CN115079404B - 一种具备双维扫描功能的激光振镜扫描系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具备双维扫描功能的激光振镜扫描系统，其特征在于，由依次设置的激光光源、光束整形镜、一维振镜、“4f系统”模块A透镜、“4f系统”模块B透镜、二维振镜A反射镜、二维振镜B反射镜、远心光路模块组成；激光振镜扫描系统用于实现全域二维扫描和局域一维精密扫描的同步运行功能；本发明将一维振镜加“4f系统“的组合引入到传统的二维振镜扫描系统中实现全域二维扫描和局域一维精密扫描的同步高速运行，在引入局域一维扫描后可以极大地丰富检测的扫描模式，为多参数同时检测提供了可能，扩大了振镜系统的应用场景。
Description
技术领域
本发明涉及激光检测技术领域，具体而言，涉及一种具备双维扫描功能的激光振镜扫描系统。
背景技术
传统的振镜扫描系统仅能实现全域二维扫描，而无法同时实现在局域的快速重复扫描。
传统的振镜扫描系统仅能实现较为简单的二维扫描，引入局域一维扫描后可以极大地丰富检测的扫描模式，为多参数同时检测提供了可能，扩大了振镜系统的应用场景；因此，急需一种具备双维扫描功能的激光振镜扫描系统，实现全域二维以及局域一维扫描的功能。
发明内容
为了解决现有的技术问题，本发明的目的是提供一种具备双维扫描功能的激光振镜扫描系统，用于通过解决激光焊接过程中焊接与检测振镜相冲突的问题，实现全域二维以及局域一维扫描的功能。
为了实现上述技术目的，本申请提供了一种具备双维扫描功能的激光振镜扫描系统，由依次设置的激光光源、光束整形镜、一维振镜、“4f系统”模块A透镜、“4f系统”模块B透镜、二维振镜A反射镜、二维振镜B反射镜、远心光路模块组成；
激光振镜扫描系统用于实现全域二维扫描和局域一维精密扫描的同步运行功能。
优选地，激光光源用于输出激光束至光束整形镜；
光束整形镜用于将激光束进行准直，生成准直激光束。
优选地，一维振镜用于将准直激光束进行不同角度的反射，实现局部的一维扫描。
优选地，“4f系统”模块A透镜和“4f系统”模块B透镜用于将一维振镜的输出光耦合到二维振镜A反射镜。
优选地，二维振镜A反射镜和二维振镜B反射镜组成二维扫描振镜模块，用于实现全域的二维扫描。
优选地，远心光路模块用于将二维扫描振镜模块的输出光的垂直扫描于被测物体。
优选地，一维振镜与二维扫描振镜模块的扫描方向实时同步。
优选地，激光振镜扫描系统还包括壳体，具有限定内部空间的区域，用于容纳依次设置的激光光源、光束整形镜、一维振镜、“4f系统”模块A透镜、“4f系统”模块B透镜、二维振镜A反射镜、二维振镜B反射镜、远心光路模块。
优选地，激光振镜扫描系统还用于保证从激光光源出射到被测物体表面的所有光线传播过程中是等光程。
优选地，远心光路模块还用于二维扫描振镜模块的输出光的平行入射至被测物体表面。
本发明公开了以下技术效果：
本发明将一维振镜加“4f系统“的组合引入到传统的二维振镜扫描系统中实现全域二维扫描和局域一维精密扫描的同步高速运行，在引入局域一维扫描后可以极大地丰富检测的扫描模式，为多参数同时检测提供了可能，扩大了振镜系统的应用场景。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明所述的激光振镜扫描系统的平面结构示意图，图中:1表示激光光源、2表示光束整形镜、3表示一维振镜、4表示“4f系统”模块A透镜、5表示“4f系统”模块B透镜、6表示二维振镜A反射镜、7表示二维振镜B反射镜、8表示远心光路模块、9表示被测物体。
具体实施方式
下为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
如图1所示，本发明提供了一种具备双维扫描功能的激光振镜扫描系统，由依次设置的激光光源1、光束整形镜2、一维振镜3、“4f系统”模块A透镜4、“4f系统”模块B透镜5、二维振镜A反射镜6、二维振镜B反射镜7、远心光路模块8组成；
激光振镜扫描系统用于实现全域二维扫描和局域一维精密扫描的同步运行功能。
进一步优选地，本发明提到的激光光源1用于输出激光束至光束整形镜2；
本发明提到的光束整形镜2用于将激光束进行准直，生成准直激光束。
进一步优选地，本发明提到的一维振镜3用于将准直激光束进行不同角度的反射，实现局部的一维扫描。
进一步优选地，本发明提到的“4f系统”模块A透镜4和“4f系统”模块B透镜5用于将一维振镜3的输出光耦合到二维振镜A反射镜6。
进一步优选地，本发明提到的二维振镜A反射镜6和二维振镜B反射镜7组成二维扫描振镜模块，用于实现全域的二维扫描。
进一步优选地，本发明提到的远心光路模块8用于将二维扫描振镜模块的输出光的垂直扫描于被测物体9。
进一步优选地，本发明提到的一维振镜3与二维扫描振镜模块的扫描方向实时同步。
进一步优选地，本发明提到的激光振镜扫描系统还包括壳体，具有限定内部空间的区域，用于容纳依次设置的激光光源1、光束整形镜2、一维振镜3、“4f系统”模块A透镜4、“4f系统”模块B透镜5、二维振镜A反射镜6、二维振镜B反射镜7、远心光路模块8。
进一步优选地，本发明提到的激光振镜扫描系统还用于保证从激光光源1出射到被测物体9表面的所有光线传播过程中是等光程。
进一步优选地，本发明提到的远心光路模块8还用于二维扫描振镜模块的输出光的平行入射至被测物体9表面。
实施例1：参照图1，本发明提供了一种“1+2”维的激光振镜扫描系统，包括：激光光源1，用于提供激光束的输出；光束整形镜2，用于将来源于激光光源1的激光束进行准直；一维振镜3，可以通过对光束整形镜2出来的光进行不同角度的反射，实现局部的一维扫描；“4f系统”模块A透镜4和“4f系统”模块B透镜5用于将一维振镜输出光耦合到二维振镜A反射镜6；二维振镜A反射镜6和二维振镜B反射镜7共同组成二维扫描振镜模块，实现全域的二维扫描；远心光路模块8用于实现一维振镜3和二维振镜6、7扫描后的光垂直扫描于被测物体9。
本发明还包括壳体，包括限定内部空间的区域，用于容纳激光光源1、光束整形镜2、一维振镜3、“4f系统”模块A透镜4和“4f系统”模块B透镜5、二维振镜A反射镜6和二维振镜B反射镜7、远心光路模块8。
本发明的具体实施原理如下：由于激光焊接需要二维振镜扫描，传统的振镜扫描系统仅能实现较为简单的二维扫描，无法满足在焊接过程中实时测量其周围小范围内的深度变化，下面给出一种，可同时进行全域二维以及局域一维扫描系统的设计思路。
光学系统整体结构如附图1所示，按照实际的光路顺序，激光光源1发射的激光，经过光束整形镜2的调制，产生准直激光束。准直光束入射至一维振镜3，一维振镜3扫描过程种仅使用一个反射点，该反射点经“4f系统”模块A透镜4和“4f系统”模块B透镜5成像至二维振镜A反射镜6，而后经二维振镜A反射镜6、二维振镜B反射镜7反射至远心光路模块8，最后光线平行入射至被测物体9表面。
此外，由于“4f系统“与远心光路的设计，可以保证从光源出射到物体表面的所有光线传播过程种是等光程的。
本发明提到的激光光源1，用于提供激光束的输出；
本发明提到的光束整形镜2，用于将来源于激光光源1的激光束进行准直；
本发明提到的一维振镜3，可以通过对光束整形镜2出来的光进行不同角度的反射，实现局部的一维扫描；
“4f系统”模块A透镜4和“4f系统”模块B透镜5用于将一维振镜3输出光耦合到二维振镜A反射镜6；
二维振镜A反射镜6和二维振镜B反射镜7共同组成二维扫描振镜模块，实现全域的二维扫描；
远心光路模块8用于实现一维振镜3和二维振镜扫描后的光垂直扫描于被测物体9。
通过”4f系统”可实现一维振镜3的扫描方向与二维振镜实现实时同步。
本系统中的多透镜组合，可以实现扫描过程的等光程。
在本激光检测扫描系统中，引入远心光路的设计，满足了具体实施方案中需要对被测物体9进行垂直扫描的要求。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种具备双维扫描功能的激光振镜扫描系统，其特征在于，由依次设置的激光光源(1)、光束整形镜(2)、一维振镜(3)、“4f系统”模块A透镜(4)、“4f系统”模块B透镜(5)、二维振镜A反射镜(6)、二维振镜B反射镜(7)、远心光路模块(8)组成；
所述激光振镜扫描系统用于实现全域二维扫描和局域一维精密扫描的同步运行功能。
2.根据权利要求1所述一种具备双维扫描功能的激光振镜扫描系统，其特征在于：
所述激光光源(1)用于输出激光束至所述光束整形镜(2)；
所述光束整形镜(2)用于将所述激光束进行准直，生成准直激光束。
3.根据权利要求2所述一种具备双维扫描功能的激光振镜扫描系统，其特征在于：
所述一维振镜(3)用于将所述准直激光束进行不同角度的反射，实现局部的一维扫描。
4.根据权利要求3所述一种具备双维扫描功能的激光振镜扫描系统，其特征在于：
所述“4f系统”模块A透镜(4)和所述“4f系统”模块B透镜(5)用于将所述一维振镜(3)的输出光耦合到所述二维振镜A反射镜(6)。
5.根据权利要求4所述一种具备双维扫描功能的激光振镜扫描系统，其特征在于：
所述二维振镜A反射镜(6)和所述二维振镜B反射镜(7)组成二维扫描振镜模块，用于实现全域的二维扫描。
6.根据权利要求5所述一种具备双维扫描功能的激光振镜扫描系统，其特征在于：
所述远心光路模块(8)用于将所述二维扫描振镜模块的输出光的垂直扫描于被测物体(9)。
7.根据权利要求6所述一种具备双维扫描功能的激光振镜扫描系统，其特征在于：
所述一维振镜(3)与所述二维扫描振镜模块的扫描方向实时同步。
8.根据权利要求7所述一种具备双维扫描功能的激光振镜扫描系统，其特征在于：
所述激光振镜扫描系统还包括壳体，具有限定内部空间的区域，用于容纳依次设置的所述激光光源(1)、所述光束整形镜(2)、所述一维振镜(3)、所述“4f系统”模块A透镜(4)、所述“4f系统”模块B透镜(5)、所述二维振镜A反射镜(6)、所述二维振镜B反射镜(7)、所述远心光路模块(8)。
9.根据权利要求8所述一种具备双维扫描功能的激光振镜扫描系统，其特征在于：
所述激光振镜扫描系统还用于保证从所述激光光源(1)出射到所述被测物体(9)表面的所有光线传播过程中是等光程。
10.根据权利要求9所述一种具备双维扫描功能的激光振镜扫描系统，其特征在于：
所述远心光路模块(8)还用于所述二维扫描振镜模块的输出光的平行入射至所述被测物体(9)表面。
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