(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 202210893184.3 (22)申请日 2022.07.27 (71)申请人 上海波刺自动化科技有限公司 地址 200241 上海市闵行区曲吴路589号第 2幢113室 (72)发明人 唐晔　郭震东　董小龙　王威　 (74)专利代理 机构 上海专利商标事务所有限公 司 31100 专利代理师 侯颖媖　张鑫 (51)Int.Cl. B23K 26/064(2014.01) B23K 26/03(2006.01) B23K 26/70(2014.01) B23K 26/38(2014.01) (54)发明名称 激光加工头、 用于激光加工的检测系统和检 测方法 (57)摘要 本发明涉及激光加工头、 用于激光加工的检 测系统和检测方法。 所述激光加工头包括： 透镜 组件、 喷嘴、 分光镜组件和成像组件， 其中， 基于 实时采集的熔池图像和喷嘴初始数据来确定喷 嘴损伤度和对中偏移量中的至少一者是否超过 阈值， 所述喷嘴初始数据为每次更换喷嘴后对该 更换的喷嘴进行标定而获得的该更换的喷嘴在 所采集熔池图像中的相关数据。 所述检测系统包 括前述激光加工头、 数据处理单元和控制单元， 其可对喷嘴进行标定以获得所述喷嘴初始数据， 基于实时采集的熔池图像和所述喷嘴初始数据 来确定喷嘴损伤度和对中偏移量中的至少一者， 并当喷嘴损伤度和对中偏移量中的至少一者超 过阈值时发出报警。 所述检测方法与上述检测系 统相对应 。 权利要求书2页 说明书9页 附图8页 CN 115178860 A 2022.10.14 CN 115178860 A 1.一种激光加工 头， 包括： 透镜组件， 用于将激光汇聚到加工表面； 喷嘴， 所述汇聚的激光 穿过该喷嘴到达所述加工表面； 分光镜组件， 设置在所述透 镜组件和所述喷 嘴之间； 以及 成像组件， 包括视 觉传感器， 其中， 熔池发出的辐射光穿过所述喷嘴由所述分光镜组件汇聚到所述成像组件， 所述 视觉传感器实时采集熔池图像， 并且 其中， 基于所述实时采集的熔池图像和喷嘴初始数据来确定喷嘴损伤度和对中偏移量 中的至少一者是否超过阈值， 所述喷嘴初始数据为每次更换喷嘴后对该更换的喷嘴进 行标 定而获得的该 更换的喷嘴在所采集熔池图像中的相关数据。 2.如权利要求1所述的激光加工头， 进一步包括设置在所述分光镜组件和所述喷嘴之 间的保护镜， 用于防止飞溅 的金属熔渣损伤所述透镜组件、 所述分光镜组件和所述成像组 件。 3.如权利要求1或2所述的激光加工头， 其特征在于， 所述成像组件相对于加工光束 同 轴成像。 4.如权利要求1或2所述的激光加工头， 其特征在于， 所述分光镜组件包括二向色镜， 用 于将加工光束几乎完全透射到所述喷嘴， 同时将所述熔池发出的辐射光几乎完全反射到所 述成像组件。 5.一种用于 激光加工的检测系统， 包括： 如权利要求1 ‑4中任一项所述的激光加工 头； 数据处理单元； 以及 控制单元， 用于控制所述激光加工 头和所述数据处 理单元， 包括： 对所述喷嘴进行标定， 以使所述数据处理单元基于所述视觉传感器所采集到的熔池图 像获得所述喷嘴初始数据； 控制所述数据处理单元基于所述视觉传感器实时采集的熔池图像和所述喷嘴初始数 据来确定喷 嘴损伤度和对中偏移量中的至少一 者； 和 当所述喷 嘴损伤度和对中偏移量中的至少一 者超过阈值时， 发出报警。 6.如权利要求5所述的检测系统， 其特征在于， 对所述喷嘴进行标定时， 所述控制单元 被进一步配置为： 使激光点射出光， 以在加工表面上 形成熔池； 以及 控制所述视觉传感器采集所形成熔池的图像， 并控制所述数据处理单元对该图像进行 筛选和处理以得到所述喷 嘴初始数据。 7.如权利要求6所述的检测系统， 其特征在于， 所述喷嘴初始数据包括喷嘴轮廓大小、 喷嘴中心和喷 嘴圆度。 8.如权利要求5所述的检测系统， 其特征在于， 在确定喷嘴损伤度和对中偏移量中的至 少一者的过程中， 所述控制单 元被进一 步配置为： 控制所述视 觉传感器实时采集在激光加工过程中形成在加工表面上的熔池的图像； 控制所述数据处理单元对所述实时采集的熔池的图像进行筛选和 处理以得到所述喷 嘴的实时数据和所述熔池的实时数据； 以及权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115178860 A 2控制所述数据处理单元基于所述喷嘴初始数据、 所述喷嘴的实时数据和所述熔池的实 时数据来确定喷 嘴损伤度和对中偏移量中的至少一 者。 9.如权利要求8所述的检测系统， 其特征在于， 所述喷嘴的实时数据包括喷嘴轮廓大 小、 喷嘴中心和喷 嘴圆度， 所述熔池的实时数据包括熔池宽度和熔池中心。 10.如权利要求5至9中任一项所述的检测系统， 其特征在于， 所述控制单元被进一步配 置为： 从所述喷 嘴吹出辅助气体以防止飞溅的金属熔渣损伤所述激光加工 头。 11.一种用于 激光加工的检测方法， 包括如下步骤： a)对激光加工头的喷嘴进行标定， 以获得所述喷嘴在视觉传感器所采集到的熔池图像 中的相关数据， 并将该相关数据作为喷 嘴初始数据； b)基于所述视觉传感器实时采集的熔池图像和所述喷嘴初始数据来确定喷嘴损伤度 和对中偏移量中的至少一 者； 以及 c)当所述喷 嘴损伤度和对中偏移量中的至少一 者超过阈值时， 发出报警。 12.如权利要求11所述的检测方法， 其特征在于， 所述步骤a)在每次更换喷嘴后进行且 包括： 使激光点射出光， 以在加工表面上 形成熔池； 以及 通过所述视觉传感器采集所形成熔池的图像， 并对该图像进行筛选和处理以得到所述 喷嘴初始数据。 13.如权利要求12所述的检测方法， 其特征在于， 所述喷嘴初始数据包括喷嘴轮廓大 小、 喷嘴中心和喷 嘴圆度。 14.如权利要求1 1所述的检测方法， 其特 征在于， 所述 步骤b)包括： 通过所述视觉传感器实时采集在激光加工过程中形成在加工表面上的熔池的图像； 对所述实时采集的熔池的图像进行筛选和处理以得到所述喷嘴的实时数据和所述熔 池的实时数据； 以及 基于所述喷嘴初始数据、 所述喷嘴的实时数据和所述熔池的实时数据来确定喷嘴损伤 度和对中偏移量中的至少一 者。 15.如权利要求14所述的检测方法， 其特征在于， 所述喷嘴的实时数据包括喷嘴轮廓大 小、 喷嘴中心和喷 嘴圆度， 所述熔池的实时数据包括熔池宽度和熔池中心。 16.如权利要求11至15中任一项所述的检测方法， 其特征在于， 从所述喷嘴吹出辅助气 体以防止飞溅的金属熔渣损伤所述激光加工 头。 17.一种计算机可读存储介质， 其上记录有经编码的指令， 当执行该指令时实现如权利 要求11至16中任一项所述的检测方法。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115178860 A 3