CN114400494A - 一种激光器自动调光方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种激光器自动调光方法，该方法包括：设置有激光器自动调光装置，激光器发射激光，光路区感光装置采集激光光斑信号并将参数传输至计算机，计算机对所得光斑信号分析处理，得出光斑关键参数；依据计算得出的可调光参数，计算机控制光路区的调光装置进行光调节，光路区自动调光完成；加工区感光装置采集激光光斑信号并将参数传输至计算机，计算机对所得光斑信号分析处理，得出光斑关键参数；依据计算得出的可调光参数，计算机控制加工区的调光装置进行光调节；计算机对调光后的激光进行质量检测，激光器调光完毕。本发明反馈速度快，设置多个感光装置避免光斑检测结果受到调光装置失准带来的重合干扰，保证了整个激光光路的精度。

Description

一种激光器自动调光方法

技术领域

本发明涉及自动调光技术领域，特别是一种激光器自动调光方法。

背景技术

激光具有单色性、相干性、方向性等特点，在激光增材制造、激光焊接、激光雕刻等加工领域具有广泛应用。由于激光器自身技术的限制，导致激光的有效利用率仅为3％左右，在使用过程中，若是激光光束发生偏移，更会进一步降低能量的利用率，甚至造成加工失败，因此激光器的调光技术对于激光的有效利用至关重要。

目前，人工调节激光光路是目前最常用的调光手段，人工调光操作过程繁琐，对技术人员的经验要求较高，并且通过观察和手动操作难以保证调光精度。依据感光装置捕捉激光参数，并自动反馈调光的研究较少。

为此，中国公布号CN111854603A公开了一种基于CCD传感器的激光检测方法、装置、设备及存储介质，通过CCD图像传感器对激光光斑进行捕捉，并通过像素值获取光斑中心的位置，进而实现激光器的自动调光；中国公布号CN111817123A公开了一种自动调光的系统及其使用方法，依据能量大小进行激光器调光的自动化装置，其具体实现方法为闭环算法，通过多个维度的反馈控制与判断，实现固体激光器的自动化装配、调试和参数测试与判别，并附加一些保护、通讯的功能，实现激光器的全流程自动化、系统化和智能化；中国公布号CN107908207A一种固体激光装置自动温控自动调光方法，通过激光射入探测装置进行激光自动调光，将捕捉到的激光信号分级对不同装置进行调节。

上述现有技术具有几个缺陷：

1.没有通过识别、分析光斑形状参数进行激光器自动调光系统的全面设计，在技术上难以实现自动调光；

2.在能量反馈调节时无法及时获得准确的调光数据，实时性差，导致装置存在反馈慢等问题；

3.在实际应用中激光光路的偏转受到诸多因素的影响，准确识别并进行分级反馈的难度大，并且没有包含激光加工处的激光检测，难以保证激光在加工处的精度。

发明内容

本发明为解决激光机调光时未识别和分析光斑形状参数、实时性和自动化程度低、激光加工处精度低的问题而提供一种激光器自动调光方法。

本发明解决其技术问题的解决方案是：该方法包括：设置有激光器自动调光装置，所述激光器自动调光装置包括全反镜、主全反镜调光装置、激光器、激光器调光装置、半反镜、半反镜调光装置、扩束镜、扩束镜调光装置、光路区调光模块、反射镜、辅助全反镜调光装置、加工区调光模块及计算机；

所述一种激光器自动调光方法还包括以下步骤：

步骤S100、激光器发射激光，光路区感光装置采集激光光斑信号并将参数传输至计算机，计算机对所得光斑信号处理分析，得出光斑关键参数；

步骤S200、依据计算得出的可调光参数，计算机控制光路区的调光装置进行光调节，光路区自动调光完成；

步骤S300、加工区感光装置采集激光光斑信号并将参数传输至计算机，计算机对所得光斑信号分析处理，得出光斑关键参数；

步骤S400、依据计算得出的可调光参数，计算机控制加工区的调光装置进行光调节；计算机对调光后的激光进行质量检测，检测完成后激光器调光完毕。

作为上述技术方案的进一步改进，在所述依据计算得出的可调光参数，计算机控制光路区的调光装置进行光调节，光路区自动调光完成，所述方法还包括：

步骤S210、计算机将计算的出来的可调光参数分别反馈给主全反镜调光装置、激光器调光装置、半反镜调光装置；

步骤S220、依据可调光参数，主全反镜调光装置对全反镜进行调节，激光器调光装置对激光器进行调节，半反镜调光装置对半反镜进行调节，光路区一次调光完成；

步骤S230、光路区运动装置将光路区感光装置从光路区感光装置第一工作位置运动至光路区感光装置第二工作位置，光路区感光装置二次采集激光光斑信号，并将采集得到的参数信息传输至计算机；

步骤S240、计算机分析所采集的激光光斑参数，计算得出扩束镜的可调光参数并将该可调光参数反馈至扩束镜，计算机控制扩束镜调光装置对扩束镜进行调节，光路区二次光调节完成；

步骤S250、光路区运动装置将光路区感光装置从光路区感光装置第二工作位置运动至光路区感光装置收纳位置，光路区调光完毕。

作为上述技术方案的进一步改进，在所述依据计算得出的可调光参数，计算机控制加工区的调光装置进行光调节，计算机对调光后的激光进行激光检测，检测完成后加工区的自动调光完毕，激光器调光完毕，所述方法还包括：

步骤S410、计算机将反射镜的可调光参数反馈至辅助全反镜调光装置；

步骤S420、依据可调光参数，辅助全反镜调光装置对反射镜进行调节，加工区调光完成；

步骤S430、加工区调光完成后，加工区感光装置对调光后的激光光斑信号进行二次采集并反馈至计算机，计算机对调光后的激光光斑信号分析处理，计算得出调光后的激光光斑关键参数；

步骤S440、根据所得激光光斑关键参数，计算机得出调光后的激光质量，并通过软件程序分析判断调光后的激光精度是否达到预期精度；

步骤S450、质量检测完成后，激光器调光完毕。

作为上述技术方案的进一步改进，所述光路区调光模块包括光路区感光装置及光路区运动装置；所述光路区运动装置包括光路区竖向运动轨道和光路区横向运动轨道，所述光路区感光装置的运动轨迹包括三个位置节点，所述位置节点分别为光路区感光装置第一工作位置、光路区感光装置第二工作位置及光路区感光装置收纳位置。

作为上述技术方案的进一步改进，所述加工区调光模块包括加工区感光装置及加工区运动装置，所述加工区感光装置的运动轨迹包括两个位置节点，所述位置节点分别为加工区感光装置工作位置和加工区感光装置收纳装置。

本发明的有益效果是：本发明提供的一种激光器自动调光方法在激光光路中多个位置设置有感光装置，捕获不同位置的光斑参数并传输至计算机；计算机通过对光斑参数进行识别分析，得出准确的调光参数数据，直接反馈给不同的调光位置，并且根据不同位置的激光关键参数依次对不同位置进行调控。并且，激光器调光完毕前计算机对调光后的激光进行质量检测，判断激光质量是否达到预期质量。

本发明自动化程度高，反馈速度快，设置多个感光装置避免光斑检测结果受到全返镜、半返镜、扩束镜、反射镜等装置失准带来的重合干扰，保证了整个激光光路的精度，进一步提高了调光的灵敏度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单说明。显然，所描述的附图只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员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设计方案和附图。

图1是本发明实施例的一种激光器自动调光方法的设备结构示意图；

图2是本发明实施例的一种激光器自动调光方法的光路区示意图，其中图2A为光路区结构示意图，图2B为光路区感光装置位置示意图；

图3是本发明实施例的一种激光器自动调光方法的加工区示意图，其中图3A为加工区结构示意图，图3B为加工区感光装置位置示意图；

图4是本发明实施例的一种激光器自动调光方法的流程图；

图5是本发明实施例的一种激光器自动调光方法的光路区自动调光流程图；

图6是本发明实施例的一种激光器自动调光方法的加工区自动调光流程图。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。另外，文中所提到的所有联接/连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少联接辅件，来组成更优的联接结构。本发明创造中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。

本发明实施例的一种激光器自动调光方法，结合图1至图6进行说明与描述。图1为本发明实施例的一种激光器自动调光方法的设备结构示意图，请参阅图1，一种激光器自动调光方法包括：设置有激光器自动调光装置，所述激光器自动调光装置包括全反镜100、主全反镜调光装置200、激光器300、激光器调光装置400、半反镜500、半反镜调光装置600、扩束镜700、扩束镜调光装置800、光路区调光模块900、反射镜1000、辅助全反镜调光装置1100、加工区调光模块1200及计算机1300；所述计算机1300包括输入端1310和输出端1320。

进一步作为优选的实施方式，图2为本发明实施例的一种激光器自动调光方法的光路区示意图，其中图2A为光路区结构示意图，图2B为光路区感光装置位置示意图；请参阅图2，所述光路区调光模块900包括光路区感光装置910及光路区运动装置920；所述光路区运动装置920包括光路区竖向运动轨道921和光路区横向运动轨道922。所述光路区感光装置910在光路区运动装置920上运动，光路区感光装置910的运动轨迹包括三个位置节点，所述位置节点分别为光路区感光装置第一工作位置900a、光路区感光装置第二工作位置900b及光路区感光装置收纳位置900c。在本实施例中，当光路区感光装置910运动至光路区感光装置第一工作位置900a时，光路区感光装置910对激光光斑进行一次参数采集，并将一次采集参数反馈至计算机；当光路区感光装置910运动至光路区感光装置第二工作位置900b时，光路区感光装置910对激光光斑进行二次参数采集，并将二次采集参数反馈至计算机1300；当光路区感光装置910完成工作后，光路区运动装置920将光路区感光装置910移动至光路区感光装置收纳位置900c放置，光路区感光装置910不会影响接下来的激光光斑采集工作。

进一步作为优选的实施方式，图3是本发明实施例的一种激光器自动调光方法的加工区示意图，其中图3A为加工区结构示意图，图3B为加工区感光装置位置示意图；请参阅图3，所述加工区调光模块1200包括加工区感光装置1210及加工区运动装置1220；所述加工区运动装置1220包括加工区横向运动轨道。所述加工区感光装置1210在所述加工区运动装置1220上运动，所述加工区感光装置1210的运动轨迹包括两个位置节点，所述位置节点分别为加工区感光装置工作位置1200a及加工区感光装置收纳装置1200b。在这个实施例中，当加工区感光装置1210移动至加工区感光装置工作位置1200a时，加工区感光装置1210对激光光斑进行参数采集，并将此参数反馈至计算机；当加工区感光装置1210完成工作后，加工区运动装置1220将加工区感光装置1210移动至加工区感光装置收纳位置1200b放置。

图4为本发明实施例的一种激光器自动调光方法的流程图，一种激光器自动调光方法还包括以下步骤：

步骤S100、激光器发射激光，光路区感光装置采集激光光斑信号并将参数传输至计算机，计算机对所得光斑信号分析处理，得出光斑关键参数；

步骤S200、依据计算得出的可调光参数，计算机控制光路区的调光装置进行光调节，光路区自动调光完成；

步骤S300、光路区自动调光完成后，加工区感光装置采集激光光斑信号并将参数传输至计算机，计算机对所得光斑信号分析处理，得出光斑关键参数；

步骤S400、依据计算得出的可调光参数，计算机控制加工区的调光装置进行光调节；计算机对调光后的激光进行质量检测，检测完成后激光器调光完毕。

具体地，步骤S100中，通过计算机1300控制光路区运动装置920移动光路区感光装置910，光路区感光装置910先后在光路区横向运动轨道921和光路区运动竖向轨道922上运动，光路区感光装置910运动至光路区感光装置第一工作位置900a，光路区感光装置910对激光光斑信号进行第一次采集，并将采集得到的参数信息传输至计算机1300；计算机1300通过软件程序分析采集的激光光斑参数，得出全反镜100、激光器300、半反镜500的可调光参数。

步骤S200中，依据计算得出的可调光参数，计算机1300控制光路区的调光装置进行光调节，光路区自动调光完成。

步骤S300中，光路区调光模块900自动调光完成后，计算机1300控制加工区运动装置1220将加工区感光装置1210运动至加工区感光装置工作位置1200a，加工区感光装置1210采集激光光斑信号并将此信号传输至计算机1300，计算机1300通过软件程序对所得激光光斑信号分析处理，得出激光光斑关键参数；计算机1300依据光斑关键参数计算得出反射镜1000的可调光参数。

步骤S400中，依据计算得出的可调光参数，计算机1300控制加工区的调光装置进行光调节；光调节完成后，计算机1300通过检测软件对调光后的激光进行质量检测，并得出调光后的激光质量信息。检测完成后，激光器300调光完毕。

基于上述实施例，图5为一种激光器自动调光方法的光路区自动调光流程图，在所述步骤S200中依据计算得出的可调光参数，计算机控制光路区的调光装置进行光调节，光路区自动调光完成，该步骤可以通过下述步骤实现：

步骤S210、计算机1300将计算得出的可调光参数分别反馈给主全反镜调光装置200、激光器调光装置400、半反镜调光装置600；

步骤S220、依据可调光参数，主全反镜调光装置200对全反镜100进行调节，激光器调光装置400对激光器300进行调节、半反镜调光装置600对半反镜500进行调节，光路区一次调光完成；

步骤S230、光路区运动装置920将光路区感光装置910从光路区感光装置第一工作位置900a运动至光路区感光装置第二工作位置900b，光路区感光装置910二次采集激光光斑信号，并将采集得到的参数信息传输至计算机1300；

步骤S240、计算机1300分析所采集的激光光斑参数，计算得出扩束镜700的可调光参数并将该可调光参数反馈至扩束镜700，计算机1300控制扩束镜调光装置800对扩束镜700进行调节，光路区二次光调节完成；

步骤S250、光路区运动装置920将光路区感光装置910从光路区感光装置第二工作位置900b运动至光路区感光装置收纳位置900c，光路区调光完毕。

基于上述实施例，图6为一种激光器自动调光方法的加工区自动调光流程图，在所述步骤S400中依据计算得出的可调光参数，计算机控制加工区的调光装置进行光调节，该步骤可以通过下述步骤实现：

步骤S410、计算机1300将反射镜1000的可调光参数反馈至辅助全反镜调光装置1100；

步骤S420、依据可调光参数，辅助全反镜调光装置1100对反射镜1000进行调节，加工区调光完成；

步骤S430、加工区调光完成后，加工区感光装置1210对调光后的激光光斑信号进行二次采集并反馈至计算机1300，计算机1300对调光后的激光光斑信号分析处理，计算得出调光后的激光光斑关键参数；

步骤S440、根据所得激光光斑关键参数，计算机1300得出调光后的激光质量，并通过软件程序分析判断调光后的激光精度是否达到预期精度；

步骤S450、质量检测完成后，激光器300调光完毕。

基于上述实施例，本发明提供的一种激光器自动调光方法的原理为：

激光器300发射激光，光路区感光装置910运动至光路区感光装置第一工作位置900a，光路区感光装置910一次采集激光光斑信号并将参数传输至计算机1300，计算机1300对所得一次光斑参数处理与分析，得出光斑关键参数；计算机1300依据计算得出的可调光参数，计算机1300控制主全反镜调光装置200、激光器调光装置400、半反镜调光装置600分别调节所对应的全反镜100、激光器300、半反镜500；光路区一次调光完成后，光路区感光装置910移动至光路区感光装置第二工作位置900b，光路区感光装置910对激光光斑进行二次参数采集并反馈至计算机1300，计算机1300分析处理此参数信息后反馈至扩束镜调光装置800，扩束镜调光装置800对扩束镜700进行调节，光路区感光装置910移动至光路区感光装置收纳位置900c，光路区调光完成。

光路区调光完成后，加工区感光装置1210移动至加工区感光装置工作位置1200a，加工区感光装置1210对光路区调光后的激光光斑进行参数采集并反馈至计算机1300，计算机1300分析处理此参数后反馈至辅助全反镜调光装置1100，辅助全反镜调光装置1100对反射镜进行调节1000，加工区调光完毕后，加工区感光装置1210对加工区调光后的激光光斑信号进行二次采集并反馈至计算机1300，计算机1300对加工区调光后的激光光斑分析处理后得出激光光斑关键参数；依据所得的激光光斑关键参数，计算机通过软件分析判断调光后的激光质量是否达到预期质量。判断完毕后，激光器300调光完成。

以上对本发明的较佳实施方式进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (5)

1.一种激光器自动调光方法，其特征在于，包括：设置有激光器自动调光装置，所述激光器自动调光装置包括全反镜、主全反镜调光装置、激光器、激光器调光装置、半反镜、半反镜调光装置、扩束镜、扩束镜调光装置、光路区调光模块、反射镜、辅助全反镜调光装置、加工区调光模块及计算机；

所述一种激光器自动调光方法还包括以下步骤：

步骤S100、激光器发射激光，光路区感光装置采集激光光斑信号并将参数传输至计算机，计算机对所得光斑信号处理分析，得出光斑关键参数；

步骤S200、依据计算得出的可调光参数，计算机控制光路区的调光装置进行光调节，光路区自动调光完成；

步骤S300、加工区感光装置采集激光光斑信号并将参数传输至计算机，计算机对所得光斑信号分析处理，得出光斑关键参数；

步骤S400、依据计算得出的可调光参数，计算机控制加工区的调光装置进行光调节；计算机对调光后的激光进行质量检测，检测完成后激光器调光完毕。

2.根据权利要求1所述的一种激光器自动调光方法，其特征在于，在所述依据计算得出的可调光参数，计算机控制光路区的调光装置进行光调节，光路区自动调光完成，所述方法还包括：

步骤S210、计算机将计算的出来的可调光参数分别反馈给主全反镜调光装置、激光器调光装置、半反镜调光装置；

步骤S220、依据可调光参数，主全反镜调光装置对全反镜进行调节，激光器调光装置对激光器进行调节，半反镜调光装置对半反镜进行调节，光路区一次调光完成；

步骤S230、光路区运动装置将光路区感光装置从光路区感光装置第一工作位置运动至光路区感光装置第二工作位置，光路区感光装置二次采集激光光斑信号，并将采集得到的参数信息传输至计算机；

步骤S240、计算机分析所采集的激光光斑参数，计算得出扩束镜的可调光参数并将该可调光参数反馈至扩束镜，计算机控制扩束镜调光装置对扩束镜进行调节，光路区二次光调节完成；

步骤S250、光路区运动装置将光路区感光装置从光路区感光装置第二工作位置运动至光路区感光装置收纳位置，光路区调光完毕。

3.根据权利要求2所述的一种激光器自动调光方法，其特征在于，在所述依据计算得出的可调光参数，计算机控制加工区的调光装置进行光调节，计算机对调光后的激光进行激光检测，检测完成后加工区的自动调光完毕，激光器调光完毕，所述方法还包括：

步骤S410、计算机将反射镜的可调光参数反馈至辅助全反镜调光装置；

步骤S420、依据可调光参数，辅助全反镜调光装置对反射镜进行调节，加工区调光完成；

步骤S430、加工区调光完成后，加工区感光装置对调光后的激光光斑信号进行二次采集并反馈至计算机，计算机对调光后的激光光斑信号分析处理，计算得出调光后的激光光斑关键参数；

步骤S440、根据所得激光光斑关键参数，计算机得出调光后的激光质量，并通过软件程序分析判断调光后的激光精度是否达到预期精度；

步骤S450、质量检测完成后，激光器调光完毕。

4.根据权利要求1所述的一种激光器自动调光方法，其特征在于，所述光路区调光模块包括光路区感光装置及光路区运动装置；所述光路区运动装置包括光路区竖向运动轨道和光路区横向运动轨道，所述光路区感光装置的运动轨迹包括三个位置节点，所述位置节点分别为光路区感光装置第一工作位置、光路区感光装置第二工作位置及光路区感光装置收纳位置。

5.根据权利要求1所述的一种激光器自动调光方法，其特征在于，所述加工区调光模块包括加工区感光装置及加工区运动装置，所述加工区感光装置的运动轨迹包括两个位置节点，所述位置节点分别为加工区感光装置工作位置和加工区感光装置收纳装置。

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