【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及核處理，具體涉及一種遠距離激光切割頭及其調焦方法。
技術介紹
1、目前國內外在激光切割技術及應用領域已經取得了大量的成果，激光切割已經成為相對成熟的技術，激光切割在切割精度、切割效率、自動化程度等方面具有極大的優勢，使其在機械加工、汽車制造、航空航天、精密制造等領域廣泛應用。但激光切割在涉核切割領域的應用仍然較少，這主要是受限于核設施本身特點決定的，一般而言，核設施需要拆解的結構復雜、空間狹小、尺寸及厚度較大，且涉核操作存在輻射影響，目前常規的激光切割技術為近距離激光切割技術，激光切割頭距離切割對象僅僅在幾個毫米范圍內，且需要輔助氣體輔助進行激光切割，在核設施復雜狹小的切割環境中激光切割頭往往不具備可達性，導致與切割對象距離過遠而無法實現切割，且長時間處于輻射環境容易導致激光切割頭損壞，因此常規的近距離激光切割技術無法直接滿足核設施切割作業需求。
技術實現思路
1、本專利技術為了解決上述問題，目的在于提供一種遠距離激光切割頭及其調焦方法，實現了激光頭距離切割對象遠距離切割，且具備自適應調焦的能力，可自動測量與工件距離調節焦點位置，并且在切割大厚度金屬結構的過程中根據切割速度微調焦點，達到最佳切割效率。。
2、本專利技術通過下述技術方案實現：
3、一種遠距離激光切割頭，包括：
4、主筒體，所述主筒體包括沿光路方向依次連接的準直筒和聚焦鏡筒；
5、聚焦鏡部件，其設置在所述聚焦鏡筒內；
6、自動調焦模塊，其與所述聚
7、保護鏡部件，其設置在所述主筒體內，且位于所述聚焦鏡部件的入射光側和出射光側；
8、冷卻部件，其與所述主筒體連接，且對所述聚焦鏡部件和/或所述保護鏡部件進行冷卻。
9、具體地，所述準直筒上連接有快換接頭，所述快換接頭與所述準直筒、所述準直筒與所述聚焦鏡筒均通過螺釘可拆卸連接，所述聚焦鏡筒的出射光側連接有鏡筒保護殼。
10、可選地，所述聚焦鏡筒包括：第一側板、第二側板、第三側板和第四側板，所述第一側板和所述第二側板相對設置；
11、所述冷卻部件連接于所述第一側板和所述第二側板，所述自動調焦模塊連接于所述第三側板，所述第四側板上設置有安裝所述聚焦鏡部件的安裝口，所述安裝口上連接有可拆卸的鏡腔蓋板。
12、具體地，所述保護鏡部件包括：上保護鏡部件、內保護鏡部件和下保護鏡部件，所述上保護鏡部件設置在所述準直筒內，所述內保護鏡部件和所述下保護鏡部件設置在所述聚焦鏡筒內，所述聚焦鏡部件設置在所述上保護鏡部件與所述內保護鏡部件之間；所述準直筒上設置有安裝所述上保護鏡部件的安裝通槽；所述第四側板上設置有用于安裝所述內保護鏡部件和所述下保護鏡部件的安裝通槽；
13、所述上保護鏡部件、所述內保護鏡部件、所述下保護鏡部件與所述聚焦鏡部件軸心重合。
14、可選地，所述上保護鏡部件、所述內保護鏡部件和所述下保護鏡部件包括：
15、拆卸抽屜，其通過鎖緊螺柱與所述主筒體可拆卸連接；
16、保護支架，其與所述拆卸抽屜連接，且穿過對應位置的安裝通槽設置在所述主筒體內部，所述保護支架上設置有環形安裝槽；
17、保護鏡片，其安裝在所述環形安裝槽內，所述環形安裝槽的底面設置有直徑小于所述保護鏡片的透光孔；
18、保護壓圈，其彈性連接在所述環形安裝槽內，且將所述保護鏡片固定在所述環形安裝槽內。
19、具體地，所述上保護鏡部件、所述內保護鏡部件和所述下保護鏡部件還包括內壓彈簧密封圈，所述內壓彈簧密封圈設置在所述保護鏡片與所述環形安裝槽之間。
20、具體地，所述聚焦鏡部件包括：
21、鏡固定環，其設置在所述聚焦鏡筒內，且與所述自動調焦模塊連接；
22、聚焦鏡組，其通過鏡組鎖環固定在所述鏡固定環內，所述聚焦鏡組包括雙凸透鏡和單凹透鏡。
23、可選地，所述自動調焦模塊包括：激光測距儀、伺服電機、轉接板和鏡筒固定座，所述聚焦鏡筒的側壁設置有軸向通槽，所述鏡筒固定座穿過所述軸向通槽與所述鏡固定環固定連接，所述鏡筒固定座與所述轉接板固定連接，所述轉接板與所述伺服電機的輸出軸通過螺紋絲杠副連接；
24、所述激光測距儀用于測量激光切割頭與工件之間的距離并將測量信號傳輸給控制系統，所述控制系統根據所述測量信號控制所述伺服電機動作，調節所述聚焦鏡部件的軸向位置。
25、進一步，遠距離激光切割頭還包括熱成像部件，所述熱成像部件與所述自動調焦模塊固定連接，且用于監測所述激光切割頭的切割區域。
26、具體地，所述冷卻部件包括：
27、冷卻水進出接頭；
28、設置在所述快換接頭內且與所述冷卻水進出接頭連通的接頭冷卻水路；
29、上保護鏡冷卻進出接頭；
30、設置在所述準直筒內且與所述上保護鏡冷卻進出接頭連通的上保護鏡冷卻水路；
31、聚焦鏡冷卻水進出接頭；
32、設置在所述聚焦鏡筒內且與所述聚焦鏡冷卻水進出接頭連通的s形突出水路；
33、所述冷卻水進出接頭、所述上保護鏡冷卻進出接頭、所述聚焦鏡冷卻水進出接頭通過管路與冷水機連接，形成循環冷卻水路。
34、具體地，所述冷卻部件包括：溫控傳感器，所述聚焦鏡筒的側壁設置有溫控槽，所述溫控傳感器安裝在所述溫控槽內，所述溫控傳感器的檢測端設置在所述聚焦鏡筒內部，所述溫控傳感器的顯示端設置在所述聚焦鏡筒的外部；
35、所述溫控傳感器和循環冷卻水路相對設置在所述聚焦鏡筒的第一側板和第二側板。
36、進一步，遠距離激光切割頭還包括輔助氣體部件，所述輔助氣體部件設置在所述下保護鏡部件與所述聚焦鏡筒的出射光側之間；
37、所述輔助氣體部件包括：進氣連接塊和進氣管路，所述進氣管路設置在所述聚焦鏡筒側壁，所述進氣管路內端與所述聚焦鏡筒內部連通且將壓縮氣體導入所述下保護鏡部件的出射光側，所述進氣管路外端與所述進氣連接塊連通，所述進氣連接塊通過進氣管口與空壓機連通，所述進氣管連接塊內部設置有空氣濾芯。
38、一種遠距離激光切割頭的調焦方法，基于如上所述的一種遠距離激光切割頭，所述調焦方法包括：
39、獲取所述激光切割頭與工件的初始距離l0，按照計算聚焦鏡部件的焦點位置并調節焦點使得像距?，其中，為物距，為焦距，為像距；
40、獲取待切割工件的厚度h；
41、根據初始距離l0和厚度h，預設切割速度v、單次預定切割厚度δh；
42、若單次已切割厚度達到單次預定切割厚度，則調節像距，調節量，使得焦點位置向前進深δh。
43、獲取激光切割頭與工件的實時距離l；
44、當時，控制激光切割頭報警并停止出光；
45、當時，判定工件已被切穿，并將所述焦點位置調整至初始焦點位置。本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種遠距離激光切割頭，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的一種遠距離激光切割頭，其特征在于，所述準直筒（3）上連接有快換接頭（1），所述快換接頭（1）與所述準直筒（3）、所述準直筒（3）與所述聚焦鏡筒（4）均通過螺釘可拆卸連接，所述聚焦鏡筒（4）的出射光側連接有鏡筒保護殼（8）。
3.根據權利要求1所述的一種遠距離激光切割頭，其特征在于，所述聚焦鏡筒（4）包括：第一側板（4-3）、第二側板（11-4）、第三側板和第四側板，所述第一側板（4-3）和所述第二側板（11-4）相對設置；
4.根據權利要求3所述的一種遠距離激光切割頭，其特征在于，所述保護鏡部件包括：上保護鏡部件（2）、內保護鏡部件（6）和下保護鏡部件（7），所述上保護鏡部件（2）設置在所述準直筒（3）內，所述內保護鏡部件（6）和所述下保護鏡部件（7）設置在所述聚焦鏡筒（4）內，所述聚焦鏡部件（5）設置在所述上保護鏡部件（2）與所述內保護鏡部件（6）之間；所述準直筒（3）上設置有用于安裝所述上保護鏡部件（2）的安裝通槽；所述第四側板上設置有用于安裝所述內保護鏡部件（6）和所述
5.根據權利要求4所述的一種遠距離激光切割頭，其特征在于，所述上保護鏡部件（2）、所述內保護鏡部件（6）和所述下保護鏡部件（7）包括：
6.根據權利要求5所述的一種遠距離激光切割頭，其特征在于，所述上保護鏡部件（2）、所述內保護鏡部件（6）和所述下保護鏡部件（7）還包括內壓彈簧密封圈（7-6），所述內壓彈簧密封圈（7-6）設置在所述保護鏡片（7-4）與所述環形安裝槽之間。
7.根據權利要求1所述的一種遠距離激光切割頭，其特征在于，所述聚焦鏡部件（5）包括：
8.根據權利要求7所述的一種遠距離激光切割頭，其特征在于，所述自動調焦模塊（12）包括：激光測距儀（12-1）、伺服電機（12-2）、轉接板（12-3）和鏡筒固定座（12-4），所述聚焦鏡筒（4）的側壁設置有軸向通槽，所述鏡筒固定座（12-4）穿過所述軸向通槽與所述鏡固定環（5-1）固定連接，所述鏡筒固定座（12-4）與所述轉接板（12-3）固定連接，所述轉接板（12-3）與所述伺服電機（12-2）的輸出軸通過螺紋絲杠副連接；
9.根據權利要求1所述的一種遠距離激光切割頭，其特征在于，還包括熱成像部件（10），所述熱成像部件（10）與所述自動調焦模塊（12）固定連接，且用于監測所述激光切割頭的切割區域。
10.根據權利要求4所述的一種遠距離激光切割頭，其特征在于，所述冷卻部件（11）包括：
11.根據權利要求10所述的一種遠距離激光切割頭，其特征在于，所述冷卻部件（11）包括：溫控傳感器（4-1），所述聚焦鏡筒（4）的側壁設置有溫控槽，所述溫控傳感器（4-1）安裝在所述溫控槽內，所述溫控傳感器（4-1）的檢測端設置在所述聚焦鏡筒（4）內部，所述溫控傳感器（4-1）的顯示端設置在所述聚焦鏡筒（4）的外部；
12.根據權利要求4所述的一種遠距離激光切割頭，其特征在于，還包括輔助氣體部件（9），所述輔助氣體部件（9）設置在所述下保護鏡部件（7）與所述聚焦鏡筒（4）的出射光側之間；
13.一種遠距離激光切割頭的調焦方法，其特征在于，基于如權利要求1-12中任意一項所述的一種遠距離激光切割頭，所述調焦方法包括：
14.根據權利要求13所述的一種遠距離激光切割頭的調焦方法，其特征在于，獲取激光切割頭與工件的實時距離L；
...【技術特征摘要】
1.一種遠距離激光切割頭，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的一種遠距離激光切割頭，其特征在于，所述準直筒（3）上連接有快換接頭（1），所述快換接頭（1）與所述準直筒（3）、所述準直筒（3）與所述聚焦鏡筒（4）均通過螺釘可拆卸連接，所述聚焦鏡筒（4）的出射光側連接有鏡筒保護殼（8）。
3.根據權利要求1所述的一種遠距離激光切割頭，其特征在于，所述聚焦鏡筒（4）包括：第一側板（4-3）、第二側板（11-4）、第三側板和第四側板，所述第一側板（4-3）和所述第二側板（11-4）相對設置；
4.根據權利要求3所述的一種遠距離激光切割頭，其特征在于，所述保護鏡部件包括：上保護鏡部件（2）、內保護鏡部件（6）和下保護鏡部件（7），所述上保護鏡部件（2）設置在所述準直筒（3）內，所述內保護鏡部件（6）和所述下保護鏡部件（7）設置在所述聚焦鏡筒（4）內，所述聚焦鏡部件（5）設置在所述上保護鏡部件（2）與所述內保護鏡部件（6）之間；所述準直筒（3）上設置有用于安裝所述上保護鏡部件（2）的安裝通槽；所述第四側板上設置有用于安裝所述內保護鏡部件（6）和所述下保護鏡部件（7）的安裝通槽；
5.根據權利要求4所述的一種遠距離激光切割頭，其特征在于，所述上保護鏡部件（2）、所述內保護鏡部件（6）和所述下保護鏡部件（7）包括：
6.根據權利要求5所述的一種遠距離激光切割頭，其特征在于，所述上保護鏡部件（2）、所述內保護鏡部件（6）和所述下保護鏡部件（7）還包括內壓彈簧密封圈（7-6），所述內壓彈簧密封圈（7-6）設置在所述保護鏡片（7-4）與所述環形安裝槽之間。
7.根據權利要求1所述的一種遠距離激光切割頭，其特征在于，所述聚焦鏡部件（5）包括...
【專利技術屬性】
技術研發人員：張永領，張成田，胡冬梅，章航洲，朱偉，陳戲三，孫志軍，文小軍，蘇志勇，沈偉，
申請(專利權)人：中國核動力研究設計院，
類型：發明
國別省市：
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