[发明专利]一种基于低频斩波反射镜脉冲复合焊接光学系统

权利要求书

1.一种基于低频斩波反射镜脉冲复合焊接光学系统，其特征在于：包括消像差准直镜组(2)、低频斩波反射镜(3)、第一反射镜(5)、第二反射镜(8)、第三反射镜(9)、第四反射镜(10)、第一消像差聚焦镜组(6)及第二消像差聚焦镜组(11)；所述消像差准直镜组(2)、第一反射镜(5)、第二反射镜(8)、第三反射镜(9)、第四反射镜(10)、第一消像差聚焦镜组(6)及第二消像差聚焦镜组(11)均为圆柱状，石英材料；所述低频斩波反射镜(3)为等角多扇形柱状，轻质铝合金材料；所述低频斩波反射镜(3)、第一反射镜(5)、第二反射镜(8)、第三反射镜(9)、第四反射镜(10)均为45°反射角，反射镜面均为平面；所述低频斩波反射镜(3)为1：1占空比3倍频反射镜，垂直于镜面方向上有3个对称面，各对称面形成的中心对称轴为低频斩波反射镜转轴(4)；所述第四反射镜(10)与第二消像差聚焦镜组(11)共同转轴为入射到第四反射镜(10)的光束中心轴，转轴经过第四反射镜(10)反射镜面中心；所述低频斩波反射镜(3)反射镜面、第一反射镜(5)镜面平行，且与第一消像差聚焦镜组(6)构成主光路，低频斩波反射镜(3)漏光区域、第二反射镜(8)、第三反射镜(9)、第四反射镜(10)以及第二消像差聚焦镜组(11)构成副光路；所述低频斩波反射镜(3)反射光束、第二反射镜(8)反射光束方向相互垂直；所述主光路第一消像差聚焦镜组(6)与第二消像差聚焦镜组(11)中心轴共面。

2.根据权利要求1所述的一种基于低频斩波反射镜脉冲复合焊接光学系统，其特征在于：所述副光路末端的第四反射镜(10)与第二消像差聚焦镜组(11)构成的光路方向相较于主光路方向夹角可调，且所述第二消像差聚焦镜组(11)沿对应光轴移动，落在焊缝表面主光路光斑与副光路光斑中心连线在焊缝方向上，两光斑中心距离可调且前后可交换，副光路在焊缝表面的光斑大小可调；所述低频斩波反射镜(3)转速可调，相应主光路、副光路脉冲频率可调。

3.根据权利要求1所述的一种基于低频斩波反射镜脉冲复合焊接光学系统，其特征在于：所述消像差准直镜组(2)、第一消像差聚焦镜组(6)以及第二消像差聚焦镜组(11)可替换为消像差非球面镜。

4.实现权利要求1所述的一种基于低频斩波反射镜脉冲复合焊接光学系统的使用方法，其特征在于：其使用方法包括以下步骤：

A、在高功率光纤激光器出光点入射下，发散光束经过消像差准直镜组准直，准直光束入射到低频斩波反射镜表面，同时低频斩波反射镜经过转轴进行旋转，低频斩波反射镜表面会出现1：1占空比下的光束完全漏光、部分漏光与部分反光、完全反光交替性规则过程；

B、当低频斩波反射镜在时域上实现完全漏光时，主光路无光，经过消像差准直镜组准直的光束自低频斩波反射镜漏光后入射到第二反射镜上，逐一经由第二反射镜、第三反射镜以及第四反射镜反射后，由第二消像差聚焦镜组聚焦，斜入射到焊缝表面；

C、当低频斩波反射镜在时域上实现部分漏光与部分反光时，副光路上遵从完全漏光时描述，主光路上则是经由低频斩波反射镜反射的准直光束，再由第一反射镜反射，反射光束由第一消像差聚焦镜组聚焦，聚焦光束垂直或近似垂直落在焊接件表面的焊缝上；

D、当低频斩波反射镜在时域上实现完全反光时，副光路无光，主光路上光束传输行为参照部分漏光与部分反光下主光路的传输行为；在低频斩波反射镜连续匀速绕转轴旋转下，整个光束传输行为出现上述交替变化过程，实现了主光路与副光路的脉冲变换。