可拓展的分光模块以及用于激光熔覆加工的监控装置的制作方法

专利2025-08-07  19


本发明涉及激光增材制造,具体而言涉及可拓展的分光模块以及用于激光熔覆加工的监控装置。


背景技术:

1、激光增材技术在工业领域具有广泛的应用。在激光增材过程中,为确保加工质量,便于工艺操作,需要对熔池做出一种或多种实时监控,使用的装置主要有工业相机、熔池相机及高温计等。

2、为保证监控效果,熔池监控装置通常安装在激光头上,在激光头准直模块下部添加分光镜模块,在分光镜模块侧面安装分光接口模块,熔池监控装置安装在分光接口模块上。分光镜模块反射的光线通过分光接口模块,入射到熔池监控装置,从而完成熔池监控。通常的分光接口模块只能安装常用的工业相机,需要安装其他熔池监控装置时,则需要单独制作接口模块或镜座,无法灵活组装,难以满足使用需求。


技术实现思路

1、针对现有技术中激光熔覆加工中监控装置存在的技术问题,本发明的第一方面提出一种技术方案,一种可拓展的分光模块,包括:

2、四通结构,包括相互之间连通的第一连接口、第二连接口、第三连接口和第四连接口,所述第一连接口和第二连接口沿第一线性方向分布,第三连接口和第四连接口沿第二线性方向分布,定义所述第一连接口、第二连接口、第三连接口和第四连接口投影的重叠区域为镜片安装区域;

3、镜座,连接到所述第一连接口,所述镜座具有延伸到所述镜片安装区域的部分;

4、镜片,被安装到所述镜座,并处于所述镜片安装区域,所述镜片用于反射和/或透射或部分透射射向镜片表面的光线;

5、其中,与所述第一连接口相邻的第三连接口和第四连接口被设置为尺寸相互匹配,且多个所述分光模块能通过第三连接口和第四连接口沿第二线性方向相互拼接延长,通过所述镜片的反射和/或透射作用,使分光模块具有一个光线射入口以及多个光线射出口。

6、优选的,以所述第三连接口为熔池反射光的射入口,所述镜片用于将熔池反射光反射到第二连接口和/或透射或部分透射到所述第四连接口,所述镜片还用于将第二连接口或第四连接口入射的光线反射到所述第三连接口。

7、优选的,第一线性方向和第二线性方向相互垂直,所述镜片的反射面与第一线性方向、第二线性方向呈45°的夹角。

8、优选的,所述镜座包括第一镜座和第二镜座,所述第一镜座具有第一斜面,所述第二镜座具有第二斜面,所述第一斜面和第二斜面相互对合后形成容纳所述镜片的卡槽,所述镜片平行于所述第一斜面和第二斜面,且对合后的所述第一镜座和第二镜座能被从第一连接口装配到所述四通结构中,所述第一镜座上设有第一窗口,所述第二镜座上设有第二窗口和第三窗口,所述第一窗口对应于所述第四连接口,所述第二窗口对应于所述第三连接口,所述第三窗口对应于所述第二连接口。

9、优选的,所述第一镜座的根部设有安装板,所述安装板上设有弧形的腰型槽,所述第一镜座和第二镜座对合后的外轮廓被构造为柱状结构,所述四通结构的内壁靠近第二连接口的位置设有环形槽,当所述安装板安装到所述四通结构后,所述柱状结构的端部抵触到所述环形槽的端面,其中,所述第一镜座和所述第二镜座都接触到所述环形槽的内侧面。

10、优选的,所述第二镜座斜面的尖端设有缺口,当第一镜座和第二镜座相互对合后,在所述第二窗口的下方形成缺口槽。

11、优选的,所述第三连接口被构造为具有向外凸起的外螺纹连接结构,所述第四连接口被构造为具有向内凹陷的内螺纹连接结构,所述外螺纹连接结构与所述内螺纹连接结构螺纹连接,所述外螺纹连接结构的根部设有密封圈。

12、优选的,所述第三连接口被构造为具有向内延伸的内螺纹连接结构,所述内螺纹连接结构内设有保护镜组,所述保护镜组包括连接到所述内螺纹连接结构的镜架以及处于镜架左右两侧的保护镜。

13、本发明第二方面提出一种技术方案,一种用于激光熔覆加工的监控装置,包括:

14、反射部件,用于将第一方向的光线反射到第二方向,所述第一方向向着熔池方向;

15、至少一个上述的可拓展的分光模块,光线射入口向着所述第二方向;

16、监控部件,连接到所述分光模块的光线射出口;

17、其中,所述监控部件包括工业相机安装模块、高温计安装模块、熔池相机安装模块、补光灯安装模块以及封盖中的任意一种或多种。

18、优选的,所述可拓展的分光模块包括相互连接的第一四通结构和第二四通结构,第一四通结构的第三连接口为光线射入口;

19、所述第一四通结构内设置的镜片为二向色分光镜片,所述第二四通结构内设置的镜片为反射镜片,所述第一四通结构的第二连接口连接所述工业相机安装模块,所述第二四通结构的第二连接口连接高温计安装模块,所述第二四通结构的第四连接口连接封盖,或

20、所述第一四通结构内设置的镜片为二向色分光镜片,所述第二四通结构内设置的镜片为红外分光镜片,所述第一四通结构的第二连接口连接所述工业相机安装模块,所述第二四通结构的第二连接口连接高温计安装模块,所述第二四通结构的第四连接口连接熔池相机安装模块,或

21、所述第一四通结构内设置的镜片为二向色分光镜片,所述第二四通结构内设置的镜片为半透半反镜,所述第一四通结构的第二连接口连接所述工业相机安装模块,所述第二四通结构的第二连接口连接熔池相机安装模块,所述第二四通结构的第四连接口连接补光灯安装模块。

22、与现有技术相比,本发明的优点在于:

23、本申请提出的分光模块可根据需要灵活的拓展,尤其是四通结构内部的镜片可用于反射和/或透射或部分透射射向镜片表面的光线,使四通结构的其余三个连接口都可以有光线射入或射出,通过灵活的选择1到多个四通结构拼接到一起,形成具有多个连接口的分光模块,然后根据需要,可灵活的在多个四通结构上安装各类型的监控部件,为目前主流的熔池监控装置提供安装点位,也可以为未来新的监控装置提供更多的安装点位,另外,每个四通结构都保证相对的独立性,使其具有良好的密封性,有效避免光学元件受到烟尘污染。



技术特征:

1.一种可拓展的分光模块,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的可拓展的分光模块,其特征在于,以所述第三连接口(13)为熔池反射光的射入口,所述镜片(30)用于将熔池反射光反射到第二连接口(12)和/或透射或部分透射到所述第四连接口(14),所述镜片(30)还用于将第二连接口(12)或第四连接口(14)入射的光线反射到所述第三连接口(13)。

3.根据权利要求1所述的可拓展的分光模块,其特征在于,第一线性方向和第二线性方向相互垂直,所述镜片(30)的反射面与第一线性方向、第二线性方向呈45°的夹角。

4.根据权利要求1-3中的任意一项所述的可拓展的分光模块,其特征在于,所述镜座(20)包括第一镜座(22)和第二镜座(23),所述第一镜座(22)具有第一斜面,所述第二镜座(23)具有第二斜面,所述第一斜面和第二斜面相互对合后形成容纳所述镜片(30)的卡槽(221),所述镜片(30)平行于所述第一斜面和第二斜面,且对合后的所述第一镜座(22)和第二镜座(23)能被从第一连接口(11)装配到所述四通结构(10)中,所述第一镜座(22)上设有第一窗口,所述第二镜座(23)上设有第二窗口(231)和第三窗口(233),所述第一窗口对应于所述第四连接口(14),所述第二窗口(231)对应于所述第三连接口(13),所述第三窗口(233)对应于所述第二连接口(12)。

5.根据权利要求4所述的可拓展的分光模块,其特征在于,所述第一镜座(22)的根部设有安装板(21),所述安装板(21)上设有弧形的腰型槽(211),所述第一镜座(22)和第二镜座(23)对合后的外轮廓被构造为柱状结构,所述四通结构(10)的内壁靠近第二连接口(12)的位置设有环形槽,当所述安装板(21)安装到所述四通结构(10)后,所述柱状结构的端部抵触到所述环形槽的端面,其中,所述第一镜座(22)和所述第二镜座(23)都接触到所述环形槽的内侧面。

6.根据权利要求4所述的可拓展的分光模块,其特征在于,所述第二镜座(23)斜面的尖端设有缺口,当第一镜座(22)和第二镜座(23)相互对合后,在所述第二窗口(231)的下方形成缺口槽。

7.根据权利要求1所述的可拓展的分光模块,其特征在于,所述第三连接口(13)被构造为具有向外凸起的外螺纹连接结构(131),所述第四连接口(14)被构造为具有向内凹陷的内螺纹连接结构,所述外螺纹连接结构(131)与所述内螺纹连接结构螺纹连接,所述外螺纹连接结构(131)的根部设有密封圈。

8.根据权利要求1所述的可拓展的分光模块,其特征在于,所述第三连接口(13)被构造为具有向内延伸的内螺纹连接结构,所述内螺纹连接结构内设有保护镜组(40),所述保护镜组(40)包括连接到所述内螺纹连接结构的镜架(41)以及处于镜架(41)左右两侧的保护镜(42)。

9.一种用于激光熔覆加工的监控装置,其特征在于,包括:

10.根据权利要求9所述的用于激光熔覆加工的监控装置,其特征在于,所述可拓展的分光模块包括相互连接的第一四通结构(10a)和第二四通结构(10b),第一四通结构(10a)的第三连接口(13)为光线射入口;


技术总结
本发明涉及激光增材制造技术领域,具体而言涉及可拓展的分光模块以及用于激光熔覆加工的监控装置,包括:四通结构,包括相互之间连通的第一连接口、第二连接口、第三连接口和第四连接口,所述第一连接口和第二连接口沿第一线性方向分布,第三连接口和第四连接口沿第二线性方向分布,定义所述第一连接口、第二连接口、第三连接口和第四连接口投影的重叠区域为镜片安装区域。本申请提出的分光模块可通过灵活的选择1到多个四通结构拼接到一起,形成具有多个连接口的分光模块,然后根据需要,可灵活的在多个四通结构上安装各类型的监控部件,为目前主流的熔池监控装置提供安装点位,也可以为未来新的监控装置提供更多的安装点位。

技术研发人员:邢飞,纪楠,迟海龙
受保护的技术使用者:南京中科煜宸激光技术有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/6/26
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