一种激光切割反射光聚光装置及系统的制作方法

本发明涉及光纤激光切割领域，具体涉及一种激光切割反射光聚光装置及系统。

背景技术：

激光切割是利用高功率密度激光束照射被切割材料，使材料很快被加热至汽化温度，蒸发形成孔洞，随着光束对材料的移动，孔洞连续形成宽度很窄的切缝，完成对材料的切割。

在光纤激光切割的过程中，由于光反射原理，部分激光会被物体表面反射，有一部分光改变传播方向，回到原介质中继续传播，激光到达物体表面时会产生反射光，通过分析反射光的状态可以判断切割质量，进而调整切割参数及优化切割工艺。现有技术中未对反射光进行集中，传感器不能感应到，或者所采集到的光强密度小，检测的准确性低，而且传感器的放置位置会影响激光光路，对切割质量造成影响。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种激光切割反射光聚光装置及系统，克服现有技术中反射光不集中，检测不准确的缺陷。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种激光切割反射光聚光装置，包括环形镜、椭圆镜、圆锥镜以及检测组件，当激光照射至切割物体表面时，所产生的反射光经环形镜反射至椭圆镜中，然后经椭圆镜汇聚到圆锥镜上，再由圆锥镜反射后被检测组件接收。

本发明的更进一步优选方案是：所述椭圆镜包括第一焦点及第二焦点，所述环形镜同轴设于激光光路方向，其中，环形镜的中心轴位于椭圆镜的第一焦点上，所述椭圆镜设于环形镜上方，所述圆锥镜的中心轴位于椭圆镜的第二焦点上，所述检测组件同轴设于圆锥镜反射方向上。

本发明的更进一步优选方案是：所述检测组件包括传感器及信号接口，所述传感器设置于圆锥镜反射方向上。

本发明的更进一步优选方案是：还包括聚焦镜，所述聚焦镜同轴设置于圆锥镜与传感器之间。

本发明的更进一步优选方案是：所述聚焦镜上设有滤光片。

本发明的更进一步优选方案是：还包括安装板及底座，所述安装板固定于底座上方，所述环形镜，聚焦镜固定于安装板上，所述信号接口设于底座上。

本发明的更进一步优选方案是：还包括顶盖，所述顶盖设于椭圆镜上方，设有供激光通过的第一通孔。

本发明的更进一步优选方案是：所述圆锥镜固定于顶盖上。

本发明还提供一种激光切割反射光聚光系统，其包括激光发射装置及如上述方案所述的聚光装置，所述聚光装置设置于激光发射装置所产生的反射光光路上。

本发明的有益效果在于，在椭圆镜的第一焦点上设置环形镜、第二焦点上设置圆锥镜，通过将激光光路外围的反射光经环形镜反射至椭圆镜，利用椭圆镜的特性将反射光汇聚至圆锥镜，再由圆锥镜反射被检测组件接收，将反射光集中，增强了所检测的反射光光强，提高检测的准确性，更好的对激光切割过程进行检测监控，同时不会对激光光路造成影响。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明激光切割反射光聚光装置结构图；

图2是本发明激光切割反射光聚光系统光路图；

图3是本发明激光切割反射光聚光装置位置关系图。

具体实施方式

现结合附图，对本发明的较佳实施例作详细说明。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位，不应理解为对本发明的限制。

在本实施例中，用实心箭头表示入射光，用空心箭头表示反射光。

参考附图1,2，本实施例提供了一种激光切割反射光装置，包括环形镜130、椭圆镜110、圆锥镜120及检测组件，在激光切割过程中，激光入射光光照射在被切割物体表面30，由于被切割物体30为非镜面的，会产生漫反射，反射光光路与激光入射光光路有部分重叠，本发明所采集的反射光指的是激光入射光光路范围之外的反射光。所产生的反射光经环形镜130反射至椭圆镜110中，然后经椭圆镜110汇聚至圆锥镜120上，再由圆锥镜120反射至检测组件上，被检测组件接收。通过将反射光集中，增强了所检测的反射光光强，提高检测的准确性，能更好的对激光切割过程进行监控。

结合附图3，具体的，所述椭圆镜110包括第一焦点f1及第二焦点f2，所述环形镜130设置于激光光路上，其上半部分为一个环形的斜面，该环形的中心轴设置在椭圆镜110的第一焦点f1上，反射光经过环形镜130的斜面反射后经过椭圆镜110的第一焦点f1至椭圆镜110上。所述椭圆镜110设于环形镜130上方，其第一焦点f1位于激光光路中心上，所述椭圆镜110设有一个用于对椭圆镜镜壁进行固定的实心外环，所述实心外环形状无限定。所述圆锥镜120的中心轴位于椭圆镜110的第二焦点f2上，经过第一焦点f1到达椭圆镜110的反射光经椭圆镜110汇聚至第二焦点f2的圆锥镜120上。圆锥镜120用于将汇聚的反射光反射至检测组件，由检测组件接收。所述检测组件用于接收、检测反射光强弱。在正常的切割过程中，反射光的强度是恒定的，当所检测的反射光光强出现未知变化时，说明切割可能出现问题。与现有技术中将检测组件直接设置于激光光路上，即本实施例中环形镜130位置上，本实施例将反射光集中，使检测组件能更准确的检测到反射光，进而监控激光切割过程，同时不会对原激光光路造成影响。

进一步地，所述检测组件包括传感器170及信号接口190，所述传感器170与信号接口190通过导线相连，所述传感器170与圆锥镜120同轴设置于圆锥镜120反射方向上。为保证检测组件的准确性，可在圆锥镜120与检测组件之间设置同轴的聚焦镜160，使反射光更集中，有利于增加传感器170的感应，更进一步的，可在聚焦镜160上增设滤光片，对反射光中的一些杂光进行过滤，提高检测准确性。

在本实施例中，激光切割反射光聚光装置还包括安装板180及底座140，所述安装板180固定于底座140上，所述环形镜130、聚焦镜160固定于安装板180上，所述传感器170、信号接口190固定于底座140上，所述传感器170与信号接口190亦可以焊接在pcb电路上。进一步地，在本实施例中还包括一顶盖150，所述顶盖150设置于椭圆镜120上方对椭圆镜120进行压紧固定，所述顶盖150对应激光光路位置开设有第一通孔100供激光通过，所述的圆锥镜120可固定于顶盖150上，其反射方向向下。在本实施例中，所述环形镜130、椭圆镜110、圆锥镜120等反射面可进行机械抛光处理，也可加抛光钢带或其他增亮处理，用于提高其反射率。

结合附图2，本实施例提供一种激光切割反射光聚光系统，包括激光发射装置20及上述实施例的聚光装置，所述聚光装置设置于激光发射装置20所产生的激光光路方向。具体的，激光由顶盖150上方的激光发射装置20射出，通过第一通孔100进入，聚焦到达被切割物体表面30，在物体30表面产生漫反射，光路范围外的反射光经过环形镜130的斜面反射经过椭圆镜110的第一焦点f1到达椭圆镜110上，随后由椭圆镜110汇聚至第二焦点的圆锥镜120，再经圆锥镜120反射至聚焦镜180中，然后聚焦至检测组件中，根据检测组件所感应的反射光状态对整个切割过程进行监控。

应当理解的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，对本领域技术人员来说，可以对上述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而所有这些修改和替换，都应属于本发明所附权利要求的保护范围。