一种用于激光光斑测量的装置的制作方法

本申请涉及光斑测试技术领域，特别是涉及一种用于激光光斑测量的装置。

背景技术：

选择性激光熔融成型的基本过程是：待成型区域的下方安装加热装置对成型底板进行预加热，再由扫描系统（振镜）根据成型件三维模型的分层切片信息控制高能激光束作用于待成型区域内的粉末，大部分能量被吸收转化为粉末的热能使粉末温度迅速升高至熔点以上熔化。一层扫描完毕后，成型缸内的活塞会下降一个层厚的厚度；送粉装置将一定量的粉末送至工作台面，铺粉系统铺展一层厚的粉末沉积于已成型层之上。重复上述成型过程，直至所有三维模型的切片层全部扫描完毕，即通过逐层累积方式直接得到成型零件。

激光在整个成型过程中起着至关重要的作用，激光器根据切片信息为粉面提供足够能量使其熔化，最终叠加成型。通常激光在执行扫描操作时处在聚焦状态，光斑此时处于百微米量级甚至更低，而激光光斑的大小决定激光单位面积内能量的强弱及细节信息的精细程度，因此，合适的激光光斑有助于提升成型件的质量及性能。

然而，目前用来测量激光光斑大小的工具一般采用光束质量分析仪，该分析仪器单位面积内所能承受的激光能量大小有限，过高的能量密度容易导致仪器损坏，因此无法实现高功率小光斑激光的准确测量。

技术实现要素：

针对现有技术存在的上述技术问题，本实用新型提供了一种适用于高功率小光斑的结构简单、测量准确的用于激光光斑测量的装置。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种用于激光光斑测量的装置，包括测试座、分光镜、光阑和光斑测量仪器，所述测试座的一端对称设有两个倾斜的支撑座，两个支撑座相向的一侧均设有卡槽，以用于将分光镜安装于两卡槽中，分光镜的下面设有能量吸收模块，所述测试座的另一端用于安装光斑测量仪器，所述光阑设置于测试座上，且位于分光镜和光斑测量仪器之间，以使入射激光入射于分光镜上时，大部分激光透过分光镜，并被能量吸收模块吸收，而小部分的激光经分光镜的上表面或下表面反射形成反射激光，通过光阑阻挡杂光后反射激光聚焦于光斑测量仪器上以分析得到光斑测量结果。

作为本实用新型的进一步优选方案，所述上表面反射激光通过光阑的光孔中心，并在光斑测量仪器的探测面上聚焦以分析得到光斑测量结果，而与上表面反射激光平行的下表面反射激光则被光阑阻挡。

作为本实用新型的进一步优选方案，所述下表面反射激光通过光阑的光孔中心，并在光斑测量仪器的探测面上聚焦以分析得到光斑测量结果，而与下表面反射激光平行的上表面反射激光则被光阑阻挡。

作为本实用新型的进一步优选方案，所述支撑座的倾斜角为45度。

作为本实用新型的进一步优选方案，所述测试座的另一端底部设有条形槽，以用于安装光斑测量仪器。

作为本实用新型的进一步优选方案，入射激光入射于分光镜的入射点至扫描聚焦平面的距离与入射点至光斑测量仪器的探测面的光程相等。

作为本实用新型的进一步优选方案，所述测试座通过3d打印一体成型。

本实用新型的用于激光光斑测量的装置，通过包括测试座、分光镜、光阑和光斑测量仪器，所述测试座的一端对称设有两个倾斜的支撑座，两个支撑座相向的一侧均设有卡槽，以用于将分光镜安装于两卡槽中，分光镜的下面设有能量吸收模块，所述测试座的另一端用于安装光斑测量仪器，所述光阑设置于测试座上，且位于分光镜和光斑测量仪器之间，以使入射激光入射于分光镜上时，大部分激光透过分光镜，并被能量吸收模块吸收，而小部分的激光经分光镜的上表面或下表面反射形成反射激光，通过光阑阻挡杂光后反射激光聚焦于光斑测量仪器上以分析得到光斑测量结果，使得本实用新型结构简单、紧凑，且由于利用分光镜将入射激光分为两部分，低能量部分反射至光斑测量仪器，高能量部分透射至能量吸收模块，从而在保证仪器正常工作的前提下，有效实现高功率小光斑激光的测量，方法实现简单，适用性广；另外，由于光斑测量装置仅仅测量低能量部分的反射激光光斑大小，大大降低了仪器各项性能要求，具有良好的经济性；此外，行业内以往所使用的各类间接测量方法，手段粗略，测量结果并不直观，且易受测量工具及各种环境因素的影响，准确度不高，相较于此类方法，本方法最终结果由高精度仪器反馈，结果直观，大大提升了光斑测量准确性，有利于后期各项工艺参数的优化，最终达到提升成型质量的目的。

附图说明

图1为本实用新型用于激光光斑测量的装置提供的一实施例的结构示意图；

图2为本实用新型高功率激光光斑测量原理示意图。

图中标记如下：

1、入射激光，2、分光镜，3、透射激光，4、能量吸收模块，5、下表面反射激光，6、光阑，7、上表面反射激光，8、光斑测量仪器，9、支撑座，10、条形槽。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

如图1所示的用于激光光斑测量的装置，包括测试座、分光镜2、光阑6和光斑测量仪器8，所述测试座的一端对称设有两个倾斜的支撑座9，两个支撑座9相向的一侧均设有卡槽，以用于将分光镜2安装于两卡槽中，分光镜2的下面设有能量吸收模块4，所述测试座的另一端用于安装光斑测量仪器8，所述光阑6设置于测试座上，且位于分光镜2和光斑测量仪器8之间，以使入射激光1入射于分光镜2上时，大部分激光透过分光镜2，并被能量吸收模块4吸收，而小部分的激光经分光镜2的上表面或下表面反射形成反射激光，在光阑6的作用下使得反射激光聚焦于光斑测量仪器8上以分析得到光斑测量结果。具体实施中，所述光阑6还可以阻挡其他杂光。

作为本实施例的一种实施方式，所述上表面反射激光7通过光阑6的光孔中心，并在光斑测量仪器8的探测面上聚焦以分析得到光斑测量结果，而与上表面反射激光7平行的下表面反射激光5则被光阑6阻挡。

为了让本领域的技术人员更好地理解并实现本实用新型的测试原理，下面结合附图2进行详细阐述。

如图2所示，在激光光斑测量过程中，将分光镜2与水平方向呈θ角放置于入射激光1的光路上，分光镜2优选为可以透过率极高的平面镜，入射激光1垂直向下照射于分光镜2上时，大部分激光透过分光镜2，并在分光镜2的镜片内产生折射，折射角为θ1，透过分光镜2的透射激光3最终被放置于下方的能量吸收模块4吸收，另有小部分的激光经分光镜2上下表面反射形成反射激光5、7，两组反射光为平行光，其中上表面反射激光7通过垂直放置于光路上的光阑6的光孔中心，并最终在光斑测量仪器8的探测面上聚焦，经过光斑测量仪器8分析得到光斑测量结果，而与上表面反射激光7平行的下表面反射激光5则被光阑6阻挡。

为了实现聚焦状态时高功率激光光斑测量，当确定能量吸收模块4的上表面为聚焦平面时，需保证分光镜2入射点至能量吸收模块4的上表面的距离l2与分光镜2至光斑测量仪器8的探测面距离l1相等，即光程相等。由于光斑测量仪器8测量的反射激光处于聚焦状态，因此反射激光通过光阑6时处于离焦状态，假定反射激光通过光阑6时光斑直径为d，光阑6孔径为d，则d＜d。此外，下表面反射激光5不能通过光阑6，假定分光镜2的厚度为δ，则两反射激光距离为2δtanθ1*cosθ，d满足d＜d＜2δtanθ1*cosθ，通过调整光阑6与光斑测量仪器8的探测面的距离l3以满足上述要求。

本实施例的测量装置，可根据光程灵活调整分光镜2、光阑6与光斑测量仪器8的位置，其中能量吸收仪器可以为激光功率计，这样便可通过激光功率计测量透射激光3功率及分光镜2的反射率计算得到反射激光的功率，并根据结果灵活控制进入光斑测量仪器8的激光功率高低，从而可以进一步减小杂波影响，提高测量精度。

当然，作为本实施例的另一种实施方式，所述下表面反射激光5也可通过光阑6的光孔中心，并在光斑测量仪器8的探测面上聚焦以分析得到光斑测量结果，而与下表面反射激光5平行的上表面反射激光7则被光阑6阻挡。

优选地，所述支撑座9的倾斜角为45度，此时垂直入射激光1经分光镜2的上表面反射的激光能够水平入射光斑测量装置，从而便于光程调整及测量控制，即进一步使得本实用新型的装置结构简单，易于安装固定。

具体实施中，如图1所示，所述测试座的另一端底部设有条形槽10，以用于安装光斑测量仪器8，当然，为了安装方便，还可以在测试座的侧面也设置条形槽10。

优选地，所述测试座通过3d打印一体成型，这样结构稳定且可靠，当然，在具体实施中，所述测试座还可以通过模具铸造，并通过拼接构成等等，在此不做一一例举。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。