CN113441834B - 一种激光加工检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种激光加工检测装置，包括：检测耦合腔体；激光发生器，激光发生器适于给检测耦合腔体提供激光；激光加工输出部件和第一光纤，第一光纤分别与激光加工输出部件和检测耦合腔体连接，激光加工输出部件适于对工件进行激光加工并传输工件发出的热辐射红外光至第一光纤；位于检测耦合腔体侧部的红外温度检测器；位于检测耦合腔体中的第一反射镜，第一反射镜适于将激光发生器发射的激光反射至第一光纤中，第一反射镜还适于透过热辐射红外光。提高了检测精度。

Description

一种激光加工检测装置

技术领域

本发明涉及激光器技术领域，具体涉及一种激光加工检测装置。

背景技术

激光加工是利用高能量的激光作为热源的一种高效精密加工方法，通过激光辐射加热工件表面，工件表面的热量通过热传导向内部扩散，通过控制激光的宽度、能量、峰值功率和重复频率等参数，使工件熔化，形成特定的熔池，达到焊接、表面处理、打孔和微雕等加工目的。

有些被加工工件对温度较敏感，为了达到最好的加工效果，需要检测激光的实时温度，防止被加工工件损坏。现有技术提供的激光温度检测装置通常为同轴检测方式，即用于温度检测的红外射线与激光部分同轴，通过测量红外射线的温度达到测量激光温度的目的。

但是检测装置中的反射镜片以及同轴检测架等部件由于机械加工误差、安装误差以及使用过程中部件的运动、形变造成的误差，使红外射线与激光并没有同轴而存在一定的误差，严重影响了激光温度检测的精度。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中激光温度同轴检测精度有待提高的问题，从而提供一种激光加工检测装置。

本发明提供一种激光加工检测装置，包括：检测耦合腔体；激光发生器，所述激光发生器适于给所述检测耦合腔体提供激光；激光加工输出部件和第一光纤，所述第一光纤分别与所述激光加工输出部件和所述检测耦合腔体连接，所述激光加工输出部件适于对工件进行激光加工并传输工件发出的热辐射红外光至所述第一光纤；位于所述检测耦合腔体中的第一反射镜，所述第一反射镜适于将所述激光发生器发射的激光反射至所述第一光纤中，所述第一反射镜还适于透过所述热辐射红外光；位于所述检测耦合腔体侧部的红外温度检测器；所述红外温度检测器适于检测从第一反射镜透过的热辐射红外光。

可选的，还包括：位于所述检测耦合腔体中的第二反射镜，所述第二反射镜适于反射从所述第一反射镜透过的热辐射红外光至所述红外温度检测器。

可选的，所述第一反射镜的表面镀有激光反射膜和热辐射红外光增透膜。

可选的，所述第二反射镜的表面镀有激光增透膜和热辐射红外光反射膜。

可选的，所述检测耦合腔体的腔壁设置有第一开口、第二开口和第三开口；所述第一光纤的一端与所述第一开口连接，所述第一光纤的另一端与所述激光加工输出部件连接；所述激光加工检测装置还包括：第二光纤，所述第二光纤的一端连接所述激光发生器，所述第二光纤的另一端位于所述第二开口中；所述第一反射镜适于反射来自所述第二开口的激光至所述第一开口；所述第二反射镜位于所述第一反射镜背向所述第一开口的一侧，所述第二反射镜适于反射热辐射红外光至所述第三开口，所述红外温度检测器朝向所述第三开口。

可选的，所述检测耦合腔体具有第三腔壁、以及相对设置的第一腔壁和第二腔壁；所述第三腔壁位于所述第一腔壁和所述第二腔壁之间且与所述第一腔壁和所述第二腔壁连接；所述第三腔壁开设有所述第一开口，所述第二腔壁开设有所述第二开口；所述第一腔壁开设有所述第三开口，所述第二反射镜垂直于所述第一反射镜；或者，所述第二腔壁开设有所述第三开口，所述第二反射镜平行于所述第一反射镜。

可选的，所述检测耦合腔体还具有与所述第三腔壁相对设置的第四腔壁，所述第四腔壁位于所述第一腔壁和所述第二腔壁之间且与所述第一腔壁和所述第二腔壁连接；所述第四腔壁开设有第四开口，所述第四开口的中心轴线与所述第一开口的中心轴线重合；所述激光加工检测装置还包括：可见光发射单元，所述可见光发射单元朝向所述第四开口，所述可见光发射单元适于发射第一可见光；所述第二反射镜适于透过所述第一可见光，所述第一反射镜适于透过所述第一可见光。

可选的，所述激光发生器包括激光发生部和可见光发生部，所述可见光发生部能独立于所述激光发生部工作，所述激光发生部适于产生激光，所述可见光发生部适于产生第二可见光，所述第二可见光适于在调试第一反射镜的位置的过程中和所述激光发生部产生的激光混合在一起发射，所述第一可见光与所述第二可见光的波长不相同。

可选的，所述第一腔壁还开设有第五开口，所述第五开口的中心轴线与所述第二开口的中心轴线重合；所述第一反射镜还适于透过部分从所述第二开口入射的激光至所述第五开口；所述激光加工检测装置还包括：激光功率信号处理器，位于所述第一腔壁背向所述第二腔壁的一侧且与所述第五开口相对。

可选的，所述第二腔壁上还开设有第六开口，所述第六开口与所述第二开口间隔设置；所述激光加工检测装置还包括：第一光电信号转换器，位于所述第二腔壁背向所述第一腔壁一侧且与所述第六开口相对设置；所述激光加工检测装置适于采用所述激光功率信号处理器检测的激光的功率与所述第一光电信号转换器检测的激光的功率的差值表征激光发生器的激光功率。

可选的，所述第四腔壁还开设有第七开口，所述第七开口与所述第四开口间隔设置，所述第七开口适于接收从工件表面反射至所述检测耦合腔体中的所述第一可见光；所述激光加工检测装置还包括：第二光电信号转换器，位于所述第四腔壁背向所述第三腔壁的一侧且与所述第七开口相对设置；滤波片，位于所述第二反射镜与所述第七开口之间以及所述第二反射镜与所述第四开口之间，所述滤波片适于选择透过所述第一可见光，所述第一可见光的波长与所述热辐射红外光的波长不同。

可选的，还包括：位于所述检测耦合腔体中的第一准直镜，所述第一准直镜位于所述第二开口至所述第一反射镜的光学路径上；第一聚焦镜，所述第一聚焦镜位于所述第一反射镜至所述第一开口的光学路径上。

可选的，所述激光加工输出部件中设置有第二准直镜和第二聚焦镜，所述第二准直镜位于所述第二聚焦镜与所述第一光纤和所述激光加工输出部件的连接处之间。

可选的，还包括：印制电路板；位于所述印制电路板边缘位置的红外温度检测接口，所述红外温度检测接口与所述印制电路板电学连接且适于与所述红外温度检测器连接；位于所述印制电路板边缘位置的激光发生器接口，所述激光发生器接口与所述印制电路板电学连接且适于与所述激光发生器连接。

可选的，还包括：位于所述印制电路板边缘位置的电源接口，所述电源接口与所述印制电路板电学连接；控制电脑，所述控制电脑适于处理所述印制电路板中的信号；位于所述印制电路板边缘位置的数据传输口，所述数据传输口与所述印制电路板电学连接，所述数据传输口适于与控制电脑连接并在控制电脑和印制电路板之间传输信号；位于所述印制电路板边缘位置的触发开关，所述触发开关与所述印制电路板电学连接，所述触发开关适于控制所述激光加工检测装置启动工作或者停止工作。

本发明还提供一种激光加工检测装置的工作方法，包括：所述激光发生器给所述检测耦合腔体提供激光；所述第一反射镜将激光发生器发射的激光反射至所述第一光纤中；所述第一光纤传输激光至所述激光加工输出部件；所述激光加工输出部件对工件进行激光加工并传输工件发出的热辐射红外光至所述第一光纤；所述第一反射镜透过所述第一光纤传输的热辐射红外光；采用所述红外温度检测器检测从第一反射镜透过的热辐射红外光。

可选的，所述激光发生器包括激光发生部和可见光发生部，所述可见光发生部能独立于所述激光发生部工作，所述激光发生部适于产生激光，所述可见光发生部适于产生第二可见光；所述激光加工检测装置的工作方法还包括：调整所述第一反射镜的位置并固定述第一反射镜在第一位置；调整所述第一反射镜的位置并固定所述第一反射镜在第一位置的方法包括：所述激光发生器将第二可见光和激光混合一起发射至所述第一反射镜的表面；调整所述第一反射镜的位置，直至在工件的表面观测到所述第二可见光；在工件的表面观测到所述第二可见光时第一反射镜的位置确定为第一位置；确定所述第一反射镜的第一位置后，关闭可见光发生部。

可选的，所述激光加工检测装置包括位于所述检测耦合腔体中的第二反射镜；所述红外温度检测器适于检测从第一反射镜透过的热辐射红外光的步骤包括：所述第二反射镜反射从所述第一反射镜透过的热辐射红外光至所述红外温度检测器。

可选的，所述检测耦合腔体具有相对的第三腔壁和第四腔壁，所述第三腔壁开设有第一开口；所述第四腔壁开设有第四开口，所述第四开口的中心轴线与所述第一开口的中心轴线重合；所述第一光纤的一端与所述第一开口连接，所述第一光纤的另一端与所述激光加工输出部件连接；所述激光加工检测装置还包括：可见光发射单元；所述激光加工检测装置的工作方法还包括：所述可见光发射单元向所述第四开口发射第一可见光，所述第一可见光透过所述第二反射镜和所述第一反射镜向所述第一开口传输，所述第一光纤传输第一可见光至所述激光加工输出部件；所述激光加工输出部件在输出激光的同时输出第一可见光至工件的表面；工件表面的所述第一可见光指引所述激光加工输出部件对工件进行激光加工。

可选的，所述第四腔壁还开设有第七开口，所述第七开口与所述第四开口间隔设置；所述激光加工检测装置还包括：第二光电信号转换器；滤波片，位于所述第二反射镜与所述第七开口之间以及所述第二反射镜与所述第四开口之间，所述滤波片适于选择透过所述第一可见光；所述第一可见光的波长与所述热辐射红外光的波长不同；所述激光加工检测装置的工作方法还包括：检测工件反射的激光强度；检测工件反射的激光强度的方法包括：第二光电信号转换器从所述第七开口接收从工件表面反射至所述检测耦合腔体中的所述第一可见光；获取第二光电信号转换器接收到的第一可见光的强度与所述可见光发射单元发射的第一可见光的强度的比值，并将比值作为工件表面的反射率；根据激光发生器产生的激光强度以及工件表面的反射率获取工件反射的激光强度。

可选的，所述检测耦合腔体具有相对设置的第一腔壁和第二腔壁；所述第二腔壁开设有第二开口和第六开口；所述激光发生器通过所述第二开口给所述检测耦合腔体提供激光；所述第一腔壁开设有第五开口，所述第五开口的中心轴线与所述第二开口的中心轴线重合；所述激光加工检测装置还包括：激光功率信号处理器；第一光电信号转换器；所述激光加工检测装置的工作方法还包括：检测所述激光发生器产生的激光功率；检测所述激光发生器产生的激光的功率的方法包括：所述第一反射镜透过部分从所述第二开口入射的激光至所述第五开口，激光功率信号处理器检测所述第五开口处的激光的功率；所述第一光电信号转换器从所述第六开口检测所述检测耦合腔体中漫反射的激光；采用所述激光功率信号处理器检测的激光的功率与所述第一光电信号转换器检测的激光的功率的差值表征激光发生器的激光功率。

本发明的技术方案具有以下有益效果：

1.本发明提供的激光加工检测装置，所述激光发生器适于给所述检测耦合腔体提供激光，所述第一反射镜适于将所述激光发生器发射的激光反射至所述第一光纤中，激光经过第一光纤被传输至激光加工输出部件，激光加工输出部件适于对工件进行激光加工并传输工件发出的热辐射红外光至所述第一光纤，第一光纤传输热辐射红外光至检测耦合腔体中，第一反射镜透过所述热辐射红外光。所述红外温度检测器适于检测从第一反射镜透过的热辐射红外，用于获取激光在工件表面的加工作用点的温度。由于检测耦合腔体通过第一光纤连接激光加工输出部件，即使激光加工输出部件在对工件进行激光加工的过程会存在机械运动，但是该机械振动对检测耦合腔体的影响较小，检测耦合腔体无需运动，因此检测耦合腔体能保持静止状态，相应的，第一反射镜的位置不会发生偏移，激光和热辐射红外光同时经过第一光纤传输，红外温度检测器检测的工件发出的热辐射红外光的辐射点与激光在工件表面的作用点是同一点，实现真正的同轴检测，能够比较准确检测激光在工件表面的加工作用点的实际温度，从而更能有效的调整激光的功率，防止工件表面发生过热异常。同时，由于激光和热辐射红外光通过第一光纤实现同轴检测，第一光纤连接简单，激光加工输出部件的设计成本降低，机械加工精度和难易程度降低，在安装好激光加工输出部件后不需要再做过多的调整，在使用过程中，可以避免因激光加工输出部件震动偏位导致测试不准的问题，节省了工时，降低了激光加工检测装置的使用难度，提高了检测精度。

2.进一步，第四开口的中心轴线与第一开口的中心轴线重合，第一可见光从第四开口入射至第一开口中通过第一光纤与激光同轴传输，第一可见光作为指引激光加工工件实际作用点的指引光，这样激光发生器无需产生第二可见光作为指引光，避免了第二可见光经第一反射镜反射入射至激光发生器而增加激光发生器损坏的几率，提高了激光加工检测装置的使用寿命。

3.进一步，激光加工检测装置适于采用激光功率信号处理器检测的激光的功率与第一光电信号转换器检测的激光的功率的差值表征激光发生器的激光功率，这样去除了激光在检测耦合腔体中漫反射的干扰，提高了检测激光功率的检测精度，更有利于控制激光发生器的功率。

4.进一步，第四腔壁还开设有第七开口，激光加工检测装置还包括：第二光电信号转换器，第二光电信号转换器从所述第七开口接收从工件表面反射至所述检测耦合腔体中的所述第一可见光；获取第二光电信号转换器接收到的第一可见光的强度与所述可见光发射单元发射的第一可见光的强度的比值，并将比值作为工件表面的反射率；根据激光发生器产生的激光强度以及工件表面的反射率获取工件反射的激光强度，以此确定从工件表面反射至激光发生器中的激光强度，判断激光发生器是否有被反射激光烧灼的风险。

5.本发明提供的激光加工检测装置的工作方法，所述激光发生器适于给所述检测耦合腔体提供激光，所述第一反射镜适于将所述激光发生器发射的激光反射至所述第一光纤中，激光经过第一光纤被传输至激光加工输出部件，激光加工输出部件适于对工件进行激光加工并传输工件发出的热辐射红外光至所述第一光纤，第一光纤传输热辐射红外光至检测耦合腔体中，第一反射镜透过所述热辐射红外光。所述红外温度检测器用于检测激光在工件表面的加工作用点的温度。由于检测耦合腔体通过第一光纤连接激光加工输出部件，即使激光加工输出部件在对工件进行激光加工的过程会存在机械运动，但是该机械振动对检测耦合腔体的影响较小，检测耦合腔体无需运动，因此检测耦合腔体能保持静止状态，相应的，第一反射镜的位置不会发生偏移，激光和热辐射红外光同时经过第一光纤传输，红外温度检测器检测的工件发出的热辐射红外光的辐射点与激光在工件表面的作用点是同一点，实现真正的同轴检测，能够比较准确检测激光在工件表面的加工作用点的实际温度，从而更能有效的调整激光的功率，防止工件表面发生过热异常。同时，由于激光和热辐射红外光通过第一光纤实现同轴检测，第一光纤连接简单，激光加工输出部件的设计成本降低，机械加工精度和难易程度降低，在安装好激光加工输出部件后不需要再做过多的调整，在使用过程中，可以避免因激光加工输出部件震动偏位导致测试不准的问题，节省了工时，降低了激光加工检测装置的使用难度，提高了检测精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一实施例提供的激光加工检测装置的结构示意图；

图2为本发明一实施例提供的印制电路板的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电学连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

本发明一实施例提供一种激光加工检测装置，请参考图1，包括：

检测耦合腔体1；

激光发生器3，所述激光发生器3适于给所述检测耦合腔体1提供激光；

激光加工输出部件2和第一光纤4，所述第一光纤4分别与所述激光加工输出部件2和所述检测耦合腔体1连接，所述激光加工输出部件2适于对工件进行激光加工并传输工件发出的热辐射红外光至所述第一光纤4；

位于所述检测耦合腔体1中的第一反射镜6，所述第一反射镜6适于将所述激光发生器3发射的激光反射至所述第一光纤4中，所述第一反射镜6还适于透过所述热辐射红外光；

位于所述检测耦合腔体1侧部的红外温度检测器20；所述红外温度检测器20适于检测从第一反射镜6透过的热辐射红外光。

位于所述检测耦合腔体1中的第二反射镜7，所述第二反射镜7适于反射从所述第一反射镜6透过的热辐射红外光至所述红外温度检测器20。

所述第一反射镜6的表面镀有激光反射膜和热辐射红外光增透膜。需要说明的是，即使第一反射镜6的表面镀有激光反射膜，但是也有少量的激光能够透过第一反射镜6。激光反射膜和热辐射红外光增透膜在垂直于第一反射镜6的表面的方向上层叠设置，激光反射膜和热辐射红外光增透膜的位置可以互换。

激光反射膜使得第一反射镜6对激光发生器产生的激光的反射率大于第一反射镜6对激光发生器产生的激光的透过率，热辐射红外光增透膜使得第一反射镜6对工件表面的热辐射红外光的透过率大于对第一反射镜6对工件表面的热辐射红外光的反射率。在一个具体的实施例中，第一反射镜6对激光发生器产生的激光的反射率为99％～99.99％，例如，99％、99.1％、99.3％、99.5％、99.7％、99.8％、99.9％、99.95％或者99.99％，第一反射镜6对激光发生器产生的激光的透过率为0.01％～1％，例如，0.01％、0.03％、0.05％、0.07％、0.1％、0.2％、0.3％、0.5％、0.7％、0.9％或者1％；第一反射镜6对工件表面的热辐射红外光的透过率为95％～99.99％，例如，95％、97％、98％、99％、99.8％、99.9％、99.95％或者99.99％。所述第二反射镜7的表面镀有激光增透膜和热辐射红外光反射膜。第二激光增透膜和热辐射红外光反射膜在垂直于第二反射镜7的表面的方向上层叠设置，第二激光增透膜和热辐射红外光反射膜的位置可以互换。

激光增透膜使得第二反射镜7对激光发生器产生的激光的透过率大于第二反射镜7对激光发生器产生的激光的反射率，热辐射红外光反射膜使得第第二反射镜7对工件表面的热辐射红外光的反射率大于对第二反射镜7对工件表面的热辐射红外光的透过率。在一个具体的实施例中，第二反射镜7对激光发生器产生的激光的透过率为99％～99.99％，例如，99％、99.1％、99.3％、99.5％、99.7％、99.8％、99.9％、99.95％或者99.99％，第二反射镜7对激光发生器产生的激光的反射率为0.01％～1％，例如，0.01％、0.03％、0.05％、0.07％、0.1％、0.2％、0.3％、0.5％、0.7％、0.9％或者1％；第二反射镜7对工件表面的热辐射红外光的反射率为99％～99.99％，例如，99％、99.1％、99.3％、99.5％、99.7％、99.8％、99.9％、99.95％或者99.99％；第二反射镜7对工件表面的热辐射红外光的透过率为95％～99.99％，例如，95％、97％、98％、99％、99.8％、99.9％、99.95％或者99.99％。

本实施例中，第一反射镜6的表面与激光发生器3照射至第一反射镜6表面的激光之间的夹角为45度，所述第一反射镜6反射的激光与第一反射镜6的表面之间的夹角为45度。激光反射膜和热辐射红外光增透膜均以该角度下进行优化设置。

本实施例中，第二反射镜7的表面与热辐射红外光照射至第二反射镜7表面的激光之间的夹角为45度，所述第二反射镜7反射的热辐射红外光与第二反射镜7的表面之间的夹角为45度。第二激光增透膜和热辐射红外光反射膜均以该角度下进行优化设置。

因此在实际工作过程中，需要第一反射镜6和第二反射镜7保持上述角度下工作，若第一反射镜6和第二反射镜7发射位置上的偏移，就会影响激光的传输和热辐射红外光的传输。

所述检测耦合腔体1的腔壁设置有第一开口12、第二开口13和第三开口14。

所述第一光纤4的一端与所述第一开口12连接，所述第一光纤4的另一端与所述激光加工输出部件2连接。

所述激光加工检测装置还包括：第二光纤5，所述第二光纤5的一端连接所述激光发生器3，所述第二光纤5的另一端位于所述第二开口13中。

为了耦合效率，第一光纤4的直径大于第二光纤5的直径，在一个实施例中，第一光纤4为双头D80接头光纤，第二光纤5为单头SMA905光纤。

所述第一反射镜6适于反射来自所述第二开口13的激光至所述第一开口12。

所述第二反射镜7位于所述第一反射镜6背向所述第一开口12的一侧，所述第二反射镜7适于反射热辐射红外光至所述第三开口14，所述红外温度检测器20朝向所述第三开口14。

所述检测耦合腔体1具有第三腔壁10、以及相对设置的第一腔壁8和第二腔壁9；所述第三腔壁10位于所述第一腔壁8和所述第二腔壁9之间且与所述第一腔壁8和所述第二腔壁9连接；所述第三腔壁10开设有所述第一开口12，所述第二腔壁9开设有所述第二开口13。

所述第一腔壁8或者第二腔壁9开设有所述第三开口14。

在本实施例中，所述第一腔壁8开设有所述第三开口14，所述第二反射镜7垂直于所述第一反射镜6；在其他实施例中，所述第二腔壁9开设有所述第三开口14，所述第二反射镜7平行于所述第一反射镜6。

所述检测耦合腔体1还具有与所述第三腔壁10相对设置的第四腔壁11，所述第四腔壁11位于所述第一腔壁8和所述第二腔壁9之间且与所述第一腔壁8和所述第二腔壁9连接。

所述第四腔壁11开设有第四开口15，所述第四开口15的中心轴线与所述第一开口12的中心轴线重合。第一可见光从第四开口15入射至第一开口12中通过第一光纤4与激光同轴传输，第一可见光作为指引激光加工工件实际作用点的指引光，这样激光发生器3无需产生第二可见光作为指引光，避免了第二可见光经第一反射镜6反射入射至激光发生器3而增加激光发生器3损坏的几率，提高了激光加工检测装置的使用寿命。

所述激光加工检测装置还包括：可见光发射单元37，所述可见光发射单元37朝向所述第四开口15，所述可见光发射单元37适于发射第一可见光。在本实施例中，可见光发射单元37包括自带有准直光学系统的小功率激光器。

所述第二反射镜7适于透过所述第一可见光，所述第一反射镜6适于透过所述第一可见光。

所述激光发生器3包括激光发生部和可见光发生部(图中未示出)，所述可见光发生部能独立于所述激光发生部工作，所述激光发生部适于产生激光，所述可见光发生部适于产生第二可见光，所述第二可见光适于在调试第一反射镜6的位置的过程中和所述激光发生部产生的激光混合在一起发射，所述第一可见光与所述第二可见光的波长不相同，例如，第一可见光为蓝光，第二可见光为绿光。在本实施例中，可见光发生部包括自带有准直光学系统的小功率激光器。

所述第一腔壁8还开设有第五开口16，所述第五开口16的中心轴线与所述第二开口13的中心轴线重合；所述第一反射镜6还适于透过部分从所述第二开口13入射的激光至所述第五开口16。

所述激光加工检测装置还包括：激光功率信号处理器19，位于所述第一腔壁8背向所述第二腔壁9的一侧且与所述第五开口16相对。

所述第二腔壁9上还开设有第六开口17，所述第六开口17与所述第二开口13间隔设置。

所述激光加工检测装置还包括：第一光电信号转换器21，位于所述第二腔壁9背向所述第一腔壁8一侧且与所述第六开口17相对设置。在本实施例中，第一光电信号转换器21朝向检测耦合腔体1的一侧还设置有滤除第一可见光的衰减片，以防止第一可见光干扰第一光电信号转换器21的检测。

所述激光加工检测装置适于采用所述激光功率信号处理器19检测的激光的功率与所述第一光电信号转换器21检测的激光的功率的差值表征激光发生器3的激光功率。这样去除了激光在检测耦合腔体1中漫反射的干扰，提高了检测激光功率的检测精度，更有利于控制激光发生器3的功率。

所述第四腔壁11还开设有第七开口18，所述第七开口18与所述第四开口15间隔设置，所述第七开口18适于接收从工件表面反射至所述检测耦合腔体1中的所述第一可见光。

所述激光加工检测装置还包括：第二光电信号转换器22，位于所述第四腔壁11背向所述第三腔壁10的一侧且与所述第七开口18相对设置；滤波片27，位于所述第二反射镜7与所述第七开口18之间以及所述第二反射镜7与所述第四开口15之间，所述滤波片27适于选择透过所述第一可见光，所述第一可见光的波长与所述热辐射红外光的波长不同。滤波片27对进入第二光电信号转换器22的光束进行了衰减，避免光束强度较大损坏第二光电信号转换器22。更重要的是，滤波片27选择透过所述第一可见光，滤波片27过滤掉除了第一可见光的信号之外的其他信号，例如滤掉激光和热辐射红外光，这样第二光电信号转换器受到的信号来自第一可见光，那么获取第二光电信号转换器接收到的第一可见光的强度与所述可见光发射单元发射的第一可见光的强度的比值，该比值作为工件表面的反射率，能较好的表征工件表面的反射率。

激光加工检测装置还包括：位于所述检测耦合腔体1中的第一准直镜24，所述第一准直镜24位于所述第二开口13至所述第一反射镜6的光学路径上；第一聚焦镜23，所述第一聚焦镜23位于所述第一反射镜6至所述第一开口12的光学路径上。

所述激光加工输出部件2中设置有第二准直镜26和第二聚焦镜25，所述第二准直镜26位于所述第二聚焦镜25与所述第一光纤4和所述激光加工输出部件2的连接处之间。

请参考图2，激光加工检测装置还包括：

印制电路板28。

位于所述印制电路板28边缘位置的红外温度检测接口29，所述红外温度检测接口29与所述印制电路板28电学连接且适于与所述红外温度检测器20连接。

位于所述印制电路板28边缘位置的第一光功率检测接口30，所述第一光功率检测接口30与所述印制电路板28电学连接且适于与所述第一光电信号转换器21连接。

位于所述印制电路板28边缘位置的第二光功率检测接口31，所述第二光功率检测接口31与所述印制电路板28电学连接且适于与所述第二光电信号转换器22连接。

位于所述印制电路板28边缘位置的激光功率检测接口32，所述激光功率检测接口32与所述印制电路板28电学连接且适于与所述激光功率信号处理器19连接。

位于所述印制电路板28边缘位置的激光发生器3接口，所述激光发生器3接口与所述印制电路板28电学连接且适于与所述激光发生器3连接。

位于所述印制电路板28边缘位置的电源接口33，所述电源接口33与所述印制电路板28电学连接。

控制电脑(图中未示出)，所述控制电脑适于处理所述印制电路板28中的信号。

位于所述印制电路板28边缘位置的数据传输口34，所述数据传输口34与所述印制电路板28电学连接，所述数据传输口34适于与控制电脑连接并在控制电脑和印制电路板28之间传输信号。

位于所述印制电路板28边缘位置的触发开关35，所述触发开关35与所述印制电路板28电学连接，所述触发开关35适于控制所述激光加工检测装置启动工作或者停止工作，在一个实施例中，触发开关为按钮，在外作用力的按压下实现激光加工检测装置启动工作或者停止工作。

本实施例提供的激光加工检测装置，所述激光发生器适于给所述检测耦合腔体提供激光，所述第一反射镜6适于将所述激光发生器3发射的激光反射至所述第一光纤4中，激光经过第一光纤4被传输至激光加工输出部件2，激光加工输出部件2适于对工件进行激光加工并传输工件发出的热辐射红外光至所述第一光纤4，第一光纤4传输热辐射红外光至检测耦合腔体1中，第一反射镜6透过所述热辐射红外光。所述红外温度检测器20用于检测激光在工件表面的加工作用点的温度。由于检测耦合腔体1通过第一光纤4连接激光加工输出部件2，即使激光加工输出部件2在对工件进行激光加工的过程会存在机械运动，但是该机械振动对检测耦合腔体1的影响较小，检测耦合腔体1无需运动，因此检测耦合腔体1能保持静止状态，相应的，第一反射镜6的位置不会发生相对偏移，激光和热辐射红外光同时经过第一光纤4传输，红外温度检测器20检测的工件发出的热辐射红外光的辐射点与激光在工件表面的作用点是同一点，实现真正的同轴检测，能够准确检测激光在工件表面的加工作用点的实际温度，从而更能有效的调整激光的功率，防止工件表面发生过热异常。同时，由于激光和热辐射红外光通过第一光纤4实现同轴检测，第一光纤4连接简单，激光加工输出部件2的设计成本降低，机械加工精度和难易程度降低，在安装好激光加工输出部件2后不需要再做过多的调整，在使用过程中，可以避免因激光加工输出部件2震动偏位导致测试不准的问题，节省了工时，降低了激光加工检测装置的使用难度。激光加工检测装置集成了激光功率检测、激光加工温度检测、可见指引光和激光回返光检测多功能，提高了检测精度。

本发明另一实施例提供一种激光加工检测装置的工作方法，包括：

所述激光发生器3给所述检测耦合腔体1提供激光；

所述第一反射镜6将激光发生器3发射的激光反射至所述第一光纤4中；

所述第一光纤4传输激光至所述激光加工输出部件2；

所述激光加工输出部件2对工件进行激光加工并传输工件发出的热辐射红外光至所述第一光纤4；

所述第一反射镜6透过所述第一光纤4传输的热辐射红外光；

采用所述红外温度检测器20检测从第一反射镜6透过的热辐射红外光。

所述第二反射镜7反射从所述第一反射镜6透过的热辐射红外光至所述红外温度检测器20。

所述激光加工检测装置的工作方法还包括：调整所述第一反射镜6的位置并固定述第一反射镜6在第一位置。

调整所述第一反射镜6的位置并固定所述第一反射镜6在第一位置的方法包括：所述激光发生器3将第二可见光和激光混合一起发射至所述第一反射镜6的表面；调整所述第一反射镜6的位置，直至在工件的表面观测到所述第二可见光；在工件的表面观测到所述第二可见光时将第一反射镜6的位置确定为第一位置；确定所述第一反射镜6的第一位置后，关闭可见光发生部。

所述激光加工检测装置包括位于所述检测耦合腔体1中的第二反射镜7；

所述红外温度检测器20适于检测从第一反射镜6透过的热辐射红外光的步骤包括：所述第二反射镜7反射从所述第一反射镜6透过的热辐射红外光至所述红外温度检测器20。

所述激光加工检测装置的工作方法还包括：所述可见光发射单元37向所述第四开口15发射第一可见光，所述第一可见光透过所述第二反射镜7和所述第一反射镜6向所述第一开口12传输，所述第一光纤4传输第一可见光至所述激光加工输出部件2；所述激光加工输出部件2在输出激光的同时输出第一可见光至工件的表面；工件表面的所述第一可见光指引所述激光加工输出部件2对工件进行激光加工。

所述激光加工检测装置的工作方法还包括：检测工件反射的激光强度。

检测工件反射的激光强度的方法包括：第二光电信号转换器22从所述第七开口18接收从工件表面反射至所述检测耦合腔体1中的所述第一可见光；获取第二光电信号转换器22接收到的第一可见光的强度与所述可见光发射单元37发射的第一可见光的强度的比值，并将比值作为工件表面的反射率；根据激光发生器3产生的激光强度以及工件表面的反射率获取工件反射的激光强度。以此确定从工件表面反射至激光发生器3中的激光强度，判断激光发生器3是否有被反射激光烧灼的风险。

所述激光加工检测装置的工作方法还包括：检测所述激光发生器3产生的激光功率。

检测所述激光发生器3产生的激光的功率的方法包括：所述第一反射镜6透过部分从所述第二开口13入射的激光至所述第五开口16，激光功率信号处理器19检测所述第五开口16处的激光的功率，在本实施例中，激光功率信号处理器19是可以根据第五开口16处的激光的实际位置进行微调整的机械装置；所述第一光电信号转换器21从所述第六开口检测所述检测耦合腔体1中漫反射的激光；采用所述激光功率信号处理器19检测的激光的功率与所述第一光电信号转换器21检测的激光的功率的差值表征激光发生器3的激光功率。

本实施例明提供的激光加工检测装置的工作方法，所述激光发生器适于给所述检测耦合腔体提供激光，所述第一反射镜6适于将所述激光发生器3发射的激光反射至所述第一光纤4中，激光经过第一光纤4被传输至激光加工输出部件2，激光加工输出部件2适于对工件进行激光加工并传输工件发出的热辐射红外光至所述第一光纤4，第一光纤4传输热辐射红外光至检测耦合腔体1中，第一反射镜6透过所述热辐射红外光。所述红外温度检测器20用于检测激光在工件表面的加工作用点的温度，在本实施例中，红外温度检测器20是可以根据第三开口14处的热辐射红外光的实际位置进行微调整的机械装置。由于检测耦合腔体1通过第一光纤4连接激光加工输出部件2，即使激光加工输出部件2在对工件进行激光加工的过程会存在机械运动，但是该机械振动对检测耦合腔体1的影响较小，检测耦合腔体1无需运动，因此检测耦合腔体1能保持静止状态，相应的，第一反射镜6的位置不会发生相对偏移，激光和热辐射红外光同时经过第一光纤4传输，红外温度检测器20检测的工件发出的热辐射红外光的辐射点与激光在工件表面的作用点是同一点，实现真正的同轴检测，能够准确检测激光在工件表面的加工作用点的实际温度，从而更能有效的调整激光的功率，防止工件表面发生过热异常。同时，由于激光和热辐射红外光通过第一光纤4实现同轴检测，第一光纤4连接简单，激光加工输出部件2的设计成本降低，机械加工精度和难易程度降低，在安装好激光加工输出部件2后不需要再做过多的调整，在使用过程中，可以避免因激光加工输出部件2震动偏位导致测试不准的问题，节省了工时，降低了激光加工检测装置的使用难度。激光加工检测装置集成了激光功率检测、激光加工温度检测、可见指引光和激光回返光检测多功能，提高了检测精度。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (18)

1.一种激光加工检测装置，其特征在于，包括：

检测耦合腔体，所述检测耦合腔体具有相对设置第三腔壁和第四腔壁，所述第三腔壁开设有第一开口，所述第四腔壁开设有第四开口，所述第四开口的中心轴线与所述第一开口的中心轴线重合；

激光发生器，所述激光发生器适于给所述检测耦合腔体提供激光；

激光加工输出部件和第一光纤，所述第一光纤分别与所述激光加工输出部件和所述检测耦合腔体连接，所述第一光纤的一端与所述第一开口连接，所述激光加工输出部件适于对工件进行激光加工并传输工件发出的热辐射红外光至所述第一光纤；

位于所述检测耦合腔体中的第一反射镜，所述第一反射镜适于将所述激光发生器发射的激光反射至所述第一光纤中，所述第一反射镜还适于透过所述热辐射红外光；

位于所述检测耦合腔体侧部的红外温度检测器，所述红外温度检测器适于检测从第一反射镜透过的热辐射红外光；

位于所述检测耦合腔体中的第二反射镜，所述第二反射镜位于所述第一反射镜背向所述第一开口的一侧，所述第二反射镜适于反射从所述第一反射镜透过的热辐射红外光至所述红外温度检测器；

所述激光加工检测装置还包括：可见光发射单元，所述可见光发射单元朝向所述第四开口，所述可见光发射单元适于发射第一可见光；

所述第四腔壁还开设有第七开口，所述第七开口与所述第四开口间隔设置，所述第七开口适于接收从工件表面反射至所述检测耦合腔体中的所述第一可见光；

所述激光加工检测装置还包括：第二光电信号转换器，位于所述第四腔壁背向所述第三腔壁的一侧且与所述第七开口相对设置；滤波片，位于所述第二反射镜与所述第七开口之间以及所述第二反射镜与所述第四开口之间，所述滤波片适于选择透过所述第一可见光，所述第一可见光的波长与所述热辐射红外光的波长不同；

所述第二反射镜适于透过所述第一可见光，所述第一反射镜适于透过所述第一可见光。

2.根据权利要求1所述的激光加工检测装置，其特征在于，所述第一反射镜的表面镀有激光反射膜和热辐射红外光增透膜。

3.根据权利要求1所述的激光加工检测装置，其特征在于，所述第二反射镜的表面镀有激光增透膜和热辐射红外光反射膜。

4.根据权利要求1所述的激光加工检测装置，其特征在于，所述检测耦合腔体的腔壁设置有第二开口和第三开口；

所述第一光纤的另一端与所述激光加工输出部件连接；

所述激光加工检测装置还包括：第二光纤，所述第二光纤的一端连接所述激光发生器，所述第二光纤的另一端位于所述第二开口中；

所述第一反射镜适于反射来自所述第二开口的激光至所述第一开口；

所述第二反射镜适于反射热辐射红外光至所述第三开口，所述红外温度检测器朝向所述第三开口。

5.根据权利要求4所述的激光加工检测装置，其特征在于，所述检测耦合腔体具有相对设置的第一腔壁和第二腔壁；所述第三腔壁位于所述第一腔壁和所述第二腔壁之间且与所述第一腔壁和所述第二腔壁连接；所述第二腔壁开设有所述第二开口；

所述第一腔壁开设有所述第三开口，所述第二反射镜垂直于所述第一反射镜；或者，所述第二腔壁开设有所述第三开口，所述第二反射镜平行于所述第一反射镜。

6.根据权利要求5所述的激光加工检测装置，其特征在于，所述第四腔壁位于所述第一腔壁和所述第二腔壁之间且与所述第一腔壁和所述第二腔壁连接。

7.根据权利要求6所述的激光加工检测装置，其特征在于，所述激光发生器包括激光发生部和可见光发生部，所述可见光发生部能独立于所述激光发生部工作，所述激光发生部适于产生激光，所述可见光发生部适于产生第二可见光，所述第二可见光适于在调试第一反射镜的位置的过程中和所述激光发生部产生的激光混合在一起发射，所述第一可见光与所述第二可见光的波长不相同。

8.根据权利要求5所述的激光加工检测装置，其特征在于，所述第一腔壁还开设有第五开口，所述第五开口的中心轴线与所述第二开口的中心轴线重合；所述第一反射镜还适于透过部分从所述第二开口入射的激光至所述第五开口；

所述激光加工检测装置还包括：激光功率信号处理器，位于所述第一腔壁背向所述第二腔壁的一侧且与所述第五开口相对。

9.根据权利要求8所述的激光加工检测装置，其特征在于，所述第二腔壁上还开设有第六开口，所述第六开口与所述第二开口间隔设置；

所述激光加工检测装置还包括：第一光电信号转换器，位于所述第二腔壁背向所述第一腔壁一侧且与所述第六开口相对设置；

所述激光加工检测装置适于采用所述激光功率信号处理器检测的激光的功率与所述第一光电信号转换器检测的激光的功率的差值表征激光发生器的激光功率。

10.根据权利要求4所述的激光加工检测装置，其特征在于，还包括：位于所述检测耦合腔体中的第一准直镜，所述第一准直镜位于所述第二开口至所述第一反射镜的光学路径上；第一聚焦镜，所述第一聚焦镜位于所述第一反射镜至所述第一开口的光学路径上。

11.根据权利要求1所述的激光加工检测装置，其特征在于，所述激光加工输出部件中设置有第二准直镜和第二聚焦镜，所述第二准直镜位于所述第二聚焦镜与所述第一光纤和所述激光加工输出部件的连接处之间。

12.根据权利要求1至11任意一项所述的激光加工检测装置，其特征在于，还包括：

印制电路板；

位于所述印制电路板边缘位置的红外温度检测接口，所述红外温度检测接口与所述印制电路板电学连接且适于与所述红外温度检测器连接；

位于所述印制电路板边缘位置的激光发生器接口，所述激光发生器接口与所述印制电路板电学连接且适于与所述激光发生器连接。

13.根据权利要求12所述的激光加工检测装置，其特征在于，还包括：

位于所述印制电路板边缘位置的电源接口，所述电源接口与所述印制电路板电学连接；

控制电脑，所述控制电脑适于处理所述印制电路板中的信号；

位于所述印制电路板边缘位置的数据传输口，所述数据传输口与所述印制电路板电学连接，所述数据传输口适于与控制电脑连接并在控制电脑和印制电路板之间传输信号；

位于所述印制电路板边缘位置的触发开关，所述触发开关与所述印制电路板电学连接，所述触发开关适于控制所述激光加工检测装置启动工作或者停止工作。

14.一种如权利要求1至13任意一项所述的激光加工检测装置的工作方法，其特征在于，包括：

所述激光发生器给所述检测耦合腔体提供激光；

所述第一反射镜将激光发生器发射的激光反射至所述第一光纤中；

所述第一光纤传输激光至所述激光加工输出部件；

所述激光加工输出部件对工件进行激光加工并传输工件发出的热辐射红外光至所述第一光纤；

所述第一反射镜透过所述第一光纤传输的热辐射红外光；

采用所述红外温度检测器检测从第一反射镜透过的热辐射红外光；

所述激光加工检测装置的工作方法还包括：检测工件反射的激光强度；

检测工件反射的激光强度的方法包括：第二光电信号转换器从所述第七开口接收从工件表面反射至所述检测耦合腔体中的所述第一可见光；获取第二光电信号转换器接收到的第一可见光的强度与所述可见光发射单元发射的第一可见光的强度的比值，并将比值作为工件表面的反射率；根据激光发生器产生的激光强度以及工件表面的反射率获取工件反射的激光强度。

15.根据权利要求14所述的激光加工检测装置的工作方法，其特征在于，所述激光发生器包括激光发生部和可见光发生部，所述可见光发生部能独立于所述激光发生部工作，所述激光发生部适于产生激光，所述可见光发生部适于产生第二可见光；

所述激光加工检测装置的工作方法还包括：调整所述第一反射镜的位置并固定第一反射镜在第一位置；

调整所述第一反射镜的位置并固定所述第一反射镜在第一位置的方法包括：所述激光发生器将第二可见光和激光混合一起发射至所述第一反射镜的表面；调整所述第一反射镜的位置，直至在工件的表面观测到所述第二可见光；在工件的表面观测到所述第二可见光时，将第一反射镜的位置确定为第一位置；确定所述第一反射镜的第一位置后，关闭可见光发生部。

16.根据权利要求14所述的激光加工检测装置的工作方法，其特征在于，所述激光加工检测装置包括位于所述检测耦合腔体中的第二反射镜；

所述红外温度检测器适于检测从第一反射镜透过的热辐射红外光的步骤包括：所述第二反射镜反射从所述第一反射镜透过的热辐射红外光至所述红外温度检测器。

17.根据权利要求16所述的激光加工检测装置的工作方法，其特征在于，还包括：所述可见光发射单元向所述第四开口发射第一可见光，所述第一可见光透过所述第二反射镜和所述第一反射镜向所述第一开口传输，所述第一光纤传输第一可见光至所述激光加工输出部件；所述激光加工输出部件在输出激光的同时输出第一可见光至工件的表面；工件表面的所述第一可见光指引所述激光加工输出部件对工件进行激光加工。

18.根据权利要求14所述的激光加工检测装置的工作方法，其特征在于，所述检测耦合腔体具有相对设置的第一腔壁和第二腔壁；所述第二腔壁开设有第二开口和第六开口；所述激光发生器通过所述第二开口给所述检测耦合腔体提供激光；所述第一腔壁开设有第五开口，所述第五开口的中心轴线与所述第二开口的中心轴线重合；所述激光加工检测装置还包括：激光功率信号处理器；第一光电信号转换器；

所述激光加工检测装置的工作方法还包括：检测所述激光发生器产生的激光功率；

检测所述激光发生器产生的激光的功率的方法包括：所述第一反射镜透过部分从所述第二开口入射的激光至所述第五开口，激光功率信号处理器检测所述第五开口处的激光的功率；所述第一光电信号转换器从所述第六开口检测所述检测耦合腔体中漫反射的激光；采用所述激光功率信号处理器检测的激光的功率与所述第一光电信号转换器检测的激光的功率的差值表征激光发生器的激光功率。

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