恭喜南京萃智激光应用技术研究院有限公司孔兵获国家专利权
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龙图腾网恭喜南京萃智激光应用技术研究院有限公司申请的专利一种随动式激光加工装置及其控制方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN114160967B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-02-18发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202111633981.X,技术领域涉及:B23K26/064;该发明授权一种随动式激光加工装置及其控制方法是由孔兵;赵全忠;徐冰设计研发完成,并于2021-12-29向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种随动式激光加工装置及其控制方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种随动式激光加工装置及其控制方法,包括激光加工单元和光学检测单元,激光加工单元用于发射激光束并汇聚成加工激光斑,光学检测单元用于发射检测光,检测光到达加工表面后再返回至光谱仪,光谱仪用于测量激光加工头与加工表面的距离。本发明可以适用于各种材料,用于切割、打孔或表面处理,不仅限于金属材料;可以通过一次测量直接得到高度信息,测量精度可以达到微米乃至亚微米的测量精度,完全匹配目前的激光聚焦焦深参数,实现最佳加工效果。
本发明授权一种随动式激光加工装置及其控制方法在权利要求书中公布了:1.一种随动式激光加工装置的控制方法,所述激光加工装置包括激光加工单元(1)和光学检测单元(2),所述激光加工单元(1)用于发射激光束并汇聚成加工激光斑,所述光学检测单元(2)用于发射检测光,所述检测光到达加工表面后再返回至测距单元,所述测距单元包括光谱仪(3),所述光谱仪(3)用于测量激光加工头与加工表面的距离;所述激光加工单元(1)为光纤激光器,所述激光加工单元(1)发射激光束,所述激光加工单元(1)的一侧设置有光纤分束耦合器一(8),所述光纤分束耦合器一(8)的一侧设置有准直镜(11),所述准直镜(11)的一侧设置有聚焦单元(6);所述激光束经由光纤一(13)、光纤分束耦合器一(8)进入光纤五(16)到达出光点(10),激光束由出光点(10)出发,经由准直镜(11)准直、聚焦单元(6)聚成加工激光斑;所述光学检测单元(2)的一侧设置有光纤分束耦合器二(15),所述光纤分束耦合器二(15)与光纤分束耦合器一(8)连接;所述光学检测单元(2)发射检测光,所述检测光经过光纤三(9)、光纤分束耦合器二(15)进入光纤四(14),再经由光纤分束耦合器一(8)进入光纤五(16)并到达出光点(10),检测光从出光点(10)出光进入准直镜(11)形成准直光束,所述准直光束到达聚焦单元(6)形成最终的检测光聚焦于加工表面;所述最终的检测光在检测完加工表面后,沿原路,经由聚焦单元(6)、准直镜(11)返回至出光点(10)形成返回检测光,所述返回检测光经由光纤五(16)、光纤分束耦合器一(8)进入光纤四(14),然后到达光纤分束耦合器二(15),进入光纤二(7)到达光谱仪(3),所述光谱仪(3)接收到光谱信号得到光谱频率,所述光谱频率用于换算成激光加工头与加工表面的距离;其特征在于包括如下控制方法:步骤1、加工前在起始点(X0,Y0),控制激光加工头Z轴方向上上下扫描,并对光谱仪接收到的一系列光谱信号进行处理,得到位置校准曲线;步骤2、在Z轴方向上移动激光加工头到达设定位置,启动激光加工;步骤3、移动X,Y轴到达下一个加工位,根据光谱仪得到的光谱信号,与标定光谱曲线处理得到归一化光谱曲线,搜索反射光强最强烈的光谱频率,并利用位置校准曲线换算成激光加工头与加工表面的距离;步骤4、根据步骤3中得到的激光加工头与加工表面的距离调整激光加工头在Z轴方向的位置;步骤5、重复步骤3,4直到完成加工;步骤1中控制激光加工头Z轴方向上上下扫描,并对光谱仪接收到的一系列光谱信号进行处理,得到位置校准曲线,具体的为:步骤、控制Z轴上下进行精密移动,每移动一个位置,记录原始的光谱曲线和每个光谱点λi的光强信号Ii;步骤B、将步骤A中得到的所有光谱曲线合并到一个图表上,计算各个光谱点λi上最大的光强信号,得到一个新的曲线,记做标定光谱曲线;步骤C、将步骤A中得到的所有原始光谱曲线和逐个光谱点λi的光强信号Ii与步骤B中标定光谱曲线的逐个光谱点λi的光强信号Ici相比,得到一组数值重绘图像,从而得到每个移动位置Zi处的归一化光谱曲线,得到反射光强最强烈的光谱频率;步骤D、针对每个移动位置Zi处的归一化光谱曲线,可以得到最大光强所对应的光谱点λi,根据一系列的(λi,Zi)绘制出位置测量校准曲线;步骤3中根据光谱仪得到的光谱信号,与标定光谱曲线处理得到归一化光谱曲线,搜索反射光强最强烈的光谱频率,并利用位置校准曲线换算成激光加工头与加工表面的距离,具体的为:步骤I、针对加工过程中的得到实际光谱曲线,通过与标定光谱曲线对比;得到归一化光谱曲线;步骤II、从步骤I中得到的归一化光谱曲线搜索出最大光强点对应的光谱点λmax,然后根据位置测量校准曲线得到对应的位置信息,从该位置信息即可得到激光加工头与加工表面的距离;光谱仪将该位置信息传送给控制装置并控制激光加工头按照需求移动即可。
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