(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210954527.2 (22)申请日 2022.08.10 (71)申请人 湖南大学 地址 410083 湖南省长 沙市岳麓区麓山 南 路28号 (72)发明人 陈聪　张屹　汪侃炎　 (74)专利代理 机构 长沙正奇专利事务所有限责 任公司 431 13 专利代理师 马强　王丽霞 (51)Int.Cl. B23K 26/70(2014.01) B23K 26/21(2014.01) (54)发明名称 基于主动照明的多光线共光路同轴激光加 工监测装置 (57)摘要 本发明提供一种基于主动照明的多光线共 光路同轴激光加工监测装置。 所述装置包括激光 焊接头、 监测模组及辅助光源单元； 所述监测模 组包括光束换向单元和监测单元， 所述光束换向 单元包括第一光束弯曲模块、 第二光束弯曲模 块、 调整模块、 第三光束弯曲模块和第四光束弯 曲模块； 所述第四光束弯曲模块 设于所述激光焊 接头内， 所述第一光束弯曲模块连接于第四光束 弯曲模块和所述第二光束弯曲模块， 所述第三光 束弯曲模块通过调整模块水平连接于所述第二 光束弯曲模块的一端； 所述监测单元包括第一监 测单元、 第二监测单元及第三监测单元。 本发明 实现多传感器集成， 同时增设辅助光源增加视觉 传感器的成像清晰程度， 实现多光线共光路同轴 监测。 权利要求书3页 说明书8页 附图12页 CN 115106663 A 2022.09.27 CN 115106663 A 1.一种基于主动照明的多光线共光路同轴激光加工监测装置， 其特征在于， 包括用于 焊接的激光焊接头(1)、 用于监测所述激光焊接头(1)焊接过程的监测模组及用于给所述监 测模组和激光焊接 头(1)增加通光量的辅助光源单 元(3)； 所述监测模组包括光束换向单元和监测单元， 所述光束换向单元包括第 一光束弯曲模 块(201)、 第二光束弯曲模块(202)、 调整模块(204)、 第三光束弯曲模块(203)和第四光束弯 曲模块(105)； 所述第四光束弯曲模块(105)设于所述激光焊接头(1)内， 所述第一光束弯曲 模块(201)水平连接于第四光束弯曲模块(105)的一端， 所述第二光束弯曲模块(202)竖向 连接于所述第一光束弯曲模块(201)的上端， 所述第三光束弯曲模块(203)通过调整模块 (204)水平连接 于所述第二 光束弯曲模块(202)的一端； 所述监测单元包括与第一光束弯曲模块(201)连接的第一监测单元(4)、 与第二光束弯 曲模块(202)连接的第二监测单元(5)及与所述第三光束弯曲模块(203)连接的第三监测单 元(6)。 2.根据权利要求1所述的基于主动照明的多光线共光路同轴激光加工监测装置， 其特 征在于， 所述激光焊接头(1)包括准直透镜(104)、 焊接本体(101)、 反射镜(102)、 聚焦透镜 (103)和聚焦模块(106 )， 所述准直透镜(104)、 反射镜(102)、 聚焦透镜(103)、 聚焦模块 (106)在焊接本体(101)内自上向下依次设置， 所述反射镜(102)设于所述第四光束弯曲模 块(105)内。 3.根据权利要求1所述的基于主动照明的多光线共光路同轴激光加工监测装置， 其特 征在于， 所述第一光束弯曲模块(201)上设有第一光束口(2001)和第二光束口(2002)， 在所 述第一光束弯曲模块(201)内用于将光束自第二光束口(2002)向第一光束口(2001)折射的 第一分束镜(21 1)； 所述第二光束弯曲模块(202)上设有第三光束口(2004)和第四光束口(2005)； 所述第 二光束弯曲模块(202)内设有用于将光束自第四光束口(2005)向第三光束口(2004)折射的 第二分束镜(2 21)； 所述第三光束弯曲模块(203)上设有第五光束口(2006)和第六光束口(2007)， 所述第 三光束弯曲模块(203)内设有用于将光束自第六光束口(2007)向第五光束口(2006)折射的 偏振分束镜(231)； 所述第四光束弯曲模块(105)上设有第七光束口(1001)、 第八光束口(1002)和第九光 束口(1003)； 所述第九光束口(1003)位于第四光束弯曲模块(105)的上端， 所述第七光束口(1001) 位于第四光束弯曲模块(105)的下端， 所述第八光束口(1002)与第一光束口(2001)连接， 所 述第二光束口(2002)与第三光束口(2004)连接， 所述第四光束口(2005)与调整模块(204) 的一端连接， 所述调整模块(204)的另一端与第五光束口(20 06)连接。 4.根据权利要求1所述的基于主动照明的多光线共光路同轴激光加工监测装置， 其特 征在于， 所述第一光束弯曲模块(201)的一侧安装有用于判断激光焊接头(1)的移动位置的 光电传感器(17)。 5.根据权利要求1所述的基于主动照明的多光线共光路同轴激光加工监测装置， 其特 征在于， 所述第一光束弯曲模块(201)上还设有第一监测口(2008)； 所述第二光束弯曲模块 (202)上还设有第二监测口(2009)， 所述第三光束弯曲模块(203)上还设有第三监测口权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115106663 A 2(2010)； 所述第一监测单元(4)包括安装柜(7)、 抽屉(8)、 连接模块(18)、 第一传感器(12)， 所述 抽屉(8)嵌装于所述安装柜(7)内， 所述安装柜(7)的一端与所述第一监测口(2008)连接， 另 一端与所述连接模块(18)连接， 所述第一传感器(12)设于所述连接模块(18)上； 所述第二监测 单元(5)包括安装柜(7)、 抽屉(8)、 连接模块(18)和第二传感器(13)； 所 述抽屉(8)嵌装于所述安装柜(7)内， 所述安装柜(7)的一端与所述第二监测口(2009)连接， 另一端与所述连接模块(18)连接， 所述第二传感器(13)设于所述连接模块(18)上； 所述第三监测 单元(6)包括安装柜(7)、 抽屉(8)、 连接模块(18)和第三传感器(14)； 所 述抽屉(8)嵌装于所述安装柜(7)内， 所述安装柜(7)的一端与第三监测口(2010)连接， 另一 端连接自动变焦装置(15)， 所述自动变焦装置(15)与第三传感器(14)连接 。 6.根据权利要求5所述的基于主动照明的多光线共光路同轴激光加工监测装置， 其特 征在于， 所述抽屉(8)的上下端均 设有沉头孔(801)， 所述沉头孔(801)内部贯通， 所述沉头 孔(801)内安装有滤波片(9)和衰减片(10)， 还设置有用于限定所述滤波片(9)和衰减片 (10)位置的卡扣(1 1)。 7.根据权利要求5所述的基于主动照明的多光线共光路同轴激光加工监测装置， 其特 征在于， 所述自动变焦装置(15)包括第一壳体(1501)、 第一镜片(1502)、 第二镜片(1503)、 滑动槽(1504 )、 蜗轮轴(1505)、 上端盖(1506)、 光轴(1507)、 第一镜套(1508)、 第三镜片 (1509)、 蜗杆(1510)、 第一电机(151 1)、 支座(1512)、 密封 盖(1513)和轴承(1514)； 所述第一壳体(1501)的内部沿轴向间隔嵌装有所述第一镜片(1502)和第三镜片 (1503)， 所述第一壳体(1501)设置第一镜片(1502)的一端通过端盖与所述第三监测单元 (6)连接， 另一端的轴向套装 所述密封盖(1513)， 所述密封盖(1513)的端部盖设所述上端盖 (1506)； 在所述密封盖(1513)内设有蜗轮轴(1505)和光轴(1507)， 所述蜗轮轴(1505)和光 轴(1507)的一端分别转动设于所述第一壳体(1501)的相对侧壁内， 所述蜗轮轴(1505)和光 轴(1507)的另一端通过轴承(1514)与所述上端盖(1506)转动安装； 所述滑动槽(1504)设于 所述密封盖(1513)的两个相对侧壁上， 所述第一镜套(1508)的两端嵌装于所述滑动槽 (1504)内并分别与所述蜗轮轴(1505)和光轴(1507)连接， 所述第一镜套(1508)内部嵌装所 述第三镜片(1509)； 所述蜗杆(1510)通过支座(1512)安装在密封盖(1513)上， 所述第一电 机(1511)与蜗杆(1510)驱动连接， 所述蜗杆(1510)与所述蜗轮轴(1505)啮合； 所述蜗轮轴 (1505)的转动能驱动所述第一镜套(1508)及其上的第三镜片(1509)沿密封盖(1513)的轴 向位移。 8.根据权利要求1所述的基于主动照明的多光线共光路同轴激光加工监测装置， 其特 征在于， 所述辅助光源单元(3)包括同轴辅助光源部分(3001)和旁轴辅助光源部分(3002)， 所述同轴辅助光源部分(3001)安装在第三光束弯曲模块(203)上， 所述旁轴辅助光源部分 (3002)安装在激光焊接 头(1)上。 9.根据权利要求8所述的基于主动照明的多光线共光路同轴激光加工监测装置， 其特 征在于， 所述同轴辅助光源部分(3001)包括连接盖(3011)、 第四镜片(3121)、 第三卡扣 (3221)、 第二壳体(3021)、 转动轴(3031)、 第三壳体(3041)、 第二镜套(3131)、 第五镜片 (3231)和第一辅助光源(3 051)； 所述第二 壳体(3021)与第三 壳体(3041)对接， 所述转动轴(3031)转动设于