CN117102712B - 激光加工质量监测系统、方法、处理设备及可读存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种激光加工质量监测系统、方法、处理设备及可读存储介质，激光加工质量监测系统包括振镜模块、多通光路模块、标准光源模块和传感器模块，多通光路模块上设置有安装位，安装位用于可拆卸地安装反射镜或者通光镜；安装位上安装反射镜时，关闭振镜模块，从标准光源模块发出的光线经反射镜反射后射至传感器模块，传感器模块接收光线并转化为第一电压信号以获取参数信息，并根据参数信息评估多通光路模块和传感器模块的有效性。该激光加工质量监测系统具有能够对多通光路模块和传感器模块的有效性进行检测的优点，以对整个激光加工质量监测系统的有效性进行检测，并且测量结果准确性更高。

Description

激光加工质量监测系统、方法、处理设备及可读存储介质

技术领域

本申请涉及激光加工技术领域，尤其涉及一种激光加工质量监测系统、方法、处理设备及可读存储介质。

背景技术

相关技术中，没有对于激光加工设备本身探测效果的有效性进行验证的设备和方法。

以上仅为对相关技术的描述，并不代表申请人承认上述为现有技术。

鉴于此，有必要提供一种新的激光加工质量监测系统、方法、处理设备及可读存储介质，以解决或至少缓解上述技术缺陷。

发明内容

鉴于上述问题，本申请提供一种激光加工质量监测系统、方法、处理设备及可读存储介质，旨在解决相关技术中对激光加工设备本身的有效性难以验证的技术问题。

根据本申请的一些实施例，本申请提供了一种激光加工质量监测系统，包括振镜模块、多通光路模块、标准光源模块和传感器模块，其中：

所述多通光路模块上设置有安装位，所述安装位用于可拆卸地安装反射镜或者通光镜；

所述振镜模块用于发射激光对工件进行加工，并将所述工件的加工区域的辐射光信号以光线的形式射至所述多通光路模块；

所述安装位上安装所述反射镜时，关闭所述振镜模块，从所述标准光源模块发出的光线经所述反射镜反射后射至所述传感器模块，所述传感器模块接收所述光线并转化为第一电压信号以获取参数信息，并根据所述参数信息评估所述多通光路模块和所述传感器模块的有效性；

所述安装位上安装所述通光镜时，关闭所述标准光源模块，从所述振镜模块射出的光线经过所述通光镜射至所述传感器模块，所述传感器模块接收所述光线并转化为第二电压信号以获取所述加工区域的图像信息。

通过在多通光路模块上设置安装位，所述安装位用于可拆卸地安装反射镜或者通光镜；需要测量监测系统的有效性时，在安装位上安装反射镜，通过标准光源模块发出标准光线经反射镜反射至传感器模块得到参数信息，以评估多通光路模块和传感器模块的有效性。该实施例采用标准光源模块提供一致性较高的光线，减少了被检测的光线来源对测量有效性的影响，具有能够对多通光路模块和传感器模块的有效性进行检测的优点，并且测量结果准确性更高。在安装位上安装通光镜时，可以进行正常的激光焊接工作，并监测加工区域的图像信息，对焊接质量进行检测。安装反射镜时可以对多通光路模块和传感器模块的有效性进行检测。并且切换方式简单方便，只需在对应的安装位上安装不同的镜片即可。

在一些实施例中，所述标准光源模块包括标准光源和标准透镜，所述标准光源发射的光线经过所述标准透镜后变成平行光线射至所述反射镜。

通过采用标准光源和标准透镜，标准光源确保每次发出的光线一致性较高，相比于采用振镜模块焊接多个相同工件而言，能够保证射入多通光路模块的光线的一致性，避免因被检测光束的来源差异对测量结果造成的影响，能够更准确地测量多通光路模块和传感器模块的有效性。

在一些实施例中，所述多通光路模块上设置有光纤接口，所述标准光源模块通过所述光纤接口与所述多通光路模块连接。

通过设置光纤接口连接标准光源模块和多通光路模块，能够避免外界光线对测量结果的影响。

在一些实施例中，所述振镜模块包括激光源、准直镜、合束镜和聚焦镜，从所述激光源发出的光线依次经过所述准直镜、合束镜和聚焦镜射至所述加工区域，所述加工区域的辐射光信号以光线的形式射至所述聚焦镜，并经过所述合束镜后射至所述多通光路模块。

通过设置振镜模块包括激光源、准直镜、合束镜和聚焦镜，使得从激光源发出的光线对工件的加工区域进行加工，并能够将辐射的光信号以光线的形式经聚焦镜转换成平行光速入射到通光镜，便于对光信号进行检测。

在一些实施例中，所述传感器模块包括沿光线传播路径排布的缩束模块、光路转折模块、滤光分光模块和光电转化检测模块，所述缩束模块用于将所述多通光路模块入射的平行光束缩窄为检测所需的检测光束；所述光路转折模块用于将所述检测光束导向至所述滤光分光模块，所述滤光分光模块用于将所述检测光束进行反射并分配到不同的光路，所述光电转化检测模块用于分别接收不同所述光路的光信号，并分别转化为所述第一电压信号以获取所述参数信息。

通过将传感器模块包括沿光线传播路径排布的缩束模块、光路转折模块、滤光分光模块和光电转化检测模块，可以对光线的直径进行缩窄以便于检测，通过光路转折模块对光线转向以减小监测系统的整体尺寸，通过滤光分光模块对光线分配至不同光路，最大限度的保留了激光加工辐射光的各光谱区的光信号强度，通过光电转化检测模块可以将光信号转化为第一电压信号或第二电压信号，并最终获得参数信息或图像信息，既能够保证正常工作状态下的焊接质量检测，又能保证在连接标准光源模块时进行有效性评估。

在一些实施例中，所述滤光分光模块包括多个平行设置的分光镜，所述光电转化检测模块包括多个检测子模块，所述分光镜的数量与所述检测子模块的数量相等且一一对应设置，从所述光路转折模块反射的光线经多个所述分光镜分别反射后从不同的所述光路射至对应的所述检测子模块。

通过设置多个分光镜和多个对应设置的检测子模块，可以对不同波长范围内的光分别进行检测，通过滤光分光模块对光线分配至不同光路，最大限度的保留了激光加工辐射光的各光谱区的光信号强度。

在一些实施例中，所述缩束模块包括镜筒和分别设置于所述镜筒两端的第一凸透镜和第二凸透镜，所述第一凸透镜的像方焦点和第二凸透镜的物方焦点相重合。

通过设置两个凸透镜可以使得缩束模块达到光束直径减小的效果，并且结构简单。

在一些实施例中，所述光路转折模块包括反射片，从所述多通光路模块入射的光线经过所述反射片反射并垂直转向后射至所述滤光分光模块。

通过设置反射片，使得入射至反射片的入射光线反射光线成90度夹角，使得整个监测系统的布局更加紧密，减小整个系统的占用空间。

在一些实施例中，所述激光加工质量监测系统还包括图像采集模块，所述图像采集模块与所述多通光路模块连接。

通过设置图像采集模块与所述多通光路模块连接可以进行拍照或对从振镜模块发出的光线进行采集。

根据本申请的一些实施例，本申请提供了一种激光加工质量监测方法，所述激光加工质量监测方法应用于上述所述的激光加工质量监测系统，包括以下步骤：

在安装位上安装反射镜；

启动标准光源模块，以使得从所述标准光源模块发出的光线经过所述反射镜反射后射至传感器模块；

所述传感器模块接收所述光线并转化为第一电压信号；

根据所述第一电压信号获取标准差；

根据所述标准差获取参数信息，并根据所述参数信息评估所述激光加工质量监测系统的有效性。

通过在多通光路模块上设置安装位，所述安装位安装反射镜，在安装位上安装反射镜，通过标准光源模块发出标准光线经反射镜反射至传感器模块得到参数信息，以评估多通光路模块和传感器模块的有效性。该实施例采用标准光源模块提供一致性较高的光线，减少了被检测的光线来源对测量有效性的影响，具有能够对多通光路模块和传感器模块的有效性进行检测的优点，并且测量结果准确性更高。

在一些实施例中，所述并根据所述参数信息评估所述激光加工质量监测系统的有效性的步骤之后，还包括步骤：

关闭所述标准光源模块并拆除所述反射镜，在所述安装位上安装通光镜；

启动振镜模块，所述振镜模块发射激光对工件进行加工，并将所述工件的加工区域的辐射光信号以光线的形式经所述通光镜射至所述传感器模块；

所述传感器模块接收所述光线并转化为第二电压信号以获取所述加工区域的图像信息。

通过安装位上可拆卸地安装反射镜或通光镜，安装通光镜时可以进行正常的激光焊接工作，并监测加工区域的图像信息，对焊接质量进行检测。安装反射镜时可以对多通光路模块和传感器模块的有效性进行检测。并且切换方式简单方便，只需在对应的安装位上安装不同的镜片即可。

根据本申请的一些实施例，本申请提供了一种处理设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序配置为实现上述所述的激光加工质量监测方法的步骤。由于处理设备能够实现如上述所述的激光加工质量监测方法的步骤，因此，至少具有上述实施例带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

根据本申请的一些实施例，本申请提供了一种可读存储介质，所述可读存储介质上存储有激光加工质量监测程序，所述激光加工质量监测程序被处理器执行时实现如上述所述的激光加工质量监测方法的步骤。由于可读存储介质能够实现如上述所述的激光加工质量监测方法的步骤，因此，至少具有上述实施例带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。

附图说明

通过阅读对下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本申请的限制。而且在全部附图中，用相同的附图标号表示相同的部件。在附图中：

图1为本申请一些实施例的激光加工质量监测系统的结构示意图；

图2为本申请一些实施例的激光加工质量监测系统的原理示意图；

图3为本申请一些实施例激光加工质量监测系统的另一示意图；

图4为本申请一些实施例激光加工质量监测系统的传感器模块的示意图；

图5为本申请一些实施例激光加工质量监测方法的一流程示意图；

图6为本申请一些实施例激光加工质量监测方法的一流程示意图。

具体实施方式中的附图标号如下：

100、激光加工质量监测系统；10、振镜模块；11、激光源；12、准直镜；13、合束镜；14、聚焦镜；20、多通光路模块；21、反射镜；22、通光镜；23、光纤接口；30、标准光源模块；31、标准光源；32、标准透镜；40、传感器模块；41、缩束模块；411、镜筒；412、第一凸透镜；413、第二凸透镜；42、光路转折模块；421、反射片；43、滤光分光模块；431、分光镜；44、光电转化检测模块；441、检测子模块；50、图像采集模块；200、工件；201、加工区域。

具体实施方式

下面将结合附图对本申请技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本申请的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本申请的保护范围。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请；本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

在本申请实施例的描述中，技术术语“第一”“第二”等仅用于区别不同对象，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量、特定顺序或主次关系。在本申请实施例的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

在本申请实施例的描述中，术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

在本申请实施例的描述中，术语“多个”指的是两个以上（包括两个），同理，“多组”指的是两组以上（包括两组），“多片”指的是两片以上（包括两片）。

在本申请实施例的描述中，技术术语“中心”“纵向”“横向”“长度”“宽度”“厚度”“上”“下”“前”“后”“左”“右”“竖直”“水平”“顶”“底”“内”“外”“顺时针”“逆时针”“轴向”“径向”“周向”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申请实施例和简化描述，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申请实施例的限制。

在本申请实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，技术术语“安装”“相连”“连接”“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；也可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请实施例中的具体含义。本申请中“检测”和“监测”的含义类似，均是指对光线的光信号进行测量。

激光加工过程是光与工件相互作用的过程，其主要是利用激光器发出的激光束通过光纤和透镜传输后聚焦在工件的材料表面，材料吸收激光能量引起熔化甚至气化，进而达到材料加工的目的。由于激光的热影响，工件的加工区域会形成熔池，并辐射出等离子体、金属蒸汽、辐射光信号和辐射声信号等多重信号。研究表明，上述信号与激光加工质量密切相关。如果激光加工过程中出现驼峰、未焊透、飞溅、污染等缺陷时，上述辐射信号会体现出不同的信号表征。

目前激光焊接监测设备关注重点在于如何测量激光加工过程中加工区域产生的辐射信号，以此获取加工区域的图像信息，对加工的质量进行监测。却少有人对激光焊接监测设备本身探测的有效性进行考量，有效性包括重复性和再现性等，重复性和再现性指在不同时间段、不同次测量之中测量结果偏差是否在可以接受的范围之内。经深入研究发现，因焊接过程为剧烈的物理化学变化，存在较多不确定性和不有效性，通过重复测试多次焊接过程得到通过光电传感器转化为电压值的光信号强度可能存在较大波动，不适用于评估该激光焊接监测设备（主要指多通光路模块和传感器模块）本身的有效性。也即采用激光焊接监测设备设置相同的参数对多个相同工件进行加工，也难以评估激光焊接监测设备本身的有效性。

参照图1和图2，根据本申请的一些实施例，本申请提供了一种激光加工质量监测系统100，包括振镜模块10、多通光路模块20、标准光源模块30和传感器模块40，其中：

多通光路模块20上设置有安装位，安装位用于可拆卸地安装反射镜21或者通光镜22；

振镜模块10用于发射激光对工件200进行加工，并将工件200的加工区域201的辐射光信号以光线的形式射至多通光路模块20；

安装位上安装反射镜21时，关闭振镜模块10，从标准光源模块30发出的光线经反射镜21反射后射至传感器模块40，传感器模块40接收光线并转化为第一电压信号以获取参数信息，并根据参数信息评估多通光路模块20和传感器模块40的有效性。

安装位上安装通光镜22时，关闭标准光源模块30，从振镜模块10射出的光线经过通光镜22射至传感器模块40，传感器模块40接收光线并转化为第二电压信号以获取加工区域201的图像信息。

标准光源模块30发射出的光线如图2中箭头A所示，振镜模块10用于发射激光对工件200进行加工，并将加工区域201辐射的光信号以光线的形式射到多通光路模块20，并经多通光路模块20射至传感器模块40，传感器模块40用于对多通光路模块20射出的光线进行监测。安装位指用于可拆卸地安装反射镜21或者通光镜22的位置，可以采用快拆结构实现反射镜21或通光镜22的快速切换，即在安装位上安装反射镜21和通光镜22其中一个。可以采用卡扣卡接的形式，旋转卡接或者螺纹连接的形式。这样，当需要安装反射镜21时，可以将通光镜22取下，在安装位上安装反射镜21；当需要安装通光镜22时，可以将反射镜21取下，在安装位上安装通光镜22。安装反射镜21时对应的是关闭振镜模块10，打开标准光源模块30，标准光源模块30用于发射出标准光线，标准光线经过多通光路模块20的反射镜21反射后进入传感器模块40，传感器模块40接收光线并转化为第一电压信号以获取参数信息，并根据参数信息评估激光加工质量监测系统100的有效性。因评估有效性需要采集多个数据，采用标准光源31，每次发出的光线具有一致性。通过每次都一样的光线通过多通光路模块20和传感器模块40进行检测，可以确保各个时间段发射出的被检测光束的一致性，并获得多个检测结果，如果多个检测结果检测的偏差值在预设范围之内，说明我们的多通光路模块20和传感器模块40检测的有效性较高，具备重复性和再现性，也可以说是有稳定性较高。而如果检测的偏差值较大，说明我们的多通光路模块20和传感器模块40检测的有效性较低，需要进行校准。具体地，可以采用Cg值评价多通光路模块20和传感器模块40的有效性，进而评估整个激光加工质量监测系统100的有效性。Cg主要是评估量具自身的重复性，重复性是量具对同一部件进行一致性测量的能力。在符合要求的量具中甚至也会出现一些测量变异，但相对于部件公差而言变异太大，则表示该量具变化太大不适用于测量。Cg的具体计算公式为：

其中，K为公差百分比，一般取20，T为公差带，一般取0.2，L为整个过程散布相当于其标准差的倍数，一般默认为取6，S为测量值标准差。安装反射镜21后，打开标准光源模块30，经过多次测量获取的第一电压信号，根据获取的多个第一电压信号的数值得到测量值标准差S，根据测量值标准差S及上述计算公式可以得到Cg值，如果Cg值大于预设阈值，则说明监测系统的有效符合要求。需要说明的是，上述参数信息可以指Cg值，即传感器模块40内置有放大电路、信号调理单元和AD采样单元，通过传感器模块40获取第一电压信号后直接计算得到Cg值。参数信息也可以指第一电压信号，通过外接的装置根据第一电压信号获取测量值标准差S和Cg值。具体地，如检测出的Cg值Cg1=8.40，预设阈值Cg0为2.5，检测出的Cg1大于阈值Cg0，则说明多通光路模块20和传感器模块40的有效性符合要求，进而评估整个激光加工质量监测系统100的有效性符合要求。

通过在多通光路模块20上设置安装位，安装位用于可拆卸地安装反射镜21或者通光镜22；需要测量监测系统的有效性时，在安装位上安装反射镜21，通过标准光源模块30发出标准光线经反射镜21反射至传感器模块40得到参数信息，以评估多通光路模块20和传感器模块40的有效性，进而评估整个激光加工质量监测系统100的有效性。该实施例采用标准光源模块30提供一致性较高的光线，减少了被检测的光线来源对测量有效性的影响，具有能够对多通光路模块20和传感器模块40的有效性进行检测的优点，并且测量结果准确性更高。该实施例仅通过设置用于可拆卸地安装反射镜21或者通光镜22的安装位，并通过外置的标准光源模块30即可在原有激光焊接监测设备的基础上实现对激光加工设备的检测，操作方便快捷，能够快速在正常工作状态和检测状态之间进行切换，提高了工作效率。

参照图2和图3，振镜模块10发射至多通光路模块20的光线如图3中箭头B所示，安装通光镜22时对应的是振镜模块10正常工作、标准光源模块30关闭，对工件200进行正常激光加工的状态。振镜模块10可以是激光加工头，当需要对工件200的加工区域201进行检测时，可以拆除安装位上的反射镜21，并在安装位上安装通光镜22，关闭标准光源模块30，加工区域201的光信号以光线的形式被振镜模块10接收后射出至通光镜22，通光镜22可以起到滤波的作用，具体可以透过波长为400nm~1700nm可见光、反射光及红外光，传感器模块40接收该范围内的光线信号并转化为第二电压信号，完成光信号到电信号的转化，根据第二电压信号可以获取加工区域201的图像信息，图像信息可以是加工区域201的图像或照片，根据图像信息可以评估焊接过程的有效性，如可以根据图像信息识别出虚焊弱焊、孔洞、下榻等焊接缺陷。

通过安装位上可拆卸地安装反射镜21或通光镜22，安装通光镜22时可以进行正常的激光焊接工作，并监测加工区域201的图像信息，对焊接质量进行检测。安装反射镜21时可以对多通光路模块20和传感器模块40的有效性进行检测。可以在焊接质量进行检测和对多通光路模块20和传感器模块40的有效性进行检测之间来回切换，并且切换方式简单方便，只需在对应的安装位上安装不同的镜片即可。

参照图2，在一些实施例中，标准光源模块30包括标准光源31和标准透镜32，标准光源31发射的光线经过标准透镜32后变成平行光线射至反射镜21。

因评估有效性需要采集多个数据，标准光源31确保每次发出的光线一致性较高，相比于采用振镜模块10焊接多个相同工件200而言，能够保证射入多通光路模块20的光线的一致性，避免因被检测光束的来源差异对测量结果造成的影响，能够更准确地测量多通光路模块20和传感器模块40的有效性，进而评估整个激光加工质量监测系统100的有效性是否符合要求。

参照图1，在一些实施例中，多通光路模块20上设置有光纤接口23，标准光源模块30通过光纤接口23与多通光路模块20连接。

多通光路模块20通过光纤接口23与标准光源模块30连接，使得标准光源模块30发出的光线能够射出至多通光路模块20内的反射镜21上，避免外界光线的干扰。

通过设置光纤接口23连接标准光源模块30和多通光路模块20，能够避免外界光线对测量结果的影响。

参照图2或图3，在一些实施例中，振镜模块10包括激光源11、准直镜12、合束镜13和聚焦镜14，从激光源11发出的光线依次经过准直镜12、合束镜13和聚焦镜14射至加工区域201，加工区域201的辐射光信号以光线的形式射至聚焦镜14，并经过合束镜13后射至多通光路模块20。

振镜模块10可以是激光加工头，多通光路模块20安装在振镜模块10的出光口方向。激光源11发出的激光经过准直镜12、合束镜13和聚焦镜14的导向和聚焦后汇聚到工件200预定的加工区域201上，本领域技术人员可以理解，加工区域201会形成熔池，并辐射出等离子体、金属蒸汽、光信号和辐射声信号等多重信号。如图3中箭头B所示，辐射的光信号沿加工光路的反向传递，经过聚焦镜14后转换成平行光速从出光口射出至光通路模块的通光镜22。

通过设置振镜模块10包括激光源11、准直镜12、合束镜13和聚焦镜14，使得从激光源11发出的光线对工件200的加工区域201进行加工，并能够将辐射的光信号以光线的形式经聚焦镜14转换成平行光速入射到通光镜22，便于对光信号进行检测。

参照图4，在一些实施例中，传感器模块40包括沿光线传播路径排布的缩束模块41、光路转折模块42、滤光分光模块43和光电转化检测模块44，缩束模块41用于将多通光路模块20入射的平行光束缩窄为检测所需的检测光束；光路转折模块42用于将检测光束导向至滤光分光模块43，滤光分光模块43用于将检测光束进行反射并分配到不同的光路，光电转化检测模块44用于分别接收不同光路的光信号，并分别转化为第一电压信号以获取参数信息；或，转化为第二电压信号以获取所述图像信息。

缩束模块41的作用是将平行光束进行缩窄，减小光束的直径，变成小直径或小尺寸的检测光束，方便后续进行检测。光路转折模块42用于对检测光束进行反射，改变检测光束的传播路径，以优化激光加工质量监测系统100的空间布局，减小监测系统的整体尺寸。滤光分光模块43可以采用二向色镜，该二向色镜作用是将指定波长范围的光进行反射，其余波长范围的光透射的方式将辐射光信号分配至不同光路，最大限度的保留了激光加工辐射光的各光谱区的光信号强度。当射至缩束模块41的光线是从标准光源31发出的时，从滤光分光模块43的不同光路射出的光线分别到达光电转化检测模块44，光电转化检测模块44可以将光信号转化为第一电压信号，并通过放大电路、信号调理单元和AD采样单元处理后得到Cg值，用于评估多通光路模块20和传感器模块40的有效性。当射至缩束模块41的光线是从振镜模块10发出的时，从滤光分光模块43的不同光路射出的光线分别到达光电转化检测模块44，光电转化检测模块44可以将光信号转化为第二电压信号，根据第二电压信号获取图像信息，根据图像信息可以评估焊接过程的有效性，如可以根据图像信息识别出虚焊弱焊、孔洞、下榻等焊接缺陷。

通过将传感器模块40包括沿光线传播路径排布的缩束模块41、光路转折模块42、滤光分光模块43和光电转化检测模块44，可以对光线的直径进行缩窄以便于检测，通过光路转折模块42对光线转向以减小监测系统的整体尺寸，通过滤光分光模块43对光线分配至不同光路，最大限度的保留了激光加工辐射光的各光谱区的光信号强度，通过光电转化检测模块44可以将光信号转化为第一电压信号或第二电压信号，并最终获得参数信息或图像信息，既能够保证正常工作状态下的焊接质量检测，又能保证在连接标准光源模块30时进行有效性评估。

在一些实施例中，滤光分光模块43包括多个平行设置的分光镜431，光电转化检测模块44包括多个检测子模块441，分光镜431的数量与检测子模块441的数量相等且一一对应设置，从光路转折模块42反射的光线经多个分光镜431分别反射后从不同的光路射至对应的检测子模块441。

分光镜431可以透光某些波长的光，并且反射另一些波长的光，入射到第一个分光镜431的部分波长的光反射到第一个检测子模块441，其余波长的光透过第一个分光镜431入射到下一分光镜431，在下一分光镜431部分波长的光反射到第二个检测子模块441，剩余部分波长的光透射到第三个分光镜431，依此类推。具体地，分光镜431和检测子模块441的数量可均为三个，三个分光镜431可以分别反射和透过不同波长范围的光。当包括三个检测子模块441时，可以检测获得三个Cg值，如获得的Cg1=8.40，Cg2=8.52，Cg1=7.53，预设阈值Cg0为2.5，可以知道Cg1、Cg2、Cg3均大于阈值，判定有效性符合要求。

通过设置多个分光镜431和多个对应设置的检测子模块441，可以对不同波长范围内的光分别进行检测，通过滤光分光模块43对光线分配至不同光路，最大限度的保留了激光加工辐射光的各光谱区的光信号强度。

在一些实施例中，缩束模块41包括镜筒411和分别设置于镜筒411两端的第一凸透镜412和第二凸透镜413，第一凸透镜412的像方焦点和第二凸透镜413的物方焦点相重合。

第一凸透镜412通过螺纹环压紧在镜筒411的一端，第二凸透镜413通过螺纹环210压紧在镜筒411的另一端。并使得使第一凸透镜412的像方焦点和第二凸透镜413的物方焦点相重合，可以达到缩束的效果。

通过设置两个凸透镜可以使得缩束模块41达到光束直径减小的效果，并且结构简单。

在一些实施例中，光路转折模块42包括反射片421，从多通光路模块20入射的光线经过反射片421反射并垂直转向后射至滤光分光模块43。

光路转折模块42可以是一块反射片421，反射片421与光线入射反向成45度设置，入射至反射片421的光线在反射片421表面发生全反射，根据反射定律，入射角等于出射角，则入射光线和反射光线的夹角为90度，实现光线传播方向的垂直转向，可以优化布局传感器模块40的结构，使得整个监测系统的布局更加紧密。

通过设置反射片421，使得入射至反射片421的入射光线反射光线成90度夹角，使得整个监测系统的布局更加紧密，减小整个监测系统的占用空间。

在一些实施例中，激光加工质量监测系统100还包括图像采集模块50，图像采集模块50与多通光路模块20连接。

当振镜模块10打开时，图像采集模块50可以进行拍照或摄像，对从振镜模块10发出的光线进行采集，具体地，图像采集模块50可以是CCD相机。也可以对图像信息进行初步采集，了解激光加工质量监测系统100的工作状态，如工件处于加工状态，可以看到工件200的加工区域201的图像信息，如处于检测状态，则可以看到标准光源模块30发出的光线信息。

通过设置图像采集模块50与多通光路模块20连接可以进行拍照，对从振镜模块10发出的光线进行采集。

根据本申请的一些实施例，本申请提供了一种激光加工质量监测系统100，包括振镜模块10、多通光路模块20、标准光源模块30和传感器模块40，其中：多通光路模块20上设置有安装位，安装位用于可拆卸地安装反射镜21或者通光镜22；安装位上安装反射镜21时，关闭振镜模块10，从标准光源模块30发出的光线经反射镜21反射后射至传感器模块40，传感器模块40包括沿光线传播路径排布的缩束模块41、光路转折模块42、滤光分光模块43和光电转化检测模块44，缩束模块41用于将多通光路模块20入射的平行光束缩窄为检测所需的检测光束；光路转折模块42用于将检测光束导向至滤光分光模块43，滤光分光模块43用于将检测光束进行反射并分配到不同的光路，光电转化检测模块44用于分别接收不同光路的光信号，并分别转化为第一电压信号以获取参数信息，并根据参数信息评估多通光路模块20和传感器模块40的有效性。安装位上安装通光镜22时，关闭标准光源模块30，从振镜模块10射出的光线经过通光镜22射至传感器模块40，传感器模块40接收光线并转化为第二电压信号以获取加工区域201的图像信息。具体地，标准光源模块30包括标准光源31和标准透镜32，标准光源31发射的光线经过标准透镜32后变成平行光线射至反射镜21，多通光路模块20上设置有光纤接口23，标准光源模块30通过光纤接口23与多通光路模块20连接。该实施例具有能够实现反射镜21和通光镜22的快速切换，既能够对焊接质量进行监测，还能够检测多通光路模块20和传感器模块40的有效性，进而评估整个激光加工质量监测系统100的有效性是否符合要求，并且检测准确的优点。

参照图5，图5为本申请一些实施例激光加工质量监测方法的一流程示意图；根据本申请的一些实施例，本申请提供了一种激光加工质量监测方法，激光加工质量监测方法应用于上述的激光加工质量监测系统，包括以下步骤：

S10，在安装位上安装反射镜；

安装位指用于可拆卸地安装反射镜或者通光镜的位置，可以采用快拆结构实现反射镜或通光镜的快速切换，即在安装位上安装反射镜和通光镜其中一个。可以采用卡扣卡接的形式，旋转卡接或者螺纹连接的形式。

S20，启动标准光源模块，以使得从标准光源模块发出的光线经过反射镜反射后射至传感器模块；

安装位上安装反射镜时，关闭振镜模块，从标准光源模块发出的光线经反射镜反射后射至传感器模块；

S30，传感器模块接收光线并转化为第一电压信号；

安装反射镜时对应的是关闭振镜模块，打开标准光源模块，标准光源模块用于发射出标准光线，标准光线经过多通光路模块的反射镜反射后进入传感器模块，传感器模块接收光线并转化为第一电压信号；

S40，根据第一电压信号获取标准差；

通过获得多个第一信号的数值，可以根据多个第一电压信号的数值获取标准差；

S50，根据标准差获取参数信息，并根据参数信息评估激光加工质量监测系统的有效性。

这里的参数信息指Cg值，根据参数信息评估激光加工质量监测系统的有效性指根据Cg值评估激光加工质量监测系统的有效性。Cg主要是评估量具自身的重复性，重复性是量具对同一部件进行一致性测量的能力。具体计算公式为：

其中，K为公差百分比，一般取20，T为公差带，一般取0.2，L为整个过程散布相当于其标准差的倍数，一般默认为取6，S为测量值标准差。安装反射镜后，打开标准光源模块，经过多次测量获取的第一电压信号，根据获取的多个第一电压信号的数值得到测量值标准差S，根据测量值标准差S及上述计算公式可以得到Cg值，如果Cg值大于预设阈值，则说明监测系统的有效符合要求。需要说明的是，上述参数信息可以指Cg值，即传感器模块内置有放大电路、信号调理单元和AD采样单元，通过传感器模块获取第一电压信号后直接计算得到Cg值。参数信息也可以指第一电压信号，通过外接的装置根据第一电压信号获取测量值标准差S和Cg值。具体地，如检测出的Cg值Cg1=8.40，预设阈值Cg0为2.5，检测出的Cg1大于阈值Cg0，则说明多通光路模块和传感器模块的有效性符合要求，进而评估整个激光加工质量监测系统的有效性符合要求。

通过比较计算出的Cg值是否大于预设阈值，判定多通光路模块和传感器模块的有效性是否符合标准。如果大于，则符合标准。

通过在多通光路模块上设置安装位，安装位安装反射镜，在安装位上安装反射镜，通过标准光源模块发出标准光线经反射镜反射至传感器模块得到参数信息，以评估多通光路模块和传感器模块的有效性，进而评估整个激光加工质量监测系统的有效性符合要求。该实施例采用标准光源模块提供一致性较高的光线，减少了被检测的光线来源对测量有效性的影响，具有能够对多通光路模块和传感器模块的有效性进行检测的优点，并且测量结果准确性更高。

参照图6，图6为本申请一些实施例激光加工质量监测方法的另一流程示意图；S50的步骤之后，还包括步骤：

S60，关闭标准光源模块并拆除反射镜，在安装位上安装通光镜；

当需要对焊接工件的质量进行监测时，安装位上安装通光镜时，关闭标准光源模块；

S70，启动振镜模块，振镜模块发射激光对工件进行加工，并将工件的加工区域的辐射光信号以光线的形式经通光镜射至传感器模块；

振镜模块可以是激光加工头，当需要对工件的加工区域进行检测时，可以拆卸安装位上的反射镜，并在安装位上安装通光镜，关闭标准光源模块，加工区域的光信号以光线的形式被振镜模块接收后射出至通光镜，通光镜可以起到滤波的作用，具体可以透光波长为400nm~1700nm可见光、反射光及红外光。

S80，传感器模块接收光线并转化为第二电压信号以获取加工区域的图像信息。

传感器接收该范围内的光线信号并转化为第二电压信号，完成光信号到电信号的转化，根据电信号可以获取加工区域的图像信息，图像信息可以是加工区域的图像或照片，根据图像信息可以评估焊接过程的有效性，如可以根据图像信息识别出虚焊弱焊、孔洞、下榻等焊接缺陷。

通过安装位上可拆卸地安装反射镜或通光镜，安装通光镜时可以进行正常的激光焊接工作，并监测加工区域的图像信息，对焊接质量进行检测。安装反射镜时可以对多通光路模块和传感器模块的有效性进行检测。并且切换方式简单方便，只需在对应的安装位上安装不同的镜片即可。

根据本申请的一些实施例，本申请提供了一种处理设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序配置为实现上述所述的激光加工质量监测方法的步骤。由于处理设备能够实现如上述所述的激光加工质量监测方法的步骤，因此，至少具有上述实施例带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

根据本申请的一些实施例，本申请提供了一种可读存储介质，所述可读存储介质上存储有激光加工质量监测程序，所述激光加工质量监测程序被处理器执行时实现如上述所述的激光加工质量监测方法的步骤。由于可读存储介质能够实现如上述所述的激光加工质量监测方法的步骤，因此，至少具有上述实施例带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本申请的权利要求和说明书的范围当中。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本申请并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (13)

1.一种激光加工质量监测系统，其特征在于，包括振镜模块、多通光路模块、标准光源模块和传感器模块，其中：

所述多通光路模块上设置有安装位，所述安装位用于可拆卸地安装反射镜或者通光镜；

所述振镜模块用于发射激光对工件进行加工，并将所述工件的加工区域的辐射光信号以光线的形式射至所述多通光路模块；

所述安装位上安装所述反射镜时，关闭所述振镜模块，从所述标准光源模块发出的光线经所述反射镜反射后射至所述传感器模块，所述传感器模块接收所述光线并转化为第一电压信号以获取参数信息，并根据所述参数信息评估所述多通光路模块和所述传感器模块的有效性；

所述安装位上安装所述通光镜时，关闭所述标准光源模块，从所述振镜模块射出的光线经过所述通光镜射至所述传感器模块，所述传感器模块接收所述光线并转化为第二电压信号以获取所述加工区域的图像信息。

2.如权利要求1所述的激光加工质量监测系统，其特征在于，所述标准光源模块包括标准光源和标准透镜，所述标准光源发射的光线经过所述标准透镜后变成平行光线射至所述反射镜。

3.如权利要求1所述的激光加工质量监测系统，其特征在于，所述多通光路模块上设置有光纤接口，所述标准光源模块通过所述光纤接口与所述多通光路模块连接。

4.如权利要求1~3中任一项所述的激光加工质量监测系统，其特征在于，所述传感器模块包括沿光线传播路径排布的缩束模块、光路转折模块、滤光分光模块和光电转化检测模块，所述缩束模块用于将所述多通光路模块入射的平行光束缩窄为检测所需的检测光束；所述光路转折模块用于将所述检测光束导向至所述滤光分光模块，所述滤光分光模块用于将所述检测光束进行反射并分配到不同的光路，所述光电转化检测模块用于分别接收不同所述光路的光信号，并分别转化为所述第一电压信号以获取所述参数信息，或，转化为第二电压信号以获取所述图像信息。

5.如权利要求4所述的激光加工质量监测系统，其特征在于，所述滤光分光模块包括多个平行设置的分光镜，所述光电转化检测模块包括多个检测子模块，所述分光镜的数量与所述检测子模块的数量相等且一一对应设置，从所述光路转折模块反射的光线经多个所述分光镜分别反射后从不同的所述光路射至对应的所述检测子模块。

6.如权利要求4所述的激光加工质量监测系统，其特征在于，所述缩束模块包括镜筒和分别设置于所述镜筒两端的第一凸透镜和第二凸透镜，所述第一凸透镜的像方焦点和第二凸透镜的物方焦点相重合。

7.如权利要求4所述的激光加工质量监测系统，其特征在于，所述光路转折模块包括反射片，从所述多通光路模块入射的光线经过所述反射片反射并垂直转向后射至所述滤光分光模块。

8.如权利要求1~3中任一项所述的激光加工质量监测系统，其特征在于，所述振镜模块包括激光源、准直镜、合束镜和聚焦镜，从所述激光源发出的光线依次经过所述准直镜、合束镜和聚焦镜射至所述加工区域，所述加工区域的辐射光信号以光线的形式射至所述聚焦镜，并经过所述合束镜后射至所述多通光路模块。

9.如权利要求1~3中任一项所述的激光加工质量监测系统，其特征在于，所述激光加工质量监测系统还包括图像采集模块，所述图像采集模块与所述多通光路模块连接。

10.一种激光加工质量监测方法，其特征在于，所述激光加工质量监测方法应用于权利要求1~9中任一项所述的激光加工质量监测系统，包括以下步骤：

在安装位上安装反射镜；

启动标准光源模块，以使得从所述标准光源模块发出的光线经过所述反射镜反射后射至传感器模块；

所述传感器模块接收所述光线并转化为第一电压信号；

根据所述第一电压信号获取标准差；

根据所述标准差获取参数信息，并根据所述参数信息评估所述激光加工质量监测系统的有效性。

11.如权利要求10所述的激光加工质量监测方法，其特征在于，所述并根据所述参数信息评估所述激光加工质量监测系统的有效性的步骤之后，还包括步骤：

关闭所述标准光源模块并拆除所述反射镜，在所述安装位上安装通光镜；

启动振镜模块，所述振镜模块发射激光对工件进行加工，并将所述工件的加工区域的辐射光信号以光线的形式经所述通光镜射至所述传感器模块；

所述传感器模块接收所述光线并转化为第二电压信号以获取所述加工区域的图像信息。

12.一种处理设备，其特征在于，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序配置为实现权利要求10或11所述的激光加工质量监测方法的步骤。

13.一种可读存储介质，其特征在于，所述可读存储介质上存储有激光加工质量监测程序，所述激光加工质量监测程序被处理器执行时实现如权利要求10或11所述的激光加工质量监测方法的步骤。