一种搭载工业OCT的激光焊接头的制作方法

一种搭载工业oct的激光焊接头
技术领域
1.本实用新型涉及激光焊接设备的技术领域，更具体地说是涉及激光焊接和光学相干层析成像设备的技术领域。


背景技术：

2.随着工业激光的快速发展，激光焊接已广泛应用于电子工业，制造业，生物医学和汽车工业等各大行业，市场对激光焊接技术和质量的要求越来越高，激光焊接质量的无损在线检测就尤为重要。工业oct是一种无损、无辐射、非接触的断层成像技术，可实时测量匙孔、熔深、表面熔宽、堆高和孔洞等数据，结合软件算法实现实时焊缝成像及质量检测。激光焊接机搭载工业oct的传统方法是将oct模块安装在激光焊接机的激光器机柜中，将oct探测光通过光纤传至激光头的oct-scanner中。这种搭建方法oct探测光路长，光纤需要盘绕在激光焊接机的机器臂上，随着机器臂的运动，光纤会发生盘绕，扭曲，oct探测光的偏振态也会随之改变。光路过长和探测光偏振态的改变，使得光路更加复杂，不可控因素多，探测不准确。同时大功率激光器通过样品面反射的回光会对oct的探测光路造成干扰，同时对oct的光源sld造成致命伤害。


技术实现要素：

3.本实用新型提出一种搭载工业oct的激光焊接头，解决了现有技术中将oct模块安装在激光焊接机的激光器机柜中所导致的弊端，以及大功率激光器通过样品面反射的回光会对oct的探测光路造成干扰的问题。
4.本实用新型的技术方案是这样实现的：
5.一种搭载工业oct的激光焊接头，包括焊接头主体、激光焊接光学镜头组件、ccd相机、oct模块和oct光学镜头组件，所述ccd相机和oct模块安装在焊接头主体上，所述激光焊接光学镜头组件和oct光学镜头组件安装在焊接头主体内，激光焊接光学镜头组件用于在焊接头主体内形成激光光路，oct光学镜头组件用于将oct模块产生的探测光在焊接头主体内形成探测光光路，所述激光光路、探测光光路和ccd相机的成像光路同轴。
6.进一步地，还包括旋转光窗和伺服电机，所述伺服电机通过支架固定安装在焊接头主体内，所述旋转光窗与伺服电机的输出轴固定连接，旋转光窗位于oct光学镜头组件与激光焊接光学镜头组件之间，并位于oct模块的探测光光路和ccd相机的成像光路上，旋转光窗用于隔断或导通ccd相机的成像光路和oct模块的探测光光路。
7.进一步地，所述旋转光窗呈方框形，呈方框形的旋转光窗的其中一组相对面为透光面，该透光面为镀有增透膜的平面透镜，旋转光窗的另一组相对面为挡光面。
8.进一步地，所述激光焊接光学镜头组件包括第一准直镜组、第一分光镜和聚焦镜，在焊接头主体上设有激光入射接头，第一准直镜组、第一分光镜和聚焦镜分别安装在焊接头主体内，激光由激光入射接头入射，经第一准直镜组准直，并通过第一分光镜折射后，由聚焦镜聚焦射出。
9.进一步地，在所述焊接头主体上设有探测光接头，oct模块通过单模光纤与探测光接头连接，单模光纤用于传输oct模块的探测光，所述oct光学镜头组件包括第二准直镜组和第二分光镜，所述第二准直镜组和第二分光镜分别安装在焊接头主体内，第二分光镜位于第一分光镜上方，所述ccd相机位于第二分光镜上方，oct模块的探测光由探测光接头入射，经第二准直镜组准直，并通过第二分光镜折射后，与ccd相机的成像光路以及经第一分光镜折射后的激光光路同轴。
10.进一步地，在所述焊接头主体上设有保护罩，保护罩罩设在oct模块外侧，在oct模块上设有第一电接口，在焊接头主体上设有与伺服电机电连接的第二电接口。
11.本实用新型采用上述技术解决方案所能达到的有益效果是：
12.1、将oct模块直接搭载在激光焊接机的机械臂的焊接头主体上，数据采集和成像处理系统与oct模块之间的光电连接与光学相干无关。这样，避免了光学相干检测由于机械臂过长而引起的测试系统难度和误差。保证了探测光路的纯净，有效保证sld光源的可靠性、安全性和稳定性，信号纯净，降低了信号处理难度，探测光路短、稳定，提高了成像精度，减小了检测误差。
13.2、焊接激光光路、oct模块的探测光光路及ccd相机的成像光路在焊接头主体内实现同心同轴的设计，从而快速实现焊接面的整体成像，同时可对焊接面的任意选择区域进行oct探测成像，这样的成像方式可快速有效地实现焊接面焊接质量的评估与分析。
14.3、旋转光窗在伺服电机带动下可实现精准旋转，当焊接激光开启时，将挡光面旋转至与光路垂直，实现光路关闭，避免大功率激光器通过样品面反射的回光对oct的探测光路造成干扰或对oct的光源sld造成致命伤害，保证oct的探测光路的纯净，有效保证sld光源的可靠性、安全性和稳定性。
附图说明
15.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
16.图1为本实用新型的立体图；
17.图2为本实用新型省去保护罩后的立体图；
18.图3为本实用新型的剖视图；
19.图4为图3中a处的局部放大示意图；
20.图5为图4的b-b剖视图。
21.附图中，各标号所对应的部件如下：
22.1-焊接头主体，2-ccd相机，3-oct模块，4-旋转光窗，5-伺服电机，6-第一准直镜组，7-第一分光镜，8-聚焦镜，9-激光入射接头，10-探测光接头，11-单模光纤，12-第二准直镜组，13-第二分光镜，14-支架，15-输出轴，16-透光面，17-挡光面，18-保护罩，19-第一电接口，20-第二电接口。
具体实施方式
23.下面将结合本实用新型实施例对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
24.参照图1至图5，一种搭载工业oct的激光焊接头，包括焊接头主体1、激光焊接光学镜头组件、ccd相机2、oct模块3、oct光学镜头组件、旋转光窗4和伺服电机5，所述ccd相机2和oct模块3安装在焊接头主体1上，在所述焊接头主体1上设有保护罩18，保护罩18罩设在oct模块3外侧，在oct模块3上设有第一电接口19。所述激光焊接光学镜头组件和oct光学镜头组件安装在焊接头主体1内，激光焊接光学镜头组件用于在焊接头主体1内形成激光光路，oct光学镜头组件用于将oct模块3产生的探测光在焊接头主体1内形成探测光光路，所述激光光路、探测光光路和ccd相机2的成像光路同轴。
25.所述激光焊接光学镜头组件和oct光学镜头组件的具体结构，以及激光光路、探测光光路和ccd相机2的成像光路的具体同轴关系如下：所述激光焊接光学镜头组件包括第一准直镜组6、第一分光镜7和聚焦镜8，在焊接头主体1上设有激光入射接头9，第一准直镜组6、第一分光镜7和聚焦镜8分别安装在焊接头主体1内，激光由激光入射接头9入射，经第一准直镜组6准直，并通过第一分光镜7折射后，由聚焦镜8聚焦射出；在所述焊接头主体1上设有探测光接头10，oct模块3通过单模光纤11与探测光接头10连接，单模光纤11用于传输oct模块3的探测光，所述oct光学镜头组件包括第二准直镜组12和第二分光镜13，所述第二准直镜组12和第二分光镜13分别安装在焊接头主体1内，第二分光镜13位于第一分光镜7上方，所述ccd相机2位于第二分光镜13上方，oct模块3的探测光由探测光接头10入射，经第二准直镜组12准直，并通过第二分光镜13折射后，与ccd相机2的成像光路以及经第一分光镜7折射后的激光光路同轴。
26.所述伺服电机5通过支架14固定安装在焊接头主体1内，在焊接头主体1上设有与伺服电机5电连接的第二电接口20，所述旋转光窗4与伺服电机5的输出轴15固定连接，旋转光窗4位于oct光学镜头组件与激光焊接光学镜头组件之间，并位于oct模块3的探测光光路和ccd相机2的成像光路上，旋转光窗4用于隔断或导通ccd相机2的成像光路和oct模块3的探测光光路。所述旋转光窗4可设置呈方框形，呈方框形的旋转光窗4的其中一组相对面为透光面16，该透光面16为镀有增透膜的平面透镜，旋转光窗4的另一组相对面为挡光面17。
27.本实用新型的搭载工业oct的激光焊接头在工作时，将焊接头主体1安装在激光焊接机的机械臂上，通过能量光纤将激光入射接头9与激光焊接机主机的激光器模组连接，激光器模组产生的焊接激光通过能量光纤和激光入射接头9进入焊接头主体1内，并经第一准直镜组6准直，再通过第一分光镜7折射后，由聚焦镜8聚焦在焊接面；通过ccd相机2对焊接过程进行监视。oct探测光从oct模块3中输出，通过单模光纤11接入焊接头主体1的oct光学镜头组件中，通过oct探测光在焊接激光周围同轴地进行扫描测量。旋转光窗4在伺服电机5的带动下可实现精准旋转，当焊接激光开启时，将挡光面17旋转至与光路垂直，实现光路关闭，当焊接激光关闭时，旋转旋转光窗4，将透光面16旋转至与光路垂直，oct探测光和ccd相机2成像光路通过旋转光窗4实现光路开启。
28.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本
实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。