(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211068372.9 (22)申请日 2022.09.02 (71)申请人 哈尔滨工业大 学 地址 150001 黑龙江省哈尔滨市南岗区西 大直街92号 (72)发明人 陈明君　李天元　张天浩　赵林杰　 程健　尹朝阳　吴春亚　刘赫男　 于天宇　 (74)专利代理 机构 黑龙江立超同创知识产权代 理有限责任公司 23217 专利代理师 杨立超 (51)Int.Cl. G01N 21/84(2006.01) G01N 21/88(2006.01) G01N 21/95(2006.01)G01N 21/01(2006.01) (54)发明名称 一种熔石英元件表面损伤发起与损伤增长 自动评价装置与方法 (57)摘要 本发明提供了一种熔石英元件表面损伤发 起与损伤增长自动评价装置和方法， 涉及光学元 件技术领域， 为解决现有技术在激光损伤阈值以 及损伤增长测试过程中， 需要频繁地装夹和拆卸 熔石英元件对损伤进行检测， 不但检测 效率低， 且重复安装 元件的将导致误差的问题。 该装置包 括： X轴运动模组、 Y轴运动模组、 光学元件夹具 组、 相机及光源组和基座； X轴运动模组安装在基 座上， Y轴运动模组垂直安装于X轴运动模组上， 光学元件夹具组安装于Y轴运动模组上， 相机及 光源组的相机和背光源安装于X轴运动模组的相 对两侧， 相机、 环形光源与背光源位于同一轴线 上。 本发明可 实现熔石英元件表 面损伤发起与损 伤增长评价全流 程自动化， 具有较高的准确度。 权利要求书4页 说明书9页 附图3页 CN 115326804 A 2022.11.11 CN 115326804 A 1.一种熔石英元件表面损伤发起与损伤增长自动评价装置， 所述装置设置于激光器的 前端， 与激光器配合使用， 其特征在于它包括： X轴运动模组(6)、 Y轴运动模组(7)、 光学元件 夹具组(4)、 相机及光源组和基座； 所述X轴运动模 组(6)安装在基座上表面， 所述X轴运动模组(6)包括： X轴直线电机(2)、 X轴运动拖板拖链和X/Y轴转接板， 所述X轴直线电机(2)驱动X轴运动拖链和X/Y轴转接板沿 X轴方向运动， X轴方向为 一个水平方向； 所述Y轴运动模组(7)垂直安装于X/Y轴转接板上， 通过X轴运动模 组(6)的驱动可实现Y 轴运动模组(7)沿X方向的直线运动， 所述Y轴运动模组(7)包括： Y轴直线电机(8)和Y轴承载 平台， 所述Y轴直线电机(8)驱动Y轴承载平台沿Y轴方向运动， Y轴方向为竖直方向； 所述光学元件夹具组(4)安装于Y轴承载平台上， 通过Y轴运动模组(7)的驱动可实现光 学元件夹具组(4)沿Y方向的直线运动， 所述光学元件夹具组(4)与所述X轴和 Y轴方向所在 平面平行； 所述光学元件夹具组(4)包括光学元件固定座(4 ‑4)、 光学元件保护板以及光学元件夹 具移动盖板(4 ‑8)， 所述光学元件固定座(4 ‑4)设有L型凸台， 所述L型凸台形成的空间用于 放置光学元件， 所述光学元件固定座(4 ‑4)开设有激光照射口， 所述激光照射口尺 寸小于光 学元件尺寸； 所述光学元件夹具移动盖板(4 ‑8)与所述光学元件固定座(4 ‑4)的L型凸台相 适应， 所述光学元件夹具移动盖板(4 ‑8)与所述光学元件固定座(4 ‑4)通过多个可调节弹性 件连接； 所述光学元件保护板包括光学元件保护板一(4 ‑6)和光学元件保护板二(4 ‑5)， 所 述光学元件保护板一(4 ‑6)设置于光学元件固定座(4 ‑4)及其L型凸台靠近光学元件的一 侧， 所述光学元件保护板二(4 ‑5)设置于光学元件夹具移动盖板(4 ‑8)的边缘处， 且所述光 学元件保护板二(4 ‑5)设有凸台， 所述凸台可随所述光学元件夹具移动盖板(4 ‑8)的带动对 光学元件进行固定； 所述 光学元件保护板为 柔性板； 所述相机及光源 组包括相机(11)、 环形光源(9)、 同轴光源(10)和背光源(1)， 所述环形 光源(9)安装于相机镜头处并环设于镜头外壁， 所述同轴光源(10)安装于相机镜头下方， 所 述相机(11)与背光源(1)均安装于基座上表面并位于X轴 运动模组(6)的相对两侧， 且所述 相机(11)、 环形光源(9)与背光源(1)位于同一轴线上； 所述装置还包括控制系统， 所述控制系统包括X轴运动模块、 Y轴运动模块、 相机及光源 模块、 图像处 理模块和激光器控制模块； 所述X轴运动模块用于控制X轴直线电机(2)的启停、 驱动方向和 驱动速度； 所述Y轴运 动模块用于控制Y轴直线电机(8)的启停， 驱动方向和驱动速度； 所述相机及光源模块用于 控制相机(11)的启停、 图像采集、 图像保存及参数设置， 及各光源的启停和参数设置； 图像 处理模块用于对相机(11)采集图像的优化处理； 所述激光器控制模块用于控制激光器的启 停、 参数设置及控制激光的发射。 2.根据权利要求1所述的一种熔石英元件表面损伤发起与损伤增长自动评价装置， 其 特征在于所述可调节弹性件的设置数量为3个， 分别设置于光学元件夹具移动盖板(4 ‑8)的 两端部和中部 。 3.根据权利要求2所述的一种熔石英元件表面损伤发起与损伤增长自动评价装置， 其 特征在于所述可调节弹性件包括弹簧(4 ‑1)和螺纹件(4 ‑2)， 所述弹簧(4 ‑1)设于所述光学 元件固定座(4 ‑4)和光学元件夹具移动盖板(4 ‑8)之间， 所述螺纹件(4 ‑2)包括杆件和限位权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 115326804 A 2帽， 所述杆件的一端与限位帽连接， 所述杆件的另一端设有螺纹， 所述光学元件固定座(4 ‑ 4)设有与杆件螺纹相适应的螺纹孔， 所述光学元件夹具移动盖板(4 ‑8)设有与所述杆件相 适应的通孔， 所述螺纹件(4 ‑2)从光学元件夹具移动盖板(4 ‑8)外侧依次穿过所述通孔和弹 簧(4‑1)与所述螺孔纹连接， 通过旋转螺纹件(4 ‑2)可调节光学元件夹具移动盖板(4 ‑8)向 光学元件固定座(4 ‑4)方向移动， 或者调节 光学元件夹具移动盖板(4 ‑8)向远离光学元件固 定座(4‑4)方向移动， 也可通过旋转各螺纹件(4 ‑2)至不同的位置对光学元件的角度进行调 节。 4.根据权利要求1所述的一种熔石英元件表面损伤发起与损伤增长自动评价装置， 其 特征在于所述 光学元件保护板由聚四氟乙烯制成。 5.根据权利要求1所述的一种熔石英元件表面损伤发起与损伤增长自动评价装置， 其 特征在于所述装置的X轴运动模组(6)和 Y轴运动模组(7)装配前需根据需求计算各部件所 需的性能参数， 以选择合 适的部件， 针对电机需要计算电机转矩， 计算方法为： 式中， T——负载匀速运动所需的转矩(N ·m)； F——载荷(N)； v——负载速度(m/s)； n——电机转速(r/mi n)。 电机最大启动转矩的计算方法为： TMax＝Ta+TK+Tt                      (2) 式中， TMax——负载达 到指定速度所需的转矩(N ·m)； Ta——电机启动所需的加速力矩(N ·m)； TK——运动模组的最大启动扭矩(N ·m)； Tt——电机克服切向力的转矩(N ·m)； Jm——负载的等效转动惯量(kg ·m2)； m——负载的质量(kg)； Jz——电机转子的转动惯量(kg ·m2)； n——电机转速(r/mi n)； t——电机到达给定速度所需的时间(s)； Ft——启动时所需克服的切向力(N)； s——滚珠丝杠导 程(m)。 6.根据权利要求5所述的一种熔石英元件表面损伤发起与损伤增长自动评价装置， 其 特征在于所述X轴运动模组(6)和Y轴运动模组(7)还包括线性滑轨和滚珠丝杠， 其中线性滑权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 115326804 A 3