本發(fā)明屬于激光加工領域，涉及一種激光測距光學組件及激光加工系統(tǒng)。

背景技術：

1、目前，隨著激光技術的不斷發(fā)展，激光的多種特性被應用于了諸多領域，其中，激光技術在測距領域中發(fā)展的十分迅速。目前，大部分工程都在使用激光測距儀進行測距，這正是因為激光測距儀較高的準確度和較高的時效性給人們帶來了極大的便利。激光加工中，時常需要精確的測量激光工件與焦點的準確位置，從而保證能在工件中進行精準的加工。為了更好的保護工件，越來越多的激光加工前，會將工件進行涂層處理，涂層處理完成后開始進行激光加工。由于涂層的材料種類及涂覆程度會導致表面粗糙度及激光的散射，故容易造成測量不準的情況。

2、如申請?zhí)枮?01810165427.5的發(fā)明申請中，公開了一種基于激光三角位移測量方法的厚度測量裝置，通過雙激光三角位移測量厚度，它通過兩個不同波段的半導體激光器發(fā)出的激光分別照射到物體的兩側(cè)表面，通過光電非接觸精確測量處于運動或振動狀態(tài)中的物體厚度。但是該專利測量系統(tǒng)因采用了上下兩個激光位移傳感器而使得組成復雜、成本高、裝置結(jié)體積大，而且激光垂直入射后大部分能量被反射或者投射、成像波形幅值將很低、測量精度差，同時對于不同距離導致的厚度測量問題仍然沒有克服，并不可取。同時，公開號是cn113210360a的發(fā)明申請中，公開了一種清洗的設備，該方案主要是針對常規(guī)能進行測量的金屬等，并不能實現(xiàn)帶涂層材料的測量精準度提高。公開號是cn111360396a的發(fā)明申請中，主要是采用了光纖來回收光路中的信號來測量。由于涂層表面粗糙度及顆粒度不一致，該方案同樣不能解決實現(xiàn)帶涂層材料的測量精準度。公開號是cn104748721a的發(fā)明申請中，由于視覺相機本身存在景深誤差，對高精度測量都沒有辦法達到測量效果。顯然，現(xiàn)有技術中，受材料表面涂層的厚度以及粗糙度的影響，無法高精度的測量帶不同涂層的材料的加工距離。

技術實現(xiàn)思路

1、為了解決背景技術中存在的上述技術問題，本發(fā)明提供了一種測量準確性好以及測量精度高的激光測距光學組件及激光加工系統(tǒng)。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：

3、一種激光測距光學組件，其特征在于：所述激光測距光學組件包括同軸測距儀以及與同軸測距儀處于同一光路上的光束平移模組。

4、上述光束平移模組包括電機以及玻璃片；所述玻璃片與同軸測距儀處于同一光路；所述電機與玻璃片相連并帶動玻璃片在兩個軸上傾斜。

5、上述電機包括第一電機以及第二電機；所述第一電機以及第二電機分別與玻璃片相連；所述第一電機驅(qū)動玻璃片在y軸上傾斜；所述第二電機驅(qū)動玻璃片在z軸上傾斜。

6、上述第一電機驅(qū)動玻璃片在y軸上傾斜的角度是±30°；所述第二電機驅(qū)動玻璃片在z軸上傾斜的角度是±30°。

7、一種基于如前所述的激光測距光學組件的測距方法，其特征在于：所述測距方法包括以下步驟：

8、1)同軸測距儀出射測距激光，測距激光經(jīng)過玻璃片透射后入射至待測物體表面a點，得到待測物體表面a點的測距數(shù)據(jù)la；保持同軸測距儀的位置不動，通過電機調(diào)整玻璃片在z軸上的傾角，促使經(jīng)過玻璃片透射后的測距激光從待測物體表面a點開始平移，并入射至待測物體表面b點，得到待測物體表面b點的測距數(shù)據(jù)lb；所述待測物體表面b點與待測物體表面a點相鄰；

9、2)通過電機調(diào)整玻璃片在y軸上的傾角，促使經(jīng)過玻璃片透射后的測距激光從待測物體表面b點開始平移，并入射至待測物體表面c點，得到待測物體表面c點的測距數(shù)據(jù)lc；所述待測物體表面c點分別與待測物體表面b點以及待測物體表面d點相鄰；

10、3)通過電機調(diào)整玻璃片在z軸上的傾角，促使經(jīng)過玻璃片透射后的測距激光從待測物體表面a點開始平移，并入射至待測物體表面d點，得到待測物體表面d點的測距數(shù)據(jù)ld；所述待測物體表面d點與待測物體表面a點相鄰；

11、4)根據(jù)la、lb、lc以及l(fā)d的關系確定最終的測距數(shù)據(jù)。

12、上述步驟4)的具體實現(xiàn)方式是：

13、當測距數(shù)據(jù)la、測距數(shù)據(jù)lb、測距數(shù)據(jù)lc以及測距數(shù)據(jù)ld中存在任一個測距數(shù)據(jù)與其他三個測距數(shù)據(jù)偏差較大時，剔除偏差較大的測距數(shù)據(jù)后，取剩余三個測距數(shù)據(jù)的平均值作為最終的測距數(shù)據(jù)；所述偏差由測距儀得到的，偏差的產(chǎn)生是由于涂層的不均勻造成的；

14、優(yōu)選地，當測距數(shù)據(jù)la、測距數(shù)據(jù)lb、測距數(shù)據(jù)lc以及測距數(shù)據(jù)ld中存在任一相鄰兩個測距數(shù)據(jù)與剩余兩個測距數(shù)據(jù)偏差較大時，則保留剩余兩個測距數(shù)據(jù)后，重復步驟1)、步驟2)或步驟3)，得到待測物體表面e點的測距數(shù)據(jù)le和待測物體表面f點的測距數(shù)據(jù)lf；根據(jù)la、lb、lc、ld、le以及l(fā)f的關系確定最終的測距數(shù)據(jù)。

15、一種激光加工系統(tǒng)，其特征在于：所述激光加工系統(tǒng)包括激光成形組件、帶涂層工件、合束鏡以及如前所述的激光測距光學組件；所述激光成形組件向帶涂層工件出射成形激光；所述激光測距光學組件向帶涂層工件出射測距激光；所述成形激光以及測距激光經(jīng)合束鏡同軸。

16、上述激光成形組件包括激光器以及加工頭；所述激光器出射成形激光；所述合束鏡以及加工頭自前而后依次設置在成形激光所在光路上；所述成形激光經(jīng)加工頭后入射至帶涂層工件；所述測距激光經(jīng)合束鏡以及加工頭后入射至帶涂層工件。

17、上述激光成形組件還包括反射鏡；所述合束鏡、反射鏡以及加工頭自前而后依次設置在成形激光所在光路上。

18、一種基于如前所述的激光加工系統(tǒng)的帶涂層工件的激光加工方法，其特征在于：所述方法包括以下步驟：

19、1)組裝如前所述的激光加工系統(tǒng)；

20、2)開啟如前所述的激光測距光學組件，激光測距光學組件向帶涂層工件出射測距激光；

21、3)通過測距激光確定帶涂層工件的加工距離；

22、4)關閉如前所述的激光測距光學組件，開啟激光成形組件，激光成形組件向帶涂層工件出射成形激光；

23、5)成形激光以步驟3)得到的加工距離對帶涂層工件進行激光加工。

24、本發(fā)明的優(yōu)點是：

25、本發(fā)明提供了一種激光測距光學組件及激光加工系統(tǒng)，其中，該激光測距光學組件包括同軸測距儀以及與同軸測距儀處于同一光路上的光束平移模組。本發(fā)明是基于fmcw的同軸測距的光束平移測量方案，該方案可以置入激光加工光路，也可以單獨外置進行測量。判斷采用四點法進行測試，根據(jù)測試的四點的數(shù)據(jù)來判斷測量結(jié)果的準確性及一致性。通過對涂層附近相鄰的點的高精度的測試，采用四點法測試，從而避免了測量的精度的不準確。本發(fā)明使用激光同軸測距的方案，即發(fā)射光和收集光是相同的光學光路，而非三角測距的方案?；谡{(diào)頻連續(xù)波(fmcw)的相干接收原理。可以集成到激光加工光路或者單獨外置旁軸中。該方案不會受到共軸光路中器件的鏡片添加及反射鏡等的影響，可實現(xiàn)測距的效果，尤其可實現(xiàn)高精度測量帶涂層的材料的加工距離的測量。

技術特征：

1.一種激光測距光學組件，其特征在于：所述激光測距光學組件包括同軸測距儀(1)以及與同軸測距儀(1)處于同一光路上的光束平移模組(2)。

2.根據(jù)權利要求1所述的激光測距光學組件，其特征在于：所述光束平移模組(2)包括電機(3)以及玻璃片；所述玻璃片與同軸測距儀(1)處于同一光路；所述電機(3)與玻璃片相連并帶動玻璃片在兩個軸上傾斜。

3.根據(jù)權利要求2所述的激光測距光學組件，其特征在于：所述電機(3)包括第一電機以及第二電機；所述第一電機以及第二電機分別與玻璃片相連；所述第一電機驅(qū)動玻璃片在y軸上傾斜；所述第二電機驅(qū)動玻璃片在z軸上傾斜。

4.根據(jù)權利要求3所述激光測距光學組件，其特征在于：所述第一電機驅(qū)動玻璃片在y軸上傾斜的角度是±30°；所述第二電機驅(qū)動玻璃片在z軸上傾斜的角度是±30°。

5.一種基于如權利要求1或2或3或4所述的激光測距光學組件的測距方法，其特征在于：所述測距方法包括以下步驟：

6.根據(jù)權利要求5所述的測距方法，其特征在于：所述步驟4)的具體實現(xiàn)方式是：

7.一種激光加工系統(tǒng)，其特征在于：所述激光加工系統(tǒng)包括激光成形組件、帶涂層工件(8)、合束鏡(5)以及如權利要求1-4任一項所述的激光測距光學組件；所述激光成形組件向帶涂層工件(8)出射成形激光；所述激光測距光學組件向帶涂層工件(8)出射測距激光；所述成形激光以及測距激光經(jīng)合束鏡(5)同軸。

8.根據(jù)權利要求7所述的激光加工系統(tǒng)，其特征在于：所述激光成形組件包括激光器(4)以及加工頭(7)；所述激光器(4)出射成形激光；所述合束鏡(5)以及加工頭(7)自前而后依次設置在成形激光所在光路上；所述成形激光經(jīng)加工頭(7)后入射至帶涂層工件(8)；所述測距激光經(jīng)合束鏡(5)以及加工頭(7)后入射至帶涂層工件(8)。

9.根據(jù)權利要求8所述的激光加工系統(tǒng)，其特征在于：所述激光成形組件還包括反射鏡(6)；所述合束鏡(5)、反射鏡(6)以及加工頭(7)自前而后依次設置在成形激光所在光路上。

10.一種基于如權利要求7或8或9所述的激光加工系統(tǒng)的帶涂層工件的激光加工方法，其特征在于：所述方法包括以下步驟：

技術總結(jié)
本發(fā)明屬于激光加工領域，涉及一種激光測距光學組件及激光加工系統(tǒng)，該激光測距光學組件包括同軸測距儀以及與同軸測距儀處于同一光路上的光束平移模組。本發(fā)明提供了一種測量準確性好以及測量精度高的激光測距光學組件及激光加工系統(tǒng)。

技術研發(fā)人員：林喜泓,王自,段藝華
受保護的技術使用者：西安中科微精光子科技股份有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/1/6