CN119387813A 一种用于激光加工的光斑实时监控与反馈调焦系统及方法 （福建海创光电技术股份有限公司）

一种用于激光加工的光斑实时监控与反馈本发明公开了一种用于激光加工的光斑实明通过对加工过程中光斑形态和光强的动态监控并且通过反馈实时调节激光加工过程中的光2功率监测模块用于实时监控发射光源模块发射的激光功知的激光功率作为加工激光功率反馈信号反馈至光斑监控模块用于对激光光束照射到工件表面后产生的漫反射光另一方面将来自工件表面的漫反射光导向至光斑工件表面的激光光束在整个激光加工的工作平面内7.一种用于激光加工的光斑实时监控与反馈调焦方功率监测模块用于实时监控发射光源模块发射的激光功3计将检知的激光功率作为加工激光功率反馈信光斑监控模块用于对激光光束照射到工件表面后产生的漫反射光焦至图像传感器感光靶面；图像处理模块用于对光斑监控模块采集的光斑图像进行形状、使自动控制模块设定如下参数的参考信号：加工激光功率和加还设置光路导向模块；使光路导向模块一方面将发射光源模块输出的激光光束分成两路；模块另一方面将来自工件表面的漫反射光导向至光斑监10.根据权利要求7所述的用于激光加工的光斑实时监控与反馈调焦方法，其特征在4[0005]本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种用于激光加工的光斑实时5将检知的激光功率作为加工激光功率反馈信号反馈至自[0011]光斑监控模块用于对激光光束照射到工件表面后产生的漫反射光的光斑进行监功率计将检知的激光功率作为加工激光功率反馈信号反[0022]光斑监控模块用于对激光光束照射到工件表面后产生的漫反射光的光斑进行监6将加工光斑反馈信号及加工激光功率反馈信号与两者对应的参考信号的差输入PID控制时调节激光加工过程中的光斑形态以及能量大小。系统集成了多种光学元件和传感模块，发明可以毫秒或微秒级实时监控激光加工中的光斑形态和光强变化，确保加工质量和精方案。[0028]图1为本发明的一种用于激光加工的光斑实时监控与反馈调焦方法实施例之一流[0029]图2为本发明的一种用于激光加工的光斑实时监控与反馈调焦方法实施例之二流[0030]图3为本发明的一种用于激光加工的光斑实时监控与反馈调焦系统实施例之一结[0031]图4为本发明的一种用于激光加工的光斑实时监控与反馈调焦系统实施例之二结[0033]图6为本发明的一种用于激光加工的光斑实时监控与反馈调焦系统的功率监测模7[0034]图7为本发明的一种用于激光加工的光斑实时监控与反馈调焦系统的光斑监控模述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连；也可以是电气连接或信号传8Controller)，是一种广泛应用于工业控制系统和其他需要连续调制控制的系统中的控制射的激光可通过聚焦镜组313输出至激光加工工作平面[0058]光斑监控模块S15用于对激光光束照射到工件表面后产生的漫反射光的光斑进行[0060]图像处理模块可采用现有的各种图像处理算法，对实时采集的光斑图像进行分9S13中的聚焦模组304；光路导向模块S12另一方面将来自工件表面的漫反射光导向至光斑S11输出的激光光束分离时，两路光束的能量分光比不同，可选用固定分光比的光束分束面的X轴和Y轴方向上的移动，以实现对材料表面的精确标刻。场镜311可用于调节光斑大于激光光束Y轴方向移动的控制。第一振镜309和第二振镜310通过各自伺服电机的快速旋[0071]场镜311通过校正光束路径，确保在整个激光加工的工作平面内的均匀聚焦和一[0077]光斑监控模块S15用于对激光光束照射到工件表面后产生的漫反射光的光斑进行工件表面的漫反射光聚焦至图像传感器307感光靶面；图像处理模块用于对光斑监控模块模块S13中的聚焦模组304；可使光路导向模块S12另一方面将来自工件表面的漫反射光导光束调整模块S16反向传输至光束分束器305中，此时漫反射光经过光束分束器305反射导制器，将加工光斑反馈信号及加工激光功率反馈信号与两者对应的参考信号的差输入PID件表面的激光光束在整个激光加工的工作平面内一路输出至功率监测模块S13中的聚焦模组304；光路导向模块S12另一方面将来自工件表面的漫反射光导向至光斑监控模块S15中的成[0092]光斑监控模块S15用于对激光光束照射到工件表面后产生的漫反射光的光斑进行制模块包括控制器和光束调整模块S16；控制器输入加工光斑反馈信号及加工激光功率反[0094]激光器301输出的光束经过激光准直器302准直后输出至光束分束器305，通过光[0096]在光斑监控模块S15中采用高精度的成像模组306以及CCD或CMOS图像传感器，通[0098]激光在加工材料表面产生的漫反射光经由激光加工模块S14、光束调整模块S16、[0099]这种漫反射光可以帮助系统更好地判断激光焦斑的具体位置和大小。CCD或CMOS准确计算出光斑的偏离程度。图像处理模块采用边缘检测算法模组308能够迅速响应，并通过动态调整焦距来消除偏差，确保焦点始终位于加工工件表[0107]其激光加工模块S14包括聚焦镜组313，聚焦镜组313用于将已经准直的光源汇聚305后，反射光传输至功率监测模块S13，用于实时监控激光器301输出稳定性以及具体强工件表面的漫反射光通过激光加工模块S14反向传输至光束分束器305后通过光斑图像采