【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于激光微加工领域，涉及一种光学监测系统，尤其涉及一种超快激光微加工的同轴监测系统。
技术介绍
1、超快激光制孔技术在航空、航天超精密零部件加工领域有着越来越广泛的应用。目前在激光制孔过程中控制叶片气膜孔质量的手段并不丰富且效果一般，如何实现叶片气膜孔的在线同轴监测和穿透检测显得尤为重要。
2、目前基于超快激光制孔和视觉传感器的穿透监测技术有同轴监测(如图1以及图2)和旁轴监测(如图3所示)两种方案。以同轴监测为例，激光加工同轴监测系统主要由分光平板、成像镜头、传感器(相机)、数据采集卡、计算机组成，典型的激光加工监测系统的结构示意图如上图1以及图2反射式所示。分光平板是经过镀膜的特殊镜片，它使得特定波段的激光能够透射过去，而部分波段的光被反射，分光镜的主要作用是将激光与监测光信号分离。监测系统的工作原理为：当激光加工的时候，激光通过分光平板以及激光聚焦镜几乎无损失地聚焦于工件表面用于加工工件；同时工件表面的光信号分别通过激光聚焦镜、分光平板以及聚焦透镜(传感器前)进入传感器，传感器将光信号转换为电信号，并经过数据采集卡的采样、量化、编码后转换为数字信号输入计算机，进行后续的处理。
3、然而，无论是同轴监测还是旁轴监测，主要有以下不足：
4、1)目前研制的激光加工监测系统多适用于激光焊接、激光切割等激光加工技术，而针对超快激光制孔技术(叶片气膜孔)，国内外则少有相关监测系统的研究；2)现有激光同轴加工监测系统(例如激光焊接、激光切割监测系统)的放大倍率不高、分辨率较低，很难满足激光微
技术实现思路
1、为了解决
技术介绍
中存在的上述技术问题，本专利技术提供了一种提高成像清晰度和成像分辨率的超快激光微加工的同轴监测系统。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、一种超快激光微加工的同轴监测系统，其特征在于：所述超快激光微加工的同轴监测系统包括超快激光器、分光平板、激光聚焦镜、中间透镜组、滤波片、定倍远心镜头以及高动态相机；所述超快激光器出射超快激光；所述分光平板以及激光聚焦镜自前而后依次设置在超快激光所在光路上；所述激光聚焦镜将超快激光会聚在加工件上；在加工件上的产生可见监测光；所述可见监测光透过激光聚焦镜后经分光平板反射形成反射可见监测光；所述中间透镜组、滤波片、定倍远心镜头以及高动态相机自前而后依次设置在反射可见监测光所在光路上。
4、上述中间透镜组与激光聚焦镜构成光学4f系统。
5、上述中间透镜组在620nm-680nm波段的可见光的透过率不低于95％。
6、上述滤波片是带通滤波片。
7、上述滤波片的带通范围是620nm-680nm。
8、上述超快激光微加工的同轴监测系统还包括设置在中间透镜组和滤波片之间的镀膜反射镜；所述反射可见监测光透过中间透镜组后经镀膜反射镜反射至滤波片。
9、上述镀膜反射镜对620nm-680nm波段的可见光的反射率不低于95％。
10、上述超快激光器是lc飞秒激光器，所述超快激光器的中心波长1030nm，脉宽290fs。
11、上述分光平板的上表面以及下表面对波段是1030nm的激光的透射率不低于99.5％；所述分光平板的下表面对波段是620nm-680nm的可见光的反射率不低于95％。
12、上述定倍远心镜头的成像倍率是3倍，景深≧1mm，工作距离是65mm；所述高动态相机的动态范围140db。
13、本专利技术的优点是：
14、本专利技术提供了一种超快激光微加工的同轴监测系统，包括超快激光器、分光平板、激光聚焦镜、中间透镜组、滤波片、定倍远心镜头以及高动态相机；超快激光器出射超快激光；分光平板以及激光聚焦镜自前而后依次设置在超快激光所在光路上；激光聚焦镜将超快激光会聚在加工件上；在加工件上的产生可见监测光；可见监测光透过激光聚焦镜后经分光平板反射形成反射可见监测光；中间透镜组、滤波片、定倍远心镜头以及高动态相机自前而后依次设置在反射可见监测光所在光路上。本专利技术所提供的超快激光微加工的同轴监测系统中的4f系统设计，即使在激光加工过程中加工位置不是固定的(位置变化≧1mm)，经过4f系统后，加工区域的图像被锁定在一定范围内，选用了定倍远心镜头，其景深也≧1mm，可以很好地解决成像模糊的问题，与此同时还极大地提高了成像分辨率，整个系统的光学成像倍率可以达到β≧3。况且，本专利技术还选用了高动态相机，可以感应极大范围的光照强度，在高亮环境下正常工作，即使在深孔中也可以清晰抓取加工区域图像，本专利技术所提供的超快激光微加工的同轴监测系统，避免了分光平板对图像的两次反射，可以消除重影，经测试可以看到重影现象已消失，可以针对性地解决重影、成像模糊、成像分辨率不高、深孔无法成像等一系列问题，即，本专利技术所提供的超快激光微加工的同轴监测系统可提高成像清晰度和成像分辨率，能降低物距变化过大导致的成像模糊。
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1.一种超快激光微加工的同轴监测系统，其特征在于：所述超快激光微加工的同轴监测系统包括超快激光器、分光平板(3)、激光聚焦镜(2)、中间透镜组(4)、滤波片(6)、定倍远心镜头(7)以及高动态相机(8)；所述超快激光器出射超快激光(9)；所述分光平板(3)以及激光聚焦镜(2)自前而后依次设置在超快激光(9)所在光路上；所述激光聚焦镜(2)将超快激光(9)会聚在加工件(1)上；在加工件(1)上的产生可见监测光；所述可见监测光透过激光聚焦镜(2)后经分光平板(3)反射形成反射可见监测光；所述中间透镜组(4)、滤波片(6)、定倍远心镜头(7)以及高动态相机(8)自前而后依次设置在反射可见监测光所在光路上。
2.根据权利要求1所述的超快激光微加工的同轴监测系统，其特征在于：所述中间透镜组(4)与激光聚焦镜(2)构成光学4F系统。
3.根据权利要求2所述的超快激光微加工的同轴监测系统，其特征在于：所述中间透镜组(4)在620nm-680nm波段的可见光的透过率不低于95％。
4.根据权利要求3所述的超快激光微加工的同轴监测系统，其特征在于：所述滤波片(6
5.根据权利要求4所述的超快激光微加工的同轴监测系统，其特征在于：所述滤波片(6)的带通范围是620nm-680nm。
6.根据权利要求1-5任一项所述的超快激光微加工的同轴监测系统，其特征在于：所述超快激光微加工的同轴监测系统还包括设置在中间透镜组(4)和滤波片(6)之间的镀膜反射镜(5)；所述反射可见监测光透过中间透镜组(4)后经镀膜反射镜(5)反射至滤波片(6)。
7.根据权利要求6所述的超快激光微加工的同轴监测系统，其特征在于：所述镀膜反射镜(5)对620nm-680nm波段的可见光的反射率不低于95％。
8.根据权利要求7所述的超快激光微加工的同轴监测系统，其特征在于：所述超快激光器是LC飞秒激光器，所述超快激光器的中心波长1030nm，脉宽290fs。
9.根据权利要求8所述的超快激光微加工的同轴监测系统，其特征在于：所述分光平板(3)的上表面以及下表面对波段是1030nm的激光的透射率不低于99.5％；所述分光平板(3)的下表面对波段是620nm-680nm的可见光的反射率不低于95％。
10.根据权利要求9所述的超快激光微加工的同轴监测系统，其特征在于：所述定倍远心镜头(7)的成像倍率是3倍，景深≧1mm，工作距离是65mm；所述高动态相机(8)的动态范围140dB。
...【技术特征摘要】
1.一种超快激光微加工的同轴监测系统，其特征在于：所述超快激光微加工的同轴监测系统包括超快激光器、分光平板(3)、激光聚焦镜(2)、中间透镜组(4)、滤波片(6)、定倍远心镜头(7)以及高动态相机(8)；所述超快激光器出射超快激光(9)；所述分光平板(3)以及激光聚焦镜(2)自前而后依次设置在超快激光(9)所在光路上；所述激光聚焦镜(2)将超快激光(9)会聚在加工件(1)上；在加工件(1)上的产生可见监测光；所述可见监测光透过激光聚焦镜(2)后经分光平板(3)反射形成反射可见监测光；所述中间透镜组(4)、滤波片(6)、定倍远心镜头(7)以及高动态相机(8)自前而后依次设置在反射可见监测光所在光路上。
2.根据权利要求1所述的超快激光微加工的同轴监测系统，其特征在于：所述中间透镜组(4)与激光聚焦镜(2)构成光学4f系统。
3.根据权利要求2所述的超快激光微加工的同轴监测系统，其特征在于：所述中间透镜组(4)在620nm-680nm波段的可见光的透过率不低于95％。
4.根据权利要求3所述的超快激光微加工的同轴监测系统，其特征在于：所述滤波片(6)是带通滤波片。
5.根据权利要求4所述的超快激光微加工的同轴监测系统，其特征在于：所...
【专利技术属性】
技术研发人员：侯方，韩冰，杨小君，朱文宇，王自，田东坡，
申请(专利权)人：西安中科微精光子科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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