CN206474799U - 一种便携式激光加工光谱实时监控装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种便携式激光加工光谱实时监控装置，属于激光加工设备领域，包括光纤探头、微型光谱仪和计算机，光纤探头、微型光谱仪均通过固定装置安装在激光加工头上，固定装置包括通过螺纹连接的内环套和外环套，内环套固定在激光加工头上，外环套周圈固定有至少两个固定块，光纤探头通过连杆支架固定在固定块上，微型光谱仪通过套件支架固定在另一固定块上；内环套上固定有一滑杆，滑杆上设有可在滑杆上滑动并固定在其任意位置的挡板，挡板紧靠外环套位于其下方。本实用新型的微型光谱仪及光纤探头随激光加工过程而运动，可保证光谱信号的稳定性，避免长光纤的使用，可减少光谱传输损耗，避免缠绕和折损等。

Description

一种便携式激光加工光谱实时监控装置

技术领域

本实用新型涉及激光加工设备领域，具体的涉及一种便携式激光加工光谱实时监控装置。

背景技术

激光应用于材料加工，被誉为制造技术的革命。广泛地应用于汽车、机车车辆制造、航空、化工、轻工、电器与电子、石油和冶金等工业部门。我国自1985年以来，更以每年25％以上的速度增长。由于我国激光工业基础较差，激光加工技术的应用尚不普遍，激光加工整体水平与先进国家相比仍有较大差距，相信随着激光加工技术的不断进步，这些障碍和不足会得到解决。激光切割技术必将成为21世纪不可缺少的重要的钣金加工手段。

激光加工质量的好坏将直接影响机械零件的使用性能，而影响激光加工质量的因素有很多，难以控制。因此，对激光加工质量进行实时监控是极其重要的。其中，对激光加工过程中的等离子体光谱进行监控可以实时反映激光加工的性能。

目前对激光加工中等离子体的监控主要采取光纤探头采集光谱，然后导入到旁边的光谱仪进行分析，光谱仪与激光加工头分离放置。该方案在焊接曲面不规则零件时光纤探测距离会发生变化，使光谱信号不稳定，降低光谱检测的可重复性；该方案需要配置足够长度的光纤，成本较高，光谱传输损耗大，同时影响激光加工头的运行，容易 缠绕和折损。

实用新型内容

1.要解决的技术问题

本实用新型要解决的技术问题在于提供一种便携式激光加工光谱实时监控装置，其将光纤探头及微型光谱仪安装在激光加工头上，在加工平面或者曲面等不规则零件中，都可保证获得稳定的光谱信号，又可避免长光纤的运用，进而降低成本、减少光谱传输损耗、避免影响激光加工头的运行、避免缠绕和折损。

2.技术方案

为解决上述问题，本实用新型采取如下技术方案：

一种便携式激光加工光谱实时监控装置，基于LIBS检测技术，所述监控装置包括光纤探头、微型光谱仪，以及用来处理光谱的计算机，所述光纤探头、微型光谱仪均通过固定装置安装在激光加工头上，所述固定装置包括通过螺纹连接的内环套和外环套，所述内环套固定在激光加工头上，外环套周圈固定有至少两个固定块，光纤探头通过连杆支架固定在固定块上，微型光谱仪通过相配的套件支架固定在另一固定块上；内环套上固定有一滑杆，滑杆上设有可在滑杆上滑动并固定在其任意位置的挡板，挡板紧靠外环套位于其下方。

进一步地，所述连杆支架包括枢接在一起的上连杆和下连杆，光纤探头通过卡合的方式固定在下连杆上，上连杆焊接在固定块上，上、下连杆的枢接处设有用于控制下连杆转动的螺栓。

进一步地，所述滑杆上标有刻度，所述挡板的一端夹着滑杆并通 过固定螺栓固定。

为了保护光纤探头，所述光纤探头外部设有耐高温防护壳体，所述耐高温防护壳体底部设有与光纤探头同轴的耐高温防飞溅石英玻璃，所述防飞溅石英玻璃装夹外加吹气用于吹气保护，光纤探头与石英玻璃之间设有一滤光片，所述滤光片为紫外带通滤波片或可见带通滤波器。

进一步地，所述防飞溅石英玻璃与光纤探头之间设有一组远程透镜，且所述防飞溅石英玻璃、远程透镜及光纤探头保持同轴向。

考虑到激光加工手臂存在负荷限制，优选地，所述内环套、外环套、固定块、连杆支架、套件支架、滑杆及挡板均为铝合金制品。3.有益效果

(1)本实用新型基于LIBS检测技术以及光谱仪微型化的逐渐成熟，将微型光谱仪及光纤探头安装在激光加工头上，随激光加工过程而运动，有效避免激光在焊接曲面不规则零件时光纤探测距离的变化，保证获得稳定的光谱信号；同时避免了长光纤缠绕影响激光加工；减少长光纤产生的损耗；还节约了工作车间的空间。

(2)本实用新型所采用的固定装置均为铝合金制品，可减轻自重，满足激光加工手臂的负荷限制；内环套与外环套之间的连接方式为螺纹连接，固定装置的拆装方便快捷，使得本实用新型可以在多个激光加工头(例如激光焊接头、激光熔覆头、激光切割头等)之间随意更换，节约人力和物力成本。

(3)本实用新型的光纤探头外设有耐高温防护壳体、耐高温的 防飞溅石英玻璃及外加吹气，可避免激光加工过程中飞溅物对光纤探头的污染及高温对光纤探头的危害；滤光片可滤除激光焊接过程中产生的强烈的黑体辐射(主要为可见到红外波段)，提高检测信噪比。

本实用新型的微型光谱仪及光纤探头随激光加工过程而运动，可保证光谱信号的稳定性，避免长光纤的使用，可减少光谱传输损耗、避免缠绕和折损等；采用可调的固定装置，使得本实用新型可在多个激光加工头之间随意更换；适当设有耐高温防护材料等，有利于保护光纤探头。

附图说明

图1为本实用新型的俯视图；

图2为实施例1中光纤探头的结构示意图；

图3为实施例2中光纤探头的结构示意图。

其中，1-激光加工头，2-内环套，3-外环套，4-固定块，5-连杆支架，6-套件支架，7-光纤探头，9-滑杆，10-挡板，11-工件，12-耐高温防护壳体，13-防飞溅石英玻璃，14-远程透镜,15-滤光片。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细的说明。

实施例1

如图1及图2所示的一种便携式激光加工光谱实时监控装置，基于LIBS检测技术，所述监控装置包括光纤探头7、微型光谱仪及用来处理光谱的计算机，所述光纤探头7、微型光谱仪均通过固定装置安装在激光加工头1上，所述固定装置包括通过螺纹连接的内环套2和外环套3，所述内环套2两端设有软质固定带，软质固定带通过卡扣方式固定，内环套2内设有多个吸盘，内环套2通过软质固定带和吸盘固定在激光加工头1上，外环套3周圈固定有至少两个固定块4，光纤探头7通过连杆支架5固定在固定块4上，微型光谱仪通过相配的套件支架6固定在另一固定块4上；所述内环套2上固定有一滑杆9，滑杆9上设有可在滑杆9上滑动并固定在其任意位置的挡板10，挡板10紧靠外环套3位于其下方；所述光纤探头7与微型光谱仪电性连接，所述微型光谱仪通过无线连接计算机。

在本实施例中，所述连杆支架5包括枢接在一起的上连杆和下连杆，光纤探头7通过卡合的方式固定在下连杆上，上连杆焊接在固定块4上，上、下连杆的枢接处设有用于控制下连杆转动的螺栓。下连杆可带动光纤探头7转动，调整光纤探头7的位置。

在本实施例中，所述滑杆9上标有刻度，所述挡板10的一端夹着滑杆9并通过固定螺栓固定。

在本实施例中，如图2，所述光纤探头7外部设有耐高温防护壳体12，所述耐高温防护壳体12底部设有与光纤探头7同轴的耐高温防飞溅石英玻璃13，所述防飞溅石英玻璃13装夹外加吹气用于吹气保护。可避免激光加工过程中飞溅物对光纤探头的污染及高温对光纤探头的危害；光纤探头与石英玻璃之间设有一滤光片15，所述滤光片15为紫外带通滤波片或可见带通滤波器，用来滤除激光焊接过程中产生的强烈的黑体辐射(主要为可见到红外波段)，提高检测信噪比。

为减轻自重，满足激光加工手臂的负荷限制，所述内环套2、外环套3、固定块4、连杆支架5、套件支架6、滑杆9及挡板10均为铝合金制品。

实施例2

本实施例与实施例1的不同之处在于：

所述所述连杆支架5包括通过轴套连接在一起的上连杆和下连杆，光纤探头7通过卡合的方式固定在下连杆上，上连杆焊接在固定块4上；

如图3，所述防飞溅石英玻璃13与光纤探头7之间还设有一组远程透镜14，且所述防飞溅石英玻璃13、远程透镜14及光纤探头7保持同轴向；

其他同实施例1。

应用时，先将内环套2固定在激光加工头1上，然后套上外环套3，依据滑杆9上的刻度将外环套3旋转至要求位置，再将挡板10固定在外环套3的下方并顶着外环套3，将光纤探头7卡合在连杆支架5上并调整好光纤探头7的位置，将微型光谱仪安放在套件支架6内，就此完成了将光纤探头7和微型光谱仪安装在激光加工头1上的步骤。通电，启动装置，激光加工头1发射激光至工件11上开始加工，光纤探头7及微型光谱仪随激光加工过程而运动，在运动过程中，光纤探头7直接或间接(通过远程透镜14)采集工件11加工部位的等离子体光谱，然后传输给微型光谱仪，微型光谱仪对光谱进行分析之后通过无线传输给计算机，操作人员通过计算机实时观察激光加工情 况。

激光加工过程中，若要换激光加工头1对工件11进行继续加工，可以将本装置的档板10移开后，将外环套3从内环套2上旋下，再取下内环套2，换上另一激光加工头1之后，可按照上述顺序将监控装置重新固定于待使用的激光加工头1上，整个拆装过程操作方便快捷。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本实用新型，而并非用作为对本实用新型的限定，只要在本实用新型的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本实用新型的权利要求范围内。

Claims (6)

1.一种便携式激光加工光谱实时监控装置，所述监控装置包括光纤探头(7)、微型光谱仪及用来处理光谱的计算机，其特征在于，所述光纤探头(7)、微型光谱仪均通过固定装置安装在激光加工头(1)上，所述固定装置包括通过螺纹连接的内环套(2)和外环套(3)，所述内环套(2)固定在激光加工头(1)上，外环套(3)周圈固定有至少两个固定块(4)，光纤探头(7)通过连杆支架(5)固定在固定块(4)上，微型光谱仪通过相配的套件支架(6)固定在另一固定块(4)上；内环套(2)上固定有一滑杆(9)，滑杆(9)上设有可在滑杆(9)上滑动并固定在其任意位置的挡板(10)，挡板(10)紧靠外环套(3)位于其下方。

2.根据权利要求1所述的一种便携式激光加工光谱实时监控装置，其特征在于，所述连杆支架(5)包括枢接在一起的上连杆和下连杆，光纤探头(7)通过卡合的方式固定在下连杆上，上连杆焊接在固定块(4)上，上、下连杆的枢接处设有用于控制下连杆转动的螺栓。

3.根据权利要求1所述的一种便携式激光加工光谱实时监控装置，其特征在于，所述滑杆(9)上标有刻度，所述挡板(10)的一端夹持滑杆(9)并通过固定螺栓固定。

4.根据权利要求1所述的一种便携式激光加工光谱实时监控装置，其特征在于，所述光纤探头(7)外部设有耐高温防护壳体(12)，所述耐高温防护壳体(12)底部设有与光纤探头(7)同轴的耐高温防飞溅石英玻璃(13)，所述防飞溅石英玻璃(13)装夹外加吹气用 于吹气保护，光纤探头与石英玻璃之间设有一滤光片(15)，所述滤光片(15)为紫外带通滤波片或可见带通滤波器。

5.根据权利要求4所述的一种便携式激光加工光谱实时监控装置，其特征在于，所述防飞溅石英玻璃(13)与光纤探头(7)之间设有一组远程透镜(14)，且所述防飞溅石英玻璃(13)、远程透镜(14)及光纤探头(7)保持同轴向。

6.根据权利要求5所述的一种便携式激光加工光谱实时监控装置，其特征在于，所述内环套(2)、外环套(3)、固定块(4)、连杆支架(5)、套件支架(6)、滑杆(9)及挡板(10)均为铝合金制品。