CN113514476A - 一种振镜保护镜片污染自动监测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种振镜保护镜片污染自动监测装置，其特征在于：包括激光器、半透半反镜片、同轴相机、视觉处理单元、振镜单元、振镜保护镜片、环形光源和变焦镜头，所述的半透半反镜片固定安装在激光器的正下方，同轴相机安装在半透半反镜片的左侧，变焦镜头固定安装在同轴相机的右端，视觉处理单元固定安装在同轴相机的正下方，振镜单元固定安装在半透半反镜片的正下方且振镜单元位于视觉处理单元的右侧，振镜保护镜片固定安装在振镜单元的底部，环形光源安装在振镜保护镜片的正下方。本发明提高振镜加工过程中的设备智能化水平，提高打印质量，降低工人劳动强度，提高保护镜片使用寿命，节约成本。
Description
技术领域
本发明属于激光技术领域，具体涉及一种振镜保护镜片污染自动监测装置。
背景技术
激光振镜系统是一种由驱动板与高速摆动电机组成的一个高精度、高速度伺服控制系统，广泛应用于金属3D打印等行业。振镜加工过程中会伴随着大量的烟尘，飞溅附着在保护镜片上；长时间放置时灰尘粒子也附着在镜片上。当激光照射时，引起下列危害：(1)灰尘与飞溅吸收激光能量，影响透光效率；(2)吸收的能量造成镜片和支架的温度上升，引起细微变形，影响加工精度；(3)变形和温升造成保护镜片过早损坏。
3D打印设备操作人员在加工前都需要仔细检查振镜保护镜片，过程耗时耗力，并且如果操作不当，反而会将灰尘带到保护镜片上；加工过程中镜片的污染程度也无法获知。振镜设备操作人员在加工前耗费大量时间精力仔细检查振镜保护镜片，人员操作时工作强度大，且存在漏检的情况；加工过程中镜片的污染程度也无法获知，烟尘的污染易造成镜片过早损坏。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足提供一种振镜保护镜片污染自动监测装置，其提高振镜加工过程中的设备智能化水平，提高打印质量，降低工人劳动强度，提高保护镜片使用寿命，节约成本。
为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为：
一种振镜保护镜片污染自动监测装置，其特征在于：包括激光器、半透半反镜片、同轴相机、视觉处理单元、振镜单元、振镜保护镜片、环形光源和变焦镜头，所述的半透半反镜片固定安装在激光器的正下方，所述的同轴相机安装在半透半反镜片的左侧，所述的变焦镜头固定安装在同轴相机的右端，所述的视觉处理单元固定安装在同轴相机的正下方，所述的振镜单元固定安装在半透半反镜片的正下方且振镜单元位于视觉处理单元的右侧，所述的振镜保护镜片固定安装在振镜单元的底部，所述的环形光源安装在振镜保护镜片的正下方。
上述的振镜单元内安装有X轴高精度自动转台和Y轴高精度自动转台。
上述的振镜单元内的X轴高精度自动转台上安装有X轴伺服电机和X轴反射镜。
上述的振镜单元内的Y轴高精度自动转台上安装有Y轴伺服电机和Y轴反射镜。
上述的振镜单元内安装有F-Theta聚焦镜。
上述的半透半反镜片上表面透光率在激光所在波长范围内最高。
上述的半透半反镜片下表面对环形光源所在波长能够全反且同时能够全透激光所在波长。
上述的环形光源内径大于等于振镜单元出光半发散角的正切值乘以2倍环形光源与振镜保护镜片高度差与振镜保护镜片直径之和。
本发明中的同轴相机安装在振镜单元的上方，环形光源安装在振镜保护镜片下方且环形光源发光面朝保护镜片侧安装，环形光源发出的光通过振镜单元下方的振镜保护镜片，经过半透半反镜片的反射和变焦镜头的聚焦后进入同轴相机中，当振镜保护镜片有脏污时，同轴相机采集的图像产生差异，视觉处理单元监测到相应的差异，指示操作人员振镜保护镜片的脏污程度；环形光源照射振镜保护镜片的下表面，入射光穿过振镜保护镜片与F-Theta聚焦镜，经振镜单元内部x轴与y轴反射镜反射后到达半透半反镜片，经半透半反镜片反射后射入同轴相机；变焦镜头的作用，能够将焦平面在工作平面和振镜保护镜片平面之间随意切换调整，既能够监控实时加工情况又能够检测振镜保护镜片脏污程度；变焦镜头采用电控变焦技术，受视觉系统控制，进行变焦操作；同轴相机采集到振镜保护镜片的图像，经过视觉处理单元处理后获知振镜保护镜片的脏污程度，指示操作人员进行相关清理工作；半透半反镜片的要求，半透半反镜片上表面透光率要求在激光所在波长范围内越高越好，接近全透；半透半反镜片下表面要求对环形光源所在波长段能够全反，同时也能够全透激光所在波长；环形光源与振镜保护镜片高度差h、环形光源内径d、振镜保护镜片直径D以及振镜单元出光发散角a以下要求，
当d小于此直径时，激光扫描到光源壳体，轻则造成光源损坏，重则引起火灾等重大事故。
本发明的优点在于以下几点：能够实现自动化清洗振镜保护镜片，提高保护镜片使用寿命，降低操作人员劳动强度，提高加工效率，降低成本的效果。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
其中的附图标记为：激光器1、半透半反镜片2、同轴相机3、视觉处理单元4、振镜单元5、振镜保护镜片6、环形光源7、变焦镜头8。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作出进一步说明：
一种振镜保护镜片污染自动监测装置，其特征在于：包括激光器1、半透半反镜片2、同轴相机3、视觉处理单元4、振镜单元5、振镜保护镜片6、环形光源7和变焦镜头8，所述的半透半反镜片2固定安装在激光器1的正下方，所述的同轴相机3安装在半透半反镜片2的左侧，所述的变焦镜头8固定安装在同轴相机3的右端，所述的视觉处理单元4固定安装在同轴相机3的正下方，所述的振镜单元5固定安装在半透半反镜片2的正下方且振镜单元5位于视觉处理单元4的右侧，所述的振镜保护镜片6固定安装在振镜单元5的底部，所述的环形光源7安装在振镜保护镜片6的正下方。
实施例中，振镜单元5内安装有X轴高精度自动转台和Y轴高精度自动转台。
实施例中，振镜单元5内的X轴高精度自动转台上安装有X轴伺服电机和X轴反射镜。
实施例中，振镜单元5内的Y轴高精度自动转台上安装有Y轴伺服电机和Y轴反射镜。
实施例中，振镜单元5内安装有F-Theta聚焦镜。
实施例中，半透半反镜片2上表面透光率在激光所在波长范围内最高。
实施例中，半透半反镜片2下表面对环形光源所在波长能够全反且同时能够全透激光所在波长。
实施例中，环形光源7内径大于等于振镜单元5出光半发散角的正切值乘以2倍环形光源7与振镜保护镜片6高度差与振镜保护镜片6直径之和。
本发明中的同轴相机3安装在振镜单元5的上方，环形光源7安装在振镜保护镜片6下方，环形光源7发出的光通过振镜单元5下方的振镜保护镜片6，经过半透半反镜片2的反射和变焦镜头8的聚焦后进入同轴相机3中，当振镜保护镜片6有脏污时，同轴相机3采集的图像产生差异，视觉处理单元4监测到相应的差异，指示操作人员振镜保护镜片6的脏污程度；环形光源7照射振镜保护镜片6的下表面，入射光穿过振镜保护镜片6与F-Theta聚焦镜，经振镜单元5内部x轴与y轴反射镜反射后到达半透半反镜片2，经半透半反镜片2反射后射入同轴相机3；变焦镜头8的作用，能够将焦平面在工作平面和振镜保护镜片6平面之间随意切换调整，既能够监控实时加工情况又能够检测振镜保护镜片6脏污程度；变焦镜头8采用电控变焦技术，受视觉系统控制，进行变焦操作；同轴相机3采集到振镜保护镜片6的图像，经过视觉处理单元4处理后获知振镜保护镜片6的脏污程度，指示操作人员进行相关清理工作；半透半反镜片2的要求，半透半反镜片2上表面透光率要求在激光所在波长范围内越高越好，接近全透；半透半反镜片2下表面要求对环形光源7所在波长能够全反，同时也能够全透激光所在波长；环形光源7与振镜保护镜片6高度差h、环形光源7内径d、振镜保护镜片6直径D以及振镜单元5出光发散角a以下要求，
当d小于此直径时，激光扫描到光源壳体，轻则造成光源损坏，重则引起火灾等重大事故。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种振镜保护镜片污染自动监测装置，其特征在于：包括激光器(1)、半透半反镜片(2)、同轴相机(3)、视觉处理单元(4)、振镜单元(5)、振镜保护镜片(6)、环形光源(7)和变焦镜头(8)，所述的半透半反镜片(2)固定安装在激光器(1)的正下方，所述的同轴相机(3)安装在半透半反镜片(2)的左侧，所述的变焦镜头(8)固定安装在同轴相机(3)的右端，所述的视觉处理单元(4)固定安装在同轴相机(3)的正下方，所述的振镜单元(5)固定安装在半透半反镜片(2)的正下方且振镜单元(5)位于视觉处理单元(4)的右侧，所述的振镜保护镜片(6)固定安装在振镜单元(5)的底部，所述的环形光源(7)安装在振镜保护镜片(6)的正下方。
2.根据权利要求1所述的一种振镜保护镜片污染自动监测装置，其特征在于：所述的振镜单元(5)内安装有X轴高精度自动转台和Y轴高精度自动转台。
3.根据权利要求2所述的一种振镜保护镜片污染自动监测装置，其特征在于：所述的振镜单元(5)内的X轴高精度自动转台上安装有X轴伺服电机和X轴反射镜。
4.根据权利要求2所述的一种振镜保护镜片污染自动监测装置，其特征在于：所述的振镜单元(5)内的Y轴高精度自动转台上安装有Y轴伺服电机和Y轴反射镜。
5.根据权利要求1所述的一种振镜保护镜片污染自动监测装置，其特征在于：所述的振镜单元(5)内安装有F-Theta聚焦镜。
6.根据权利要求1所述的一种振镜保护镜片污染自动监测装置，其特征在于：所述的半透半反镜片(2)上表面透光率在激光所在波长范围内最高。
7.根据权利要求1所述的一种振镜保护镜片污染自动监测装置，其特征在于：所述的半透半反镜片(2)下表面对环形光源所在波长能够全反且同时能够全透激光所在波长。
8.根据权利要求1所述的一种振镜保护镜片污染自动监测装置，其特征在于：所述的环形光源(7)内径大于等于振镜单元(5)出光半发散角的正切值乘以2倍环形光源(7)与振镜保护镜片(6)高度差与振镜保护镜片(6)直径之和。
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