[发明专利]一种旋转光束模块组激光运动轨迹控制系统

说明书

技术领域

本发明属于激光加工领域，特别是激光铣削、切割和钻孔等领域。

背景技术

旋转光束激光钻孔技术   为了进行螺旋式打孔，使用旋转楔形棱镜或者离轴旋转透镜等构成光束旋转器，实现激光光束的旋转，它可以被安装到一个空心轴传动高速电动机上。激光束被严格的调整，高速旋转的光束经过光学聚焦系统，激光焦点会在工件表面旋转，从而加工出所需要的结果，工件固定在二维移动平台，就可以实现大幅面的激光加工。但是这种激光旋转模块本身只能够使得激光在一个圆柱面内或者圆锥面内旋转，不能够在圆柱环内或者圆锥环体内填充旋转，实际上就在一些加工中受到很大限制，需要结合振镜的控制（专利申请号：201010183539.7）或者平台运动辅助实现，工作量很大且加工效果难以控制。

发明内容

本发明的目的在于，把两个或者两个以上的激光光束旋转模块串联起来，使得激光光束在圆柱环内或者圆锥环内进行填充运动，后面配置振镜扫描聚焦系统或者静态聚焦平台运动系统或者振镜扫描聚焦平台运动系统，实现一种全新的加工方式。具体技术方案为：一种旋转光束模块组激光运动轨迹控制系统，包括入射光、两个或者两个以上串联起来的旋转光束模块以及配置其后面的激光聚焦系统，所述激光聚焦系统包括振镜扫描聚焦系统或者静态聚焦平台运动系统或者振镜扫描聚焦平台运动系统等；

所述旋转光束模块各自独立旋转，旋转光束模块的输出光束的光轴沿着入射光的光轴进行公转；后一旋转光束模块的输出光束的光轴沿着前一旋转光束模块的输出的光束的光轴进行公转，并且还沿着公转轨迹进行自转；

所述入射光经所述旋转光束模块后，再经所述激光聚焦系统，其聚焦焦点的填充运动累积叠加后的轨迹横截面为实心圆或者圆环，实现其聚焦的光束焦点在工件表面反复扫描形成实心圆或者圆环的扫描轨迹；

所述激光聚焦系统包括振镜扫描聚焦系统或者静态聚焦平台运动系统或者振镜扫描聚焦平台运动系统等。

优选的，所述旋转光束模块的旋转平面与其光束传输方向垂直。

优选的，所述旋转光束模块由皮带传动。

优选的，所述旋转光束模块由空心马达驱动。

优选的，所述旋转光束模块中包括倾斜设置的平板光学元件。

优选的，所述旋转光束模块中包括两块对放设置的光楔组合。

本发明的目的是这样实现的：激光光束经过第一旋转光束装置，在第一旋转光束装置旋转作用下，激光光束将扫描形成圆柱面；该旋转光束向前传播，入射第二旋转光束装置，在第二旋转光束装置旋转作用下，激光光束在圆柱环内或者圆锥环内进行填充运动，其具体旋转轨迹与第一旋转光束装置和第二旋转光束装置的具体转速和旋转半径有关，可以根据具体需要，具体选择第一旋转光束装置和第二旋转光束装置的旋转半径和旋转速度以及旋转光束装置的串联个数，就可以得到合适的激光空间填充运动轨迹。出射激光光束的运动可以分解为自转和公转，自转（转速、旋转半径）由第一旋转光束装置决定，公转（转速、旋转半径）由第二旋转光束装置决定，该运动光束经过平场聚焦镜头聚焦，或者经过静态聚焦镜，焦点的运动轨迹与出射激光光轴轨迹一致，从而实现激光加工目的。以此类推，如果需要实现更为复杂的运动轨迹，可以采用多个旋转光束装置串联实现。

旋转光束装置，可以由旋转楔形棱镜或者棱镜组合，或者离轴旋转透镜，或者倾斜旋转透镜或者倾斜平板光学模块等形式构成。

应用本发明的技术方案，与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：

（1）本发明提出将两个或者两个以上的旋转光束模块进行串联，可以很轻松的实现激光圆环填充加工，对于脆硬材料的钻孔非常有利，能够形成比较宽的切缝，便于切割缝隙里面的熔渣喷出来，且孔型极好，边缘质量高。

（2）本发明提出将两个或者两个以上的旋转光束模块进行串联，可以很轻松的实现实心圆填充加工，用高斯光束实现平顶光束的加工效果，同时保留了高斯分布光强的激光加工效果且高斯光束长焦深的特点，这非常适合于盲孔钻孔。

（3）本发明提出将两个或者两个以上的旋转光束模块进行串联，在将旋转光束模块锁定时候，激光设备可以恢复窄线宽激光微加工，增大了同一台激光微加工的应用范围。

附图说明

图1为实施例1不锈钢薄板钻孔的装置结构示意图；

图2 为实施例2陶瓷盲孔钻孔的装置结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

实施例1：