[实用新型]一种便携式激光加工光谱实时监控装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及激光加工设备领域，具体的涉及一种便携式激光加工光谱实时监控装置。

背景技术

激光应用于材料加工，被誉为制造技术的革命。广泛地应用于汽车、机车车辆制造、航空、化工、轻工、电器与电子、石油和冶金等工业部门。我国自1985年以来，更以每年25％以上的速度增长。由于我国激光工业基础较差，激光加工技术的应用尚不普遍，激光加工整体水平与先进国家相比仍有较大差距，相信随着激光加工技术的不断进步，这些障碍和不足会得到解决。激光切割技术必将成为21世纪不可缺少的重要的钣金加工手段。

激光加工质量的好坏将直接影响机械零件的使用性能，而影响激光加工质量的因素有很多，难以控制。因此，对激光加工质量进行实时监控是极其重要的。其中，对激光加工过程中的等离子体光谱进行监控可以实时反映激光加工的性能。

目前对激光加工中等离子体的监控主要采取光纤探头采集光谱，然后导入到旁边的光谱仪进行分析，光谱仪与激光加工头分离放置。该方案在焊接曲面不规则零件时光纤探测距离会发生变化，使光谱信号不稳定，降低光谱检测的可重复性；该方案需要配置足够长度的光纤，成本较高，光谱传输损耗大，同时影响激光加工头的运行，容易 缠绕和折损。

实用新型内容

1.要解决的技术问题

本实用新型要解决的技术问题在于提供一种便携式激光加工光谱实时监控装置，其将光纤探头及微型光谱仪安装在激光加工头上，在加工平面或者曲面等不规则零件中，都可保证获得稳定的光谱信号，又可避免长光纤的运用，进而降低成本、减少光谱传输损耗、避免影响激光加工头的运行、避免缠绕和折损。

2.技术方案

为解决上述问题，本实用新型采取如下技术方案：

一种便携式激光加工光谱实时监控装置，基于LIBS检测技术，所述监控装置包括光纤探头、微型光谱仪，以及用来处理光谱的计算机，所述光纤探头、微型光谱仪均通过固定装置安装在激光加工头上，所述固定装置包括通过螺纹连接的内环套和外环套，所述内环套固定在激光加工头上，外环套周圈固定有至少两个固定块，光纤探头通过连杆支架固定在固定块上，微型光谱仪通过相配的套件支架固定在另一固定块上；内环套上固定有一滑杆，滑杆上设有可在滑杆上滑动并固定在其任意位置的挡板，挡板紧靠外环套位于其下方。

进一步地，所述连杆支架包括枢接在一起的上连杆和下连杆，光纤探头通过卡合的方式固定在下连杆上，上连杆焊接在固定块上，上、下连杆的枢接处设有用于控制下连杆转动的螺栓。

进一步地，所述滑杆上标有刻度，所述挡板的一端夹着滑杆并通 过固定螺栓固定。

为了保护光纤探头，所述光纤探头外部设有耐高温防护壳体，所述耐高温防护壳体底部设有与光纤探头同轴的耐高温防飞溅石英玻璃，所述防飞溅石英玻璃装夹外加吹气用于吹气保护，光纤探头与石英玻璃之间设有一滤光片，所述滤光片为紫外带通滤波片或可见带通滤波器。

进一步地，所述防飞溅石英玻璃与光纤探头之间设有一组远程透镜，且所述防飞溅石英玻璃、远程透镜及光纤探头保持同轴向。

考虑到激光加工手臂存在负荷限制，优选地，所述内环套、外环套、固定块、连杆支架、套件支架、滑杆及挡板均为铝合金制品。3.有益效果

(1)本实用新型基于LIBS检测技术以及光谱仪微型化的逐渐成熟，将微型光谱仪及光纤探头安装在激光加工头上，随激光加工过程而运动，有效避免激光在焊接曲面不规则零件时光纤探测距离的变化，保证获得稳定的光谱信号；同时避免了长光纤缠绕影响激光加工；减少长光纤产生的损耗；还节约了工作车间的空间。

(2)本实用新型所采用的固定装置均为铝合金制品，可减轻自重，满足激光加工手臂的负荷限制；内环套与外环套之间的连接方式为螺纹连接，固定装置的拆装方便快捷，使得本实用新型可以在多个激光加工头(例如激光焊接头、激光熔覆头、激光切割头等)之间随意更换，节约人力和物力成本。

(3)本实用新型的光纤探头外设有耐高温防护壳体、耐高温的 防飞溅石英玻璃及外加吹气，可避免激光加工过程中飞溅物对光纤探头的污染及高温对光纤探头的危害；滤光片可滤除激光焊接过程中产生的强烈的黑体辐射(主要为可见到红外波段)，提高检测信噪比。

本实用新型的微型光谱仪及光纤探头随激光加工过程而运动，可保证光谱信号的稳定性，避免长光纤的使用，可减少光谱传输损耗、避免缠绕和折损等；采用可调的固定装置，使得本实用新型可在多个激光加工头之间随意更换；适当设有耐高温防护材料等，有利于保护光纤探头。

附图说明