[发明专利]一种搭载工业OCT的激光焊接头

说明书

本发明提出了一种搭载工业OCT的激光焊接头，涉及激光焊接和光学相干层析成像设备的技术领域，包括焊接头主体、激光焊接光学镜头组件、CCD相机、OCT模块和OCT光学镜头组件，所述CCD相机和OCT模块安装在焊接头主体上，激光焊接光学镜头组件用于在焊接头主体内形成激光光路，OCT光学镜头组件用于将OCT模块产生的探测光在焊接头主体内形成探测光光路，所述激光光路、探测光光路和CCD相机的成像光路同轴。将OCT模块直接搭载在激光焊接机的机械臂的焊接头主体上，数据采集和成像处理系统与OCT模块之间的光电连接与光学相干无关。这样，避免了光学相干检测由于机械臂过长而引起的测试系统难度和误差。

技术领域

本发明涉及激光焊接设备的技术领域，更具体地说是涉及激光焊接和光学相干层析成像设备的技术领域。

背景技术

随着工业激光的快速发展，激光焊接已广泛应用于电子工业，制造业，生物医学和汽车工业等各大行业，市场对激光焊接技术和质量的要求越来越高，激光焊接质量的无损在线检测就尤为重要。工业OCT是一种无损、无辐射、非接触的断层成像技术，可实时测量匙孔、熔深、表面熔宽、堆高和孔洞等数据，结合软件算法实现实时焊缝成像及质量检测。激光焊接机搭载工业OCT的传统方法是将OCT模块安装在激光焊接机的激光器机柜中，将OCT探测光通过光纤传至激光头的OCT-Scanner中。这种搭建方法OCT探测光路长，光纤需要盘绕在激光焊接机的机器臂上，随着机器臂的运动，光纤会发生盘绕，扭曲，OCT探测光的偏振态也会随之改变。光路过长和探测光偏振态的改变，使得光路更加复杂，不可控因素多，探测不准确。同时大功率激光器通过样品面反射的回光会对OCT的探测光路造成干扰，同时对OCT的光源SLD造成致命伤害。

发明内容

本发明提出一种搭载工业OCT的激光焊接头，解决了现有技术中将OCT模块安装在激光焊接机的激光器机柜中所导致的弊端，以及大功率激光器通过样品面反射的回光会对OCT的探测光路造成干扰的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种搭载工业OCT的激光焊接头，包括焊接头主体、激光焊接光学镜头组件、CCD相机、OCT模块和OCT光学镜头组件，所述CCD相机和OCT模块安装在焊接头主体上，所述激光焊接光学镜头组件和OCT光学镜头组件安装在焊接头主体内，激光焊接光学镜头组件用于在焊接头主体内形成激光光路，OCT光学镜头组件用于将OCT模块产生的探测光在焊接头主体内形成探测光光路，所述激光光路、探测光光路和CCD相机的成像光路同轴。

进一步地，还包括旋转光窗和伺服电机，所述伺服电机通过支架固定安装在焊接头主体内，所述旋转光窗与伺服电机的输出轴固定连接，旋转光窗位于OCT光学镜头组件与激光焊接光学镜头组件之间，并位于OCT模块的探测光光路和CCD相机的成像光路上，旋转光窗用于隔断或导通CCD相机的成像光路和OCT模块的探测光光路。

进一步地，所述旋转光窗呈方框形，呈方框形的旋转光窗的其中一组相对面为透光面，该透光面为镀有增透膜的平面透镜，旋转光窗的另一组相对面为挡光面。

进一步地，所述激光焊接光学镜头组件包括第一准直镜组、第一分光镜和聚焦镜，在焊接头主体上设有激光入射接头，第一准直镜组、第一分光镜和聚焦镜分别安装在焊接头主体内，激光由激光入射接头入射，经第一准直镜组准直，并通过第一分光镜折射后，由聚焦镜聚焦射出。

进一步地，在所述焊接头主体上设有探测光接头，OCT模块通过单模光纤与探测光接头连接，单模光纤用于传输OCT模块的探测光，所述OCT光学镜头组件包括第二准直镜组和第二分光镜，所述第二准直镜组和第二分光镜分别安装在焊接头主体内，第二分光镜位于第一分光镜上方，所述CCD相机位于第二分光镜上方，OCT模块的探测光由探测光接头入射，经第二准直镜组准直，并通过第二分光镜折射后，与CCD相机的成像光路以及经第一分光镜折射后的激光光路同轴。

进一步地，在所述焊接头主体上设有保护罩，保护罩罩设在OCT模块外侧，在OCT模块上设有第一电接口，在焊接头主体上设有与伺服电机电连接的第二电接口。