[发明专利]一维高速、高分辨率成像系统及基于该系统的实时熔池监测方法

权利要求书

1.一种一维高速、高分辨率成像系统，其特征在于，系统是基于透射式原理的一维成像系统；

光源组件：作为成像系统光源；

一维色散元件：用于对激光进行空间转换与一维色散傅里叶变换；

聚焦模块：用于对空间激光脉冲进行聚焦；

调制组件：用于对激光脉冲进行调制；

滤波组件：用于对空间光束进行滤波分离；

信号收集组件：用于收集包含实时激光加工件动态检测信号，并进行光电和模电信号转换与信号处理。

2.根据权利要求1所述一种一维高速、高分辨率成像系统，其特征在于，所述一维色散元件包括：光纤、衍射光栅；所述光纤将光源组件产生的激光信号脉冲中不同成分光进行在时域上的色散傅里叶变换；由衍射光栅将脉冲光谱的不同波长成分投射到空间的不同位置，以此实现待测熔池的空间信息映射到脉冲的频谱上；所述光源组件激光器与加工所用激光器的波长参数不同，通过滤波组件进行滤波处理可避免所述加工激光的反射与折射对所述观测激光脉冲产生干扰或其他影响。

3.根据权利要求1所述一种一维高速、高分辨率成像系统，其特征在于，调制组件1包括：任意波形发生器、调制器1；调制组件2包括：调制器2；在监测光路中，利用任意波形发生器产生随机二进制编码，利用调制器1将二进制编码调制在所述监测脉冲激光的时域信号上，对所述激光脉冲进行编码调制；由调制器2改变光脉冲传播方向，使得光斑聚焦在加工材料熔池的不同位置，实现对脉冲一维色散。

4.根据权利要求1所述一种一维高速、高分辨率成像系统，其特征在于，所述一维成像系统中，光路可分为两条：监测光路与加工光路；

监测光路由光源组件出射，通过一维色散组件1、调制组件2、一维色散组件2、聚焦模块1、可透光激光加工件、聚焦模块2、滤波组件，最后射入信号收集组件；加工光路由激光加工设备光源出射，经过聚焦模块3，入射至可透光激光加工件，残余激光被加工件透过，经过聚焦模块2，入射至滤波组件被滤除；另外的，由调制组件1出射的方波在一维色散组件1、2中汇入探测光路。

5.一种一维高速、高分辨率成像系统，其特征在于，系统是基于反射式原理的一维成像系统；包括：

光源组件：作为成像系统光源；

一维色散元件：用于对激光进行空间转换与一维色散傅里叶变换；

聚焦模块：用于对空间激光脉冲进行聚焦；

环形器：用于在系统光路中实现单根光纤上的双向光信号传输；

调制组件：用于对激光脉冲进行调制；

滤波组件：用于对空间光束进行滤波分离；

信号收集组件：用于收集包含实时激光加工件动态检测信号，并进行光电和模电信号转换与信号处理。

6.根据权利要求5所述一种一维高速、高分辨率成像系统，其特征在于，所述一维色散元件包括：光纤、衍射光栅；所述光纤将光源组件产生的激光信号脉冲中不同成分光进行在时域上的色散傅里叶变换；由衍射光栅将脉冲光谱的不同波长成分投射到空间的不同位置，以此实现待测熔池的空间信息映射到脉冲的频谱上；所述光源组件激光器与加工所用激光器的波长参数不同，通过滤波组件进行滤波处理可避免所述加工激光的反射与折射对所述观测激光脉冲产生干扰或其他影响。

7.根据权利要求5所述一种一维高速、高分辨率成像系统，其特征在于，调制组件1包括：任意波形发生器、调制器1；调制组件2包括：调制器2；在监测光路中，利用任意波形发生器产生随机二进制编码，利用调制器1将二进制编码调制在所述监测脉冲激光的时域信号上，对所述激光脉冲进行编码调制；由调制器2改变光脉冲传播方向，使得光斑聚焦在加工材料熔池的不同位置，实现对脉冲一维色散。