一种用于激光熔覆焦点位置动态测量装置的制作方法

本实用新型涉及激光熔覆焊装置技术领域，具体涉及一种用于激光熔覆焦点位置动态测量装置。

背景技术：

现有的激光熔覆焊装置，激光头和工件装卡装置是联动工作，激光头射出的激光焦点与工件装卡装置的定位基准预先进行过校准；正常情况下，在进行熔覆焊接时，输入工件的相关参数，就可实现激光焦点与工件的焊接表面的设定；但在异常情况下，如夹持激光头的机械手受到撞击、或机械手在运行过程中受到异物阻挡，会使预先进行过的校准失效，而在熔覆焊接过程中又无法进行激光焦点位置的校准，从而使激光焦点与工件焊接表面的对焦出现失焦现象，导致熔覆焊接出现不良。

技术实现要素：

为了克服背景技术中的不足，本实用新型公开了一种用于激光熔覆焦点位置动态测量装置；本装置包括固定在激光头上的摄像头、激光指示器a、激光指示器b、激光指示器c；激光指示器a、激光指示器b为点状激光指示器，激光指示器c为线状激光指示器；激光指示器a、激光指示器b的光路空间相交于指示器光路交点ab，激光指示器b、激光指示器c的光路空间相交于指示器光路交点bc，其中指示器光路交点ab与激光头射出的激光焦点位于同一平面内；激光指示器a、激光指示器b在工件表面产生圆点状光斑，激光指示器c在工件表面产生线状光斑，通过摄像头测量激光指示器a、激光指示器b、激光指示器c在工件表面产生光斑的相对位置关系和距离，就可准确、动态的测量激光熔覆焦点的位置。

为了实现所述实用新型目的，本实用新型采用如下技术方案：一种用于激光熔覆焦点位置动态测量装置，包括激光头；激光头上设置固定有激光指示器a、激光指示器b、激光指示器c，激光指示器a、激光指示器b、激光指示器c设置固定在同一个平面；所述激光指示器a、激光指示器b为点状激光指示器，激光指示器a、激光指示器b在熔覆焊工件表面产生圆点状光斑；激光指示器a射出的激光在空间形成指示器a光路，激光指示器b射出的激光在空间形成指示器b光路，指示器a光路、指示器b光路在空间相交于指示器光路交点ab；激光头射出的激光在空间形成激光光路，所述指示器a光路、指示器b光路、激光光路位于同一个平面内；所述激光指示器c为线状激光指示器，激光指示器c在熔覆焊工件表面产生线状光斑，激光指示器c射出的激光在空间形成指示器c光路，指示器c光路为平面，指示器b光路与指示器c光路在空间相交于指示器光路交点bc，指示器光路交点bc位于指示器光路交点ab上部；采用圆点状光斑和线状光斑两种激光指示器的目的，是方便操作人员在作业时的观察。

优选的，所述指示器c光路所在平面与指示器a光路、指示器b光路、激光光路所在平面垂直。

优选的，所述激光头前端设置有凸透镜，激光头射出的激光经凸透镜聚焦，在激光光路上形成激光焦点；所述指示器光路交点ab位于经过激光焦点且与激光光路垂直的平面内。

优选的，所述激光头上设置固定有摄像头，摄像头的镜头轴线与指示器b光路平行，摄像头的镜头轴线、指示器b光路所在平面与指示器a光路、指示器b光路、激光光路所在平面垂直。

优选的，所述摄像头连接激光熔覆装置的数控系统。

由于采用如上所述的技术方案，本实用新型具有如下有益效果：本实用新型公开的一种用于激光熔覆焦点位置动态测量装置，包括激光头、固定在激光头上的摄像头、激光指示器a、激光指示器b、激光指示器c；激光指示器a、激光指示器b为点状激光指示器，激光指示器c为线状激光指示器；激光指示器a、激光指示器b的光路空间相交于指示器光路交点ab，激光指示器b、激光指示器c的光路空间相交于指示器光路交点bc，其中指示器光路交点ab与激光头射出的激光焦点位于同一平面内；激光指示器a、激光指示器b在工件表面产生圆点状光斑，激光指示器c在工件表面产生线状光斑，通过摄像头测量激光指示器a、激光指示器b、激光指示器c在工件表面产生光斑的相对位置关系和距离，就可准确、动态的测量激光熔覆焦点的位置。

附图说明

图1为用于激光熔覆焦点位置动态测量装置示意图；

图2为各激光指示器光路及交点、激光光路及焦点位置关系示意图；

图3为局部视图e放大示意图；

图4为激光熔覆焦点位置为正焦状态示意图；

图5为正焦状态时工件上光斑示意图；

图6为激光熔覆焦点位置位于工件表面状态示意图；

图7为焦点位置位于工件表面时工件上光斑示意图；

图8为激光熔覆焦点位置为负焦状态一示意图；

图9为负焦状态一时工件上光斑示意图；

图10为激光熔覆焦点位置为负焦状态二示意图；

图11为负焦状态二时工件上光斑示意图。

图中：1、激光头；101、激光光路；103、激光焦点；2、摄像头；3、激光指示器a；301、指示器a光路；302、指示器a光斑；4、激光指示器b；401、指示器b光路；402、指示器b光斑；5、激光指示器c；501、指示器c光路；502、指示器c光斑；6、熔覆工件；7、指示器光路交点ab；8、指示器光路交点bc。

具体实施方式

通过下面的实施例可以详细的解释本实用新型，公开本实用新型的目的旨在保护本实用新型范围内的一切技术改进。

一种用于激光熔覆焦点位置动态测量装置，包括激光头1；激光头1上设置固定有激光指示器a3、激光指示器b4、激光指示器c5，激光指示器a3、激光指示器b4、激光指示器c5设置固定在同一个平面；所述激光指示器a3、激光指示器b4为点状激光指示器；激光指示器a3射出的激光在空间形成指示器a光路301，激光指示器b4射出的激光在空间形成指示器b光路401；指示器a光路301、指示器b光路401在空间相交于指示器光路交点ab7；激光头1射出的激光在空间形成激光光路101，所述指示器a光路301、指示器b光路401、激光光路101位于同一个平面内；所述激光指示器c5为线状激光指示器，激光指示器c5射出的激光在空间形成指示器c光路501，指示器c光路501为平面，且指示器c光路501平面与指示器a光路301、指示器b光路401、激光光路101所在平面垂直；指示器b光路401与指示器c光路501在空间相交于指示器光路交点bc8，指示器光路交点bc8位于指示器光路交点ab7上部；所述激光头1前端设置有凸透镜，激光头1射出的激光经凸透镜聚焦，在激光光路101上形成激光焦点103；所述指示器光路交点ab7位于经过激光焦点103且与激光光路101垂直的平面内；所述激光头1上设置固定有摄像头2，摄像头2的镜头轴线与指示器b光路401平行，摄像头2的镜头轴线、指示器b光路401所在平面与指示器a光路301、指示器b光路401、激光光路101所在平面垂直；所述摄像头2连接激光熔覆装置的数控系统。

激光熔覆焦点位置动态测量装置在工作前，首先进行标定工作：激光指示器a3、激光指示器b4、激光指示器c5在熔覆工件6的表面分别投射出指示器a光斑302、指示器b光斑402、指示器c光斑502，指示器a光斑302、指示器b光斑402为圆点状，指示器c光斑502为线状；摄像头2连续拍摄指示器a光斑302、指示器b光斑402、指示器c光斑502的图像，传送到激光熔覆装置的数控系统进行解析和计算；激光头1从上方逐渐向熔覆工件6移动，激光焦点103位置逐渐从熔覆工件6表面的上方即正焦状态，变化到熔覆工件6表面的下方即负焦状态；在此过程中，指示器b光斑402的位置保持不动，指示器a光斑302从位于指示器b光斑402左侧向右侧移动，指示器c光斑502从位于指示器b光斑402右侧向左侧移动；当激光焦点103恰好移动到工件6表面时，指示器b光斑402与指示器a光斑302重合，激光熔覆装置的数控系统记录下此时激光头1的空间高度坐标和指示器c光斑502与指示器b光斑402的距离；激光头1继续向熔覆工件6移动移动，当指示器光路交点bc8恰好移动到工件6表面时，指示器b光斑402与指示器c光斑502重合，激光熔覆装置的数控系统记录下此时激光头1的空间高度坐标和指示器a光斑302与指示器b光斑402的距离，完成标定工作。

激光熔覆焦点位置的测量，是根据标定结果，通过摄像头2拍照测量指示器a光斑302、指示器c光斑502与指示器b光斑402之间的距离计算得到；为防止因指示器a光斑302、指示器c光斑502与指示器b光斑402距离过小影响测量准确性，在计算激光熔覆焦点位置时，选择指示器a光斑302、指示器c光斑502与指示器b光斑402距离的较大者进行计算。

激光熔覆焦点位置动态测量装置在实际工作时，如果用于连续激光熔覆焊时，设定熔覆焊周期，利用两个熔覆焊周期的间隙进行拍照测量；如果用于脉冲激光覆焊时，利用两个激光脉冲的间隙进行拍照测量。

本实用新型未详述部分为现有技术。