[发明专利]同轴实时检测的振镜扫描激光加工方法及装置

权利要求书

1.一种同轴实时检测的振镜扫描激光加工方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：配置好波长为λ1的加工激光束L1、波长为λ2的检测激光束L2、透反镜M1和振镜扫描聚焦系统的空间方位，所述检测激光束L2与加工激光束L1垂直；λ1≠λ2；所述振镜扫描聚焦系统包括振镜系统M2和聚焦物镜M3；使得由加工用激光器输出的波长为λ1的加工激光束L1入射至与其相对45度方位设置的透反镜M1，经透反镜M1透射或反射后水平入射至振镜扫描聚焦系统，经振镜扫描聚焦系统反射后，垂直输出聚焦在工件表面；同时使得由高精度激光位移传感器输出的波长为λ2的检测激光束L2入射至与其相对45度方位设置的透反镜M1，经透反镜M1反射或透射后水平入射至振镜扫描聚焦系统，经振镜扫描聚焦系统反射后，垂直输出聚焦在工件表面；经透反镜M1透射或反射的加工激光束L1与经透反镜M1反射或透射的检测激光束L2同轴；

步骤2：将振镜系统M2的振镜扫描加工焦平面作为基准面，以基准面作为XOY平面，依右手螺旋法则建立XYZ三维直角坐标系；

对工件进行高度标定，通过高精度激光位移传感器获得工件表面振镜扫描加工范围内任意k个位置点的空间数据P_i(Xi,Y_i,Z_i)，i＝1～k；其中，X_i,Y_i表示工件表面上的第i个点的位置信息，Z_i表示第i个点的高度信息；

步骤3：同时打开加工激光束L1和检测激光束L2，按照预设的激光加工工艺参数和路径进行激光加工，当加工位置到达步骤2中的某个P_i(X_i,Y_i,Z_i)时，读取高精度激光位移传感器的读数Z_i'，计算ΔZ＝Z_i－Z_i'，可知当前激光加工所产生的加工深度ΔZ；

步骤4：判断ΔZ是否满足加工要求，若不满足，则实时优化调整激光加工的工艺参数，跳转至步骤3继续进行加工；若满足加工要求，进入步骤5；

步骤5：判断是否需要多遍加工，若需要，则重复执行步骤2至步骤4，直至加工完成；否则，本方法结束。

2.根据权利要求1所述的一种同轴实时检测的振镜扫描激光加工方法，其特征在于，在步骤3的激光加工过程中，还可以动态调节振镜系统M2与工件之间的Z向距离，使得加工激光束L1和检测激光束L2保持聚焦在工件表面，设调节量为ΔZ”，那么ΔZ＝Z_i－Z_i'+ΔZ”。

3.根据权利要求1所述的一种同轴实时检测的振镜扫描激光加工方法，其特征在于，加工完成后，再执行一次步骤2，即可获得加工表面轮廓信息，用于检测评估加工表面质量是否达标。

4.一种同轴实时检测的振镜扫描激光加工装置，其特征在于，包括激光器、高精度激光位移传感器、透反镜M1和振镜扫描聚焦系统，所述激光器输出波长为λ1的加工激光束L1，所述激光位移传感器输出波长为λ2的检测激光束L2，要求λ1≠λ2；所述加工激光束L1与检测激光束L2相互垂直；所述透反镜M1要求可以透射波长为λ1的激光，同时可以反射波长为λ2的激光；或者所述透反镜M1可以反射波长为λ1的激光，同时可以透射波长为λ2的激光；所述振镜扫描聚焦系统包括振镜系统M2和聚焦物镜M3；

波长为λ1的加工激光束L1入射至与其相对45度方位设置的透反镜M1，经透反镜M1透射或反射后水平入射至振镜扫描聚焦系统，经振镜扫描聚焦系统的反射，垂直聚焦在工件表面；

波长为λ2的检测激光束L2入射至与其相对45度方位设置的透反镜M1，经透反镜M1反射或透射后水平入射至振镜扫描聚焦系统，经振镜扫描聚焦系统的反射，垂直聚焦在工件表面；

经透反镜M1透射或反射后的加工激光束L1与经透反镜M1反射或透射后的检测激光束L2同轴。

5.根据权利要求4所述的同轴实时检测的振镜扫描激光加工装置，其特征在于，所述振镜系统M2是一维振镜系统或者二维振镜系统，要求其表面镀有对波长为λ1、λ2均全反射的光学全反膜。