的主引导光，通过附加准直引导光，与主引导光呈10-60度角，通过两束引导光的相对位置关系实现离焦量的指示，包括如下步骤：

步骤一、根据三角测量原理，主引导光束光轴L0与附加引导光束光轴L1所成角度θ的取值范围为10-60°，根据主激光头尺寸，在不发生干涉遮挡的前提下调整确定角度θ；

步骤二、确定附加引导光束(3)的光斑直径：按照如下公式确定光斑直径

D₁＝D₀ cosθ

式中，D₁为附加引导光束(3)的光斑直径、D₀为主引导光束(2)的光斑直径；

步骤三、可分辨的最小离焦量偏移的误差分析：通过以下公式进行误差分析

Δh_min＝Δl_min cotθ

式中，Δh_min为分辨的离焦量偏移最小值、Δl_min为肉眼可分辨的主引导光与附加引导光的光斑距离最小值；也可结合该公式，根据系统所需要达到的离焦量控制精度进一步优化θ值；

步骤四、标定标准离焦量：调整主激光器光源(1)的位置，使离焦量等于0mm；调整附加激光器光源(3)的位置，使主引导光束(2)与附加引导光束(3)在工件表面的光斑完全重合，并将附加激光器光源(3)所处的可调支架(6)的位置标定为零，沿主引导光束(2)发出方向为正；可调支架(6)与主激光器光源(1)相对位置固定；

步骤五、指示当前离焦量：根据工艺参数要求调整附加激光器光源(3)位置，使离焦量参数值与标定后的可调支架(6)位置值一致；通过观察主引导光束(2)与附加引导光束(3)的光斑是否重合来判断当前离焦量是否满足工艺参数要求。