CN119387813A 一種用于激光加工的光斑實時監控與反饋調焦系統及方法 （福建海創光電技術股份有限公司）

一種用于激光加工的光斑實時監控與反饋本發明公開了一種用于激光加工的光斑實明通過對加工過程中光斑形態和光強的動態監控并且通過反饋實時調節激光加工過程中的光2功率監測模塊用于實時監控發射光源模塊發射的激光功知的激光功率作為加工激光功率反饋信號反饋至光斑監控模塊用于對激光光束照射到工件表面后產生的漫反射光另一方面將來自工件表面的漫反射光導向至光斑工件表面的激光光束在整個激光加工的工作平面內7.一種用于激光加工的光斑實時監控與反饋調焦方功率監測模塊用于實時監控發射光源模塊發射的激光功3計將檢知的激光功率作為加工激光功率反饋信光斑監控模塊用于對激光光束照射到工件表面后產生的漫反射光焦至圖像傳感器感光靶面；圖像處理模塊用于對光斑監控模塊采集的光斑圖像進行形狀、使自動控制模塊設定如下參數的參考信號：加工激光功率和加還設置光路導向模塊；使光路導向模塊一方面將發射光源模塊輸出的激光光束分成兩路；模塊另一方面將來自工件表面的漫反射光導向至光斑監10.根據權利要求7所述的用于激光加工的光斑實時監控與反饋調焦方法，其特征在4[0005]本發明為解決公知技術中存在的技術問題而提供一種用于激光加工的光斑實時5將檢知的激光功率作為加工激光功率反饋信號反饋至自[0011]光斑監控模塊用于對激光光束照射到工件表面后產生的漫反射光的光斑進行監功率計將檢知的激光功率作為加工激光功率反饋信號反[0022]光斑監控模塊用于對激光光束照射到工件表面后產生的漫反射光的光斑進行監6將加工光斑反饋信號及加工激光功率反饋信號與兩者對應的參考信號的差輸入PID控制時調節激光加工過程中的光斑形態以及能量大小。系統集成了多種光學元件和傳感模塊，發明可以毫秒或微秒級實時監控激光加工中的光斑形態和光強變化，確保加工質量和精方案。[0028]圖1為本發明的一種用于激光加工的光斑實時監控與反饋調焦方法實施例之一流[0029]圖2為本發明的一種用于激光加工的光斑實時監控與反饋調焦方法實施例之二流[0030]圖3為本發明的一種用于激光加工的光斑實時監控與反饋調焦系統實施例之一結[0031]圖4為本發明的一種用于激光加工的光斑實時監控與反饋調焦系統實施例之二結[0033]圖6為本發明的一種用于激光加工的光斑實時監控與反饋調焦系統的功率監測模7[0034]圖7為本發明的一種用于激光加工的光斑實時監控與反饋調焦系統的光斑監控模述本發明而不是要求本發明必須以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限拆卸連接；可以是直接相連，也可以通過中間部件間接相連；也可以是電氣連接或信號傳8Controller)，是一種廣泛應用于工業控制系統和其他需要連續調制控制的系統中的控制射的激光可通過聚焦鏡組313輸出至激光加工工作平面[0058]光斑監控模塊S15用于對激光光束照射到工件表面后產生的漫反射光的光斑進行[0060]圖像處理模塊可采用現有的各種圖像處理算法，對實時采集的光斑圖像進行分9S13中的聚焦模組304；光路導向模塊S12另一方面將來自工件表面的漫反射光導向至光斑S11輸出的激光光束分離時，兩路光束的能量分光比不同，可選用固定分光比的光束分束面的X軸和Y軸方向上的移動，以實現對材料表面的精確標刻。場鏡311可用于調節光斑大于激光光束Y軸方向移動的控制。第一振鏡309和第二振鏡310通過各自伺服電機的快速旋[0071]場鏡311通過校正光束路徑，確保在整個激光加工的工作平面內的均勻聚焦和一[0077]光斑監控模塊S15用于對激光光束照射到工件表面后產生的漫反射光的光斑進行工件表面的漫反射光聚焦至圖像傳感器307感光靶面；圖像處理模塊用于對光斑監控模塊模塊S13中的聚焦模組304；可使光路導向模塊S12另一方面將來自工件表面的漫反射光導光束調整模塊S16反向傳輸至光束分束器305中，此時漫反射光經過光束分束器305反射導制器，將加工光斑反饋信號及加工激光功率反饋信號與兩者對應的參考信號的差輸入PID件表面的激光光束在整個激光加工的工作平面內一路輸出至功率監測模塊S13中的聚焦模組304；光路導向模塊S12另一方面將來自工件表面的漫反射光導向至光斑監控模塊S15中的成[0092]光斑監控模塊S15用于對激光光束照射到工件表面后產生的漫反射光的光斑進行制模塊包括控制器和光束調整模塊S16；控制器輸入加工光斑反饋信號及加工激光功率反[0094]激光器301輸出的光束經過激光準直器302準直后輸出至光束分束器305，通過光[0096]在光斑監控模塊S15中采用高精度的成像模組306以及CCD或CMOS圖像傳感器，通[0098]激光在加工材料表面產生的漫反射光經由激光加工模塊S14、光束調整模塊S16、[0099]這種漫反射光可以幫助系統更好地判斷激光焦斑的具體位置和大小。CCD或CMOS準確計算出光斑的偏離程度。圖像處理模塊采用邊緣檢測算法模組308能夠迅速響應，并通過動態調整焦距來消除偏差，確保焦點始終位于加工工件表[0107]其激光加工模塊S14包括聚焦鏡組313，聚焦鏡組313用于將已經準直的光源匯聚305后，反射光傳輸至功率監測模塊S13，用于實時監控激光器301輸出穩定性以及具體強工件表面的漫反射光通過激光加工模塊S14反向傳輸至光束分束器305后通過光斑圖像采