帶有雷射管輔助夾取裝置的CO2雷射器功率特性測試裝置的製作方法

2023-05-05 20:55:46 1

本發明屬於雷射器特性功率檢測設備技術領域，尤其是一種工作波長為10.6μmco2雷射器功率特性測試為研究對象的帶有雷射管輔助夾取裝置的co2雷射器功率特性測試裝置。

背景技術：

雷射功率是雷射器中最主要的參量，雷射輸出功率嚴重地影響著雷射加工的質量，因此，在加工過程中,如果能實時監控雷射功率的變化，提高雷射功率的穩定精度，對於提高產品合格率有著極其重要的作用。然而，在國內，無論是雷射器生產廠家，還是雷射設備應用廠家，大部分都沒有雷射器功率特性檢測裝置，雷射器質量好壞只有在使用時才能發現，影響了雷射加工的質量和連續型，如果在使用時發現問題，還會造成製造成本的增加。而部分廠家依據自己企業標準進行相關簡單測試，也不符合雷射器工業化應用的要求。並且少量雷射器功率特性測試方法，也是傳統的測試方法，測量精度和準確度不高，具體如下：

傳統的雷射功率檢測方法是將雷射照射到雷射功率計或雷射能量計上進行檢測。這種測量技術對雷射計探頭的要求很高，通常以石墨為材料，探頭響應很慢，且通常需要水冷，測量功率時必須停止加工，從而影響了加工的連續性，不能實時檢測功率。另一種檢測技術是在輸出雷射束的光路中，利用快速旋轉的細針採樣來測量雷射功率。由於製作工藝和受環境的影響，造成採樣不穩定，可引起檢測偏差和系統不穩定，同時不可避免地使雷射束傳輸和調整變得更複雜。

為了解決現有雷射器與雷射設備功率特性無檢測或者檢測精度與穩定性不高等缺陷，基於專利申請號為cn201410773391.9的《二氧化碳雷射器功率特性智能在線測試裝置》的文件，以工作波長為10.6μmco2雷射器功率特性測試為研究對象，利用雷射諧振腔低透射率介質膜全反射的特性，採用尾鏡雷射取樣而研發的一種進一步改進結構。

另外，雷射器在測試完畢後，往往表面帶有高溫，其在進行更換時，需要等雷射管冷卻或者測試人員需要佩戴耐高溫手套才能進行作業，操作不方便，而且影響了雷射管批量測試的效率。

技術實現要素：

為了克服現有技術的不足，本發明提供了一種帶有雷射管輔助夾取裝置的co2雷射器功率特性測試裝置，該雷射器測量裝置安裝於測試臺上且與雷射器尾端連接，採用尾鏡雷射取樣的方法克服了傳統的雷射功率取樣方法中存在的測量時雷射器與雷射設備需要停止工作而導致實時性與穩定性不夠的缺陷，提高採樣準確度與實時性。

為了實現上述目的，本發明採用的技術方案是：一種帶有雷射管輔助夾取裝置的低功率co2雷射器功率特性測試裝置，包括測試臺，測試臺上設有雷射器、雷射功率探測裝置，雷射功率探測裝置包括諧振腔，諧振腔內設有輸出鏡、介質全反鏡、衰減器和探測器，探測器設置在衰減器底部，雷射器通過雷射器架安裝於測試臺上，所述測試臺包括底座面板和安裝導軌，底座面板設有呈矩形排列的安裝孔，安裝導軌包括導軌面板和沿導軌面板軸向延伸且間隔排列的導軌條，導軌條與導軌條之間具有導軌槽，雷射器架包括安裝板、滑塊和立柱，安裝板通過滑塊與導軌槽配合，滑塊上設有通槽，通槽內壁設有內螺紋，通槽中安裝有滑塊螺釘，滑塊螺釘的尖端部穿過通槽後與導軌槽底面抵接，所述導軌條上設有與安裝孔對應的螺孔，螺孔中連接有定位螺釘，定位螺釘穿過導軌條後進入底座面板與安裝孔配合，螺孔上端設有與定位螺釘的螺帽端適配的螺帽槽，螺帽位於螺帽槽中，所述雷射功率探測裝置通過支架安裝於測試臺的安裝導軌上，且雷射功率探測裝置連接雷射發射器尾端，所述支架包括支撐臂，支撐臂上端設有安裝座，所述安裝座與支撐臂之間通過可拆卸的連接組件固定安裝，該連接組件包括固裝於安裝座底部的連接盤體，連接盤體設有徑向延伸緣，連接盤體設有與支撐臂上端部配合的插槽，支撐臂插入插槽後經橫軸連接，橫軸兩端伸出徑向延伸緣之外的部分沿橫杆徑向插入定位銷固定；

所述測試臺相對於雷射器架的邊側設置有雷射管輔助夾取裝置，雷射管輔助夾取裝置包括輔助控制站以及由輔助控制站驅動控制的輔助機械手，輔助控制站包括設置在測試臺相對於雷射器架的邊側的輔助支座、安裝在輔助支座上的輔助氣泵、與輔助氣泵連通的輔助閥組、設置在輔助支座上且由輔助閥組通過氣路控制的輔助擺動氣缸、水平設置在輔助支座上的輔助擺動軸、上部套裝在輔助擺動軸一端部的輔助三角形導向架、設置在輔助三角形導向架下部且與輔助擺動氣缸同軸的輔助弧形滑槽、在輔助弧形滑槽內滾動且鉸接在輔助擺動氣缸活塞杆端部的輔助導向輥、設置在輔助擺動軸另一端且隨輔助擺動軸一起擺動的輔助擺動架、設置在輔助擺動架上的輔助導向杆以及設置在輔助擺動架懸空端且由輔助閥組通過氣路控制的輔助水平移動氣缸；

輔助三角形導向架上部設置有通過花鍵與輔助連接頭連接的花鍵孔；輔助連接頭設置有與花鍵孔連通的豁口，所述豁口通過螺栓螺母連接閉合；輔助機械手位於輔助擺動架內，輔助水平移動氣缸帶動輔助機械手在輔助導向杆上移動；

輔助機械手包括設置在輔助水平移動氣缸活塞杆上的輔助活動架、設置在輔助活動架上的輔助拖鏈、倒立設置在輔助活動架上且由輔助閥組通過氣路控制的輔助升降氣缸、豎直設置在輔助活動架上的輔助升降軌、設置在輔助升降軌上的輔助行程開關、設置在輔助升降氣缸活塞杆上且在輔助升降軌上豎直滑動的輔助活動座、水平設置在輔助活動架上且由輔助閥組通過氣路控制的輔助防墜氣缸、設置在輔助活動座下方的輔助手臂架以及設置在輔助手臂架下方且用於夾取或者卸載雷射器的輔助機械手指；輔助防墜氣缸的活塞杆伸出後位於輔助活動座下方。

進一步的，所述安裝座底部設有u型架，該u型架與連接盤體一體連接，u型架外壁與連接盤體的徑向延伸緣之間留有操作空間，所述定位銷的頭部由徑向延伸緣下端面伸入並從徑向延伸緣上端面伸出，定位銷伸出的頭部經彎折後形成定位端部或定位銷伸出的頭部經插入橫杆後形成定位端部，定位端部位於操作空間中，所述導軌槽底面設有沿導軌槽軸向延伸的半弧形導槽，所述滑塊螺釘的尖端部穿過通槽後與半弧形導槽緊密抵接。

進一步的，所述連接盤體設有可供橫軸穿過的通孔，該通孔的兩端內壁分別設有外擴埠，外擴埠的口徑大於橫軸直徑。

進一步的，所述連接盤體的徑向延伸緣截面呈水平橫置的梯形結構，該水平橫置的梯形結構的大底邊與連接盤體一端連接，水平橫置的梯形結構的小底邊構成自由端。

採用上述方案，本發明中雷射功率探測裝置通過支架安裝於測試臺上，該支架通過支撐臂與安裝座連接，兩者之間通過連接盤體和橫軸連接，橫軸兩個端部則通過定位銷進行定位，該定位銷從下端向上安裝並使得定位銷的頭部即定位端部留於操作空間中，避免受壓或受碰，該定位銷的定位端部可以由其頭部經彎折後與連接盤體徑向延伸緣形成軸向定位或在其頭部插入橫杆而形成定位結構。

本申請通過設置雷射管輔助夾取裝置，在雷射管需要測試或者測試完畢需要更換下一個待測雷射管時，通過控制相應的閥組連通，實現對雷射器架上的雷射器進行取放操作，安全性好，且無需等待雷射器冷卻即可更換，提高了測試效率。雷射管輔助夾取裝置包括輔助控制站以及由輔助控制站驅動控制的輔助機械手。可以採用電動推桿與電動馬達控制，也可以採用氣缸或氣動馬達控制，按按鈕通過閥組控制相應管路的通斷，完成動作命令，另外其位於測試臺上的雷射器架邊側，設置方便，極大的節省佔地面積。

具體工作原理，接通輔助氣泵，控制輔助閥組實現相應氣路的通斷，例如輔助擺動架的擺動動作，輔助擺動氣缸帶動輔助導向輥在輔助弧形滑槽內滾動，從而驅動輔助三角形導向架帶動輔助擺動軸與輔助擺動架擺動；通過花鍵配合傳動平穩，通過豁口設計使得花鍵咬合牢固，豁口通過螺栓螺母連接閉合，拆裝方便，降低製造精度。從而方便機械手傾斜角度，可以實現自助喝水，吃飯等功能。

輔助機械手位於輔助擺動架內，輔助水平移動氣缸帶動輔助機械手在輔助導向杆上移動。實現對雷射器夾取後移位卸料。在實際布置時，可以在輔助機械手對應的卸料位置防止雷射管轉移導管，從而方便將雷射管轉移。

輔助拖鏈實現對氣路與電路的保護，防止在運行時候對其損傷，使得管路布置整齊。此處僅僅列舉了輔助行程開關，其他位置的行程開關設計也是類似道理，輔助升降氣缸帶動輔助活動座沿輔助升降軌平穩的上下運動，當輔助活動座上升到指定位置後，輔助防墜氣缸的活塞杆水平探出，防止輔助活動座突然降落，安全可靠，輔助防墜氣缸的正常狀態為伸出，當接通閥組後克服彈簧力狀態變為縮回，從而保證輔助活動座正常的升降。當輔助機械手指通過輔助水平移動氣缸、輔助擺動氣缸、輔助升降氣缸三結合實現到達指定位置，輔助機械手指實現夾取雷射管，配合輔助擺動氣缸實現取放操作，從而降低測試人員的工作量。

下面結合附圖對本發明作進一步描述。

附圖說明

附圖1為本發明具體實施例低功率co2雷射器3功率特性在線測試裝置的結構示意圖；

附圖2為本發明具體實施例底座面板的結構示意圖；

附圖3為本發明具體實施例雷射器架與導軌面板、安裝面板之間的安裝結構剖視圖；

附圖4為本發明具體實施附圖3中a的放大圖；

附圖5為本發明具體實施例雷射功率探測裝置與支架之間的安裝結構示意圖；

附圖6為本發明具體實施例安裝座與支撐臂之間的安裝結構示意圖；

附圖7為本發明具體實施例附圖6中b的放大圖；

附圖8為本發明具體實施例連接盤體的結構示意圖；

附圖9為本發明具體實施例雷射功率探測裝置的結構示意圖；

圖10是本發明雷射管輔助夾取裝置的結構示意圖；

圖11是本發明雷射管輔助夾取裝置的一視角結構示意圖；

圖12是本發明雷射管輔助夾取裝置的另一視角結構示意圖；

圖13是本發明雷射管輔助夾取裝置的具體結構示意圖；

圖14是本發明雷射管輔助夾取裝置的詳細結構示意圖；

測試臺1、底座面板11、安裝孔111、導軌面板12、導軌條121、螺孔122、螺帽槽122a、導軌槽123、半弧形導槽123a、定位螺釘13、

雷射功率探測裝置2、輸出鏡21、諧振腔22、介質全反鏡23、衰減器24、探測器25、雷射器3、

雷射器架：安裝板31、滑塊32、通槽321、立柱33、滑塊螺釘34、

支架：支撐臂5、安裝座6、u型架60、操作空間601、

連接組件：連接盤體61、插槽611、徑向延伸緣612、通孔613、外擴埠613a、橫軸62、定位銷63、頭部631。

具體實施方式

本發明的具體實施例如圖1-9所示是低功率co2雷射器3功率特性在線測試裝置，包括測試臺1，測試臺1上設有雷射器3、雷射功率探測裝置2，雷射功率探測裝置2包括諧振腔22，諧振腔22內設有輸出鏡21、介質全反鏡23、衰減器24和探測器25，探測器25設置在衰減器24底部，雷射器3通過雷射器3架安裝於測試臺1上，測試臺1包括底座面板11和安裝導軌，底座面板11設有呈矩形排列的安裝孔111，安裝導軌包括導軌面板12和沿導軌面板12軸向延伸且間隔排列的導軌條121，導軌條121與導軌條121之間具有導軌槽123，雷射器3架包括安裝板31、滑塊32和立柱33，安裝板31通過滑塊32與導軌槽123配合，滑塊32上設有通槽321，通槽321內壁設有內螺紋，通槽321中安裝有滑塊螺釘34，滑塊螺釘34的尖端部344穿過通槽321後與導軌槽123底面抵接，導軌條121上設有與安裝孔111對應的螺孔122，螺孔122中連接有定位螺釘13，定位螺釘13穿過導軌條121後進入底座面板11與安裝孔111配合，螺孔122上端設有與定位螺釘13的螺帽端適配的螺帽槽122a，螺帽位於螺帽槽122a中；雷射功率探測裝置2通過支架安裝於測試臺1的安裝導軌上，且雷射功率探測裝置2連接雷射發射器尾端，支架包括支撐臂5，支撐臂5上端設有安裝座6，安裝座6與支撐臂5之間通過可拆卸的連接組件固定安裝，該連接組件包括固裝於安裝座6底部的連接盤體61，連接盤體61設有徑向延伸緣612，連接盤體61設有與支撐臂5上端部配合的插槽611，支撐臂5插入插槽611後經橫軸62連接，橫軸62兩端伸出徑向延伸緣612之外的部分沿橫杆徑向插入定位銷63固定。

進一步的，安裝座6底部設有u型架60，該u型架60與連接盤體61一體連接，u型架60外壁與連接盤體61的徑向延伸緣612之間留有操作空間601，定位銷63的頭部631由徑向延伸緣612下端面伸入並從徑向延伸緣612上端面伸出，定位銷63伸出的頭部631經彎折後形成定位端部或定位銷63伸出的頭部631經插入橫杆後形成定位端部，定位端部位於操作空間601中。導軌槽底面設有沿導軌槽軸向延伸的半弧形導槽，所述滑塊螺釘的尖端部穿過通槽後與半弧形導槽緊密抵接。

進一步的，連接盤體61設有可供橫軸62穿過的通孔613，該通孔613的兩端內壁分別設有外擴埠613a，外擴埠613a的口徑大於橫軸62直徑。

進一步的，連接盤體61的徑向延伸緣612截面呈水平橫置的梯形結構，該水平橫置的梯形結構的大底邊與連接盤體61一端連接，水平橫置的梯形結構的小底邊構成自由端。

如圖10-14，雷射管輔助夾取裝置92包括輔助控制站966以及由輔助控制站966驅動控制的輔助機械手979。可以採用電動推桿與電動馬達控制，也可以採用氣缸或氣動馬達控制，按按鈕通過閥組控制相應管路的通斷，完成動作命令，另外其位於測試臺上的雷射器架邊側，設置方便，極大的節省佔地面積。

具體的說，如圖12、13，輔助控制站966包括設置在測試臺1相對於雷射器架的邊側的輔助支座967、安裝在輔助支座967上的輔助氣泵968、與輔助氣泵968連通的輔助閥組969、用於控制輔助閥組969的控制器、設置在輔助支座967上且由輔助閥組969通過氣路控制的輔助擺動氣缸970、水平設置在輔助支座967上的輔助擺動軸974、上部套裝在輔助擺動軸974一端部的輔助三角形導向架972、設置在輔助三角形導向架972下部且與輔助擺動氣缸970同軸的輔助弧形滑槽973、在輔助弧形滑槽973內滾動且鉸接在輔助擺動氣缸970活塞杆端部的輔助導向輥971、設置在輔助擺動軸974另一端且隨輔助擺動軸974一起擺動的輔助擺動架976、設置在輔助擺動架976上的輔助導向杆977以及設置在輔助擺動架976懸空端且由輔助閥組969通過氣路控制的輔助水平移動氣缸978；

輔助三角形導向架972上部設置有通過花鍵與輔助連接頭975連接的花鍵孔；輔助連接頭975設置有與花鍵孔連通的豁口，豁口通過螺栓螺母連接閉合；

具體工作原理，接通輔助氣泵968，控制輔助閥組969實現相應氣路的通斷，例如輔助擺動架976的擺動動作，輔助擺動氣缸970帶動輔助導向輥971在輔助弧形滑槽973內滾動，從而驅動輔助三角形導向架972帶動輔助擺動軸974與輔助擺動架976擺動；通過花鍵配合傳動平穩，通過豁口設計使得花鍵咬合牢固，豁口通過螺栓螺母連接閉合，拆裝方便，降低製造精度，從而方便機械手傾斜角度，以匹配不同規格的雷射器的夾取操作。

輔助機械手979位於輔助擺動架976內，輔助水平移動氣缸978帶動輔助機械手979在輔助導向杆977上移動。

輔助機械手979包括設置在輔助水平移動氣缸978活塞杆上的輔助活動架980、設置在輔助活動架980上的輔助拖鏈981、倒立設置在輔助活動架980上且由輔助閥組969通過氣路控制的輔助升降氣缸982、豎直設置在輔助活動架980上的輔助升降軌984、設置在輔助升降軌984上的輔助行程開關983、設置在輔助升降氣缸982活塞杆上且在輔助升降軌984上豎直滑動的輔助活動座985、水平設置在輔助活動架980上且由輔助閥組969通過氣路控制的輔助防墜氣缸986、設置在輔助活動座985下方的輔助手臂架989以及設置在輔助手臂架989下方且用於夾取或者卸載雷射器的輔助機械手指987；

輔助防墜氣缸986的活塞杆伸出後位於輔助活動座985下方。

輔助拖鏈981實現對氣路與電路的保護，防止在運行時候對其損傷，使得管路布置整齊。此處僅僅列舉了輔助行程開關983，其他位置的行程開關設計也是類似道理，輔助升降氣缸982帶動輔助活動座985沿輔助升降軌984平穩的上下運動，當輔助活動座985上升到指定位置後，輔助防墜氣缸986的活塞杆水平探出，防止輔助活動座985突然降落，安全可靠，輔助防墜氣缸986的正常狀態為伸出，當接通閥組後克服彈簧力狀態變為縮回，從而保證輔助活動座985正常的升降。當輔助機械手指987通過輔助水平移動氣缸978、輔助擺動氣缸970、輔助升降氣缸982三結合實現到達指定位置，輔助機械手指987實現夾取雷射器3，配合輔助擺動氣缸970實現抬拿起雷射器，從而降低了測試人員的工作量。

在輔助活動架980上設置有由電控制或由輔助閥組969通過氣路控制的輔助轉動馬達988，輔助轉動馬達988帶動輔助手臂架989轉動。實現五個自由度聯動，從而更加人性化，滿足測試雷射器的全方位的需要，自動化擴展性都很強。

本發明不局限於上述具體實施方式，本領域一般技術人員根據本發明公開的內容，可以採用其他多種具體實施方式實施本發明的，或者凡是採用本發明的設計結構和思路，做簡單變化或更改的，都落入本發明的保護範圍。