本實用新型涉及激光加工設(shè)備領(lǐng)域，具體的涉及一種便攜式激光加工光譜實時監(jiān)控裝置。

背景技術(shù)：

激光應(yīng)用于材料加工，被譽為制造技術(shù)的革命。廣泛地應(yīng)用于汽車、機車車輛制造、航空、化工、輕工、電器與電子、石油和冶金等工業(yè)部門。我國自1985年以來，更以每年25％以上的速度增長。由于我國激光工業(yè)基礎(chǔ)較差，激光加工技術(shù)的應(yīng)用尚不普遍，激光加工整體水平與先進國家相比仍有較大差距，相信隨著激光加工技術(shù)的不斷進步，這些障礙和不足會得到解決。激光切割技術(shù)必將成為21世紀不可缺少的重要的鈑金加工手段。

激光加工質(zhì)量的好壞將直接影響機械零件的使用性能，而影響激光加工質(zhì)量的因素有很多，難以控制。因此，對激光加工質(zhì)量進行實時監(jiān)控是極其重要的。其中，對激光加工過程中的等離子體光譜進行監(jiān)控可以實時反映激光加工的性能。

目前對激光加工中等離子體的監(jiān)控主要采取光纖探頭采集光譜，然后導(dǎo)入到旁邊的光譜儀進行分析，光譜儀與激光加工頭分離放置。該方案在焊接曲面不規(guī)則零件時光纖探測距離會發(fā)生變化，使光譜信號不穩(wěn)定，降低光譜檢測的可重復(fù)性；該方案需要配置足夠長度的光纖，成本較高，光譜傳輸損耗大，同時影響激光加工頭的運行，容易 纏繞和折損。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

1.要解決的技術(shù)問題

本實用新型要解決的技術(shù)問題在于提供一種便攜式激光加工光譜實時監(jiān)控裝置，其將光纖探頭及微型光譜儀安裝在激光加工頭上，在加工平面或者曲面等不規(guī)則零件中，都可保證獲得穩(wěn)定的光譜信號，又可避免長光纖的運用，進而降低成本、減少光譜傳輸損耗、避免影響激光加工頭的運行、避免纏繞和折損。

2.技術(shù)方案

為解決上述問題，本實用新型采取如下技術(shù)方案：

一種便攜式激光加工光譜實時監(jiān)控裝置，基于LIBS檢測技術(shù)，所述監(jiān)控裝置包括光纖探頭、微型光譜儀，以及用來處理光譜的計算機，所述光纖探頭、微型光譜儀均通過固定裝置安裝在激光加工頭上，所述固定裝置包括通過螺紋連接的內(nèi)環(huán)套和外環(huán)套，所述內(nèi)環(huán)套固定在激光加工頭上，外環(huán)套周圈固定有至少兩個固定塊，光纖探頭通過連桿支架固定在固定塊上，微型光譜儀通過相配的套件支架固定在另一固定塊上；內(nèi)環(huán)套上固定有一滑桿，滑桿上設(shè)有可在滑桿上滑動并固定在其任意位置的擋板，擋板緊靠外環(huán)套位于其下方。

進一步地，所述連桿支架包括樞接在一起的上連桿和下連桿，光纖探頭通過卡合的方式固定在下連桿上，上連桿焊接在固定塊上，上、下連桿的樞接處設(shè)有用于控制下連桿轉(zhuǎn)動的螺栓。

進一步地，所述滑桿上標有刻度，所述擋板的一端夾著滑桿并通 過固定螺栓固定。

為了保護光纖探頭，所述光纖探頭外部設(shè)有耐高溫防護殼體，所述耐高溫防護殼體底部設(shè)有與光纖探頭同軸的耐高溫防飛濺石英玻璃，所述防飛濺石英玻璃裝夾外加吹氣用于吹氣保護，光纖探頭與石英玻璃之間設(shè)有一濾光片，所述濾光片為紫外帶通濾波片或可見帶通濾波器。

進一步地，所述防飛濺石英玻璃與光纖探頭之間設(shè)有一組遠程透鏡，且所述防飛濺石英玻璃、遠程透鏡及光纖探頭保持同軸向。

考慮到激光加工手臂存在負荷限制，優(yōu)選地，所述內(nèi)環(huán)套、外環(huán)套、固定塊、連桿支架、套件支架、滑桿及擋板均為鋁合金制品。3.有益效果

(1)本實用新型基于LIBS檢測技術(shù)以及光譜儀微型化的逐漸成熟，將微型光譜儀及光纖探頭安裝在激光加工頭上，隨激光加工過程而運動，有效避免激光在焊接曲面不規(guī)則零件時光纖探測距離的變化，保證獲得穩(wěn)定的光譜信號；同時避免了長光纖纏繞影響激光加工；減少長光纖產(chǎn)生的損耗；還節(jié)約了工作車間的空間。

(2)本實用新型所采用的固定裝置均為鋁合金制品，可減輕自重，滿足激光加工手臂的負荷限制；內(nèi)環(huán)套與外環(huán)套之間的連接方式為螺紋連接，固定裝置的拆裝方便快捷，使得本實用新型可以在多個激光加工頭(例如激光焊接頭、激光熔覆頭、激光切割頭等)之間隨意更換，節(jié)約人力和物力成本。

(3)本實用新型的光纖探頭外設(shè)有耐高溫防護殼體、耐高溫的 防飛濺石英玻璃及外加吹氣，可避免激光加工過程中飛濺物對光纖探頭的污染及高溫對光纖探頭的危害；濾光片可濾除激光焊接過程中產(chǎn)生的強烈的黑體輻射(主要為可見到紅外波段)，提高檢測信噪比。

本實用新型的微型光譜儀及光纖探頭隨激光加工過程而運動，可保證光譜信號的穩(wěn)定性，避免長光纖的使用，可減少光譜傳輸損耗、避免纏繞和折損等；采用可調(diào)的固定裝置，使得本實用新型可在多個激光加工頭之間隨意更換；適當設(shè)有耐高溫防護材料等，有利于保護光纖探頭。

附圖說明

圖1為本實用新型的俯視圖；

圖2為實施例1中光纖探頭的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為實施例2中光纖探頭的結(jié)構(gòu)示意圖。

其中，1-激光加工頭，2-內(nèi)環(huán)套，3-外環(huán)套，4-固定塊，5-連桿支架，6-套件支架，7-光纖探頭，9-滑桿，10-擋板，11-工件，12-耐高溫防護殼體，13-防飛濺石英玻璃，14-遠程透鏡,15-濾光片。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步詳細的說明。

實施例1

如圖1及圖2所示的一種便攜式激光加工光譜實時監(jiān)控裝置，基于LIBS檢測技術(shù)，所述監(jiān)控裝置包括光纖探頭7、微型光譜儀及用來處理光譜的計算機，所述光纖探頭7、微型光譜儀均通過固定裝置安裝在激光加工頭1上，所述固定裝置包括通過螺紋連接的內(nèi)環(huán)套2 和外環(huán)套3，所述內(nèi)環(huán)套2兩端設(shè)有軟質(zhì)固定帶，軟質(zhì)固定帶通過卡扣方式固定，內(nèi)環(huán)套2內(nèi)設(shè)有多個吸盤，內(nèi)環(huán)套2通過軟質(zhì)固定帶和吸盤固定在激光加工頭1上，外環(huán)套3周圈固定有至少兩個固定塊4，光纖探頭7通過連桿支架5固定在固定塊4上，微型光譜儀通過相配的套件支架6固定在另一固定塊4上；所述內(nèi)環(huán)套2上固定有一滑桿9，滑桿9上設(shè)有可在滑桿9上滑動并固定在其任意位置的擋板10，擋板10緊靠外環(huán)套3位于其下方；所述光纖探頭7與微型光譜儀電性連接，所述微型光譜儀通過無線連接計算機。

在本實施例中，所述連桿支架5包括樞接在一起的上連桿和下連桿，光纖探頭7通過卡合的方式固定在下連桿上，上連桿焊接在固定塊4上，上、下連桿的樞接處設(shè)有用于控制下連桿轉(zhuǎn)動的螺栓。下連桿可帶動光纖探頭7轉(zhuǎn)動，調(diào)整光纖探頭7的位置。

在本實施例中，所述滑桿9上標有刻度，所述擋板10的一端夾著滑桿9并通過固定螺栓固定。

在本實施例中，如圖2，所述光纖探頭7外部設(shè)有耐高溫防護殼體12，所述耐高溫防護殼體12底部設(shè)有與光纖探頭7同軸的耐高溫防飛濺石英玻璃13，所述防飛濺石英玻璃13裝夾外加吹氣用于吹氣保護。可避免激光加工過程中飛濺物對光纖探頭的污染及高溫對光纖探頭的危害；光纖探頭與石英玻璃之間設(shè)有一濾光片15，所述濾光片15為紫外帶通濾波片或可見帶通濾波器，用來濾除激光焊接過程中產(chǎn)生的強烈的黑體輻射(主要為可見到紅外波段)，提高檢測信噪比。

為減輕自重，滿足激光加工手臂的負荷限制，所述內(nèi)環(huán)套2、外環(huán)套3、固定塊4、連桿支架5、套件支架6、滑桿9及擋板10均為鋁合金制品。

實施例2

本實施例與實施例1的不同之處在于：

所述所述連桿支架5包括通過軸套連接在一起的上連桿和下連桿，光纖探頭7通過卡合的方式固定在下連桿上，上連桿焊接在固定塊4上；

如圖3，所述防飛濺石英玻璃13與光纖探頭7之間還設(shè)有一組遠程透鏡14，且所述防飛濺石英玻璃13、遠程透鏡14及光纖探頭7保持同軸向；

其他同實施例1。

應(yīng)用時，先將內(nèi)環(huán)套2固定在激光加工頭1上，然后套上外環(huán)套3，依據(jù)滑桿9上的刻度將外環(huán)套3旋轉(zhuǎn)至要求位置，再將擋板10固定在外環(huán)套3的下方并頂著外環(huán)套3，將光纖探頭7卡合在連桿支架5上并調(diào)整好光纖探頭7的位置，將微型光譜儀安放在套件支架6內(nèi)，就此完成了將光纖探頭7和微型光譜儀安裝在激光加工頭1上的步驟。通電，啟動裝置，激光加工頭1發(fā)射激光至工件11上開始加工，光纖探頭7及微型光譜儀隨激光加工過程而運動，在運動過程中，光纖探頭7直接或間接(通過遠程透鏡14)采集工件11加工部位的等離子體光譜，然后傳輸給微型光譜儀，微型光譜儀對光譜進行分析之后通過無線傳輸給計算機，操作人員通過計算機實時觀察激光加工情 況。

激光加工過程中，若要換激光加工頭1對工件11進行繼續(xù)加工，可以將本裝置的檔板10移開后，將外環(huán)套3從內(nèi)環(huán)套2上旋下，再取下內(nèi)環(huán)套2，換上另一激光加工頭1之后，可按照上述順序?qū)⒈O(jiān)控裝置重新固定于待使用的激光加工頭1上，整個拆裝過程操作方便快捷。

本技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員應(yīng)當認識到，以上的實施例僅是用來說明本實用新型，而并非用作為對本實用新型的限定，只要在本實用新型的實質(zhì)精神范圍內(nèi)，對以上所述實施例的變化、變型都將落在本實用新型的權(quán)利要求范圍內(nèi)。