[实用新型]用于激光微孔加工的光束扫描系统

说明书

本实用新型涉及一种用于激光微孔加工的光束扫描系统，该光束扫描系统包括：第一二维光束反射模块，第二二维光束反射模块，第一二维光束反射模块驱动控制模块，第二二维光束反射模块驱动控制模块，协同控制模块，被配置成控制第一二维光束反射模块驱动控制模块、第二二维光束反射模块驱动控制模块分别驱动第一二维光束反射模块、第二二维光束反射模块按照预设的扫描轨迹进行运动，使得入射的激光光束依次通过第一二维光束反射模块、第二二维光束反射模块、聚焦系统后对XY二维平面进行微孔加工，本光束扫描系统可大幅度提升现有光束扫描模块的加工效率，加工精度，稳定性以及设备寿命。

技术领域

本实用新型涉及激光加工领域，具体而言，涉及一种用于激光微孔加工的光束扫描系统。

背景技术

超快激光一般是指脉冲宽度短于10ps的激光，激光的脉冲极窄，能量密度极高，与材料的作用时间极短，会产生与常规激光加工完全不同的机理，能够实现亚微米与纳米制造、超高精度制造和全材料制造。超快激光提供了前所未有的极端制造与精密制造效果，极大拓展了激光加工的潜力与应用范围。与传统加工方式相比，将超快激光应用于微小孔加工领域，对加工材料无选择性，可以大幅提高加工精度，且由于超快激光的“冷”加工机理，使得加工过程对材料表面不会产生热影响，无重铸层。

现有的超快激光微孔加工设备，主要采用光楔式，反射式以及机床复合式加工，通过控制超快激光在材料表面的作用位置以及入射角度配合Z向进给，最终实现了锥度可控，大深径比微小孔加工。激光束可以聚焦到很小的尺寸，因此特别适用于精密微加工领域。与传统加工方式相比，激光精密微加工具有如下优点：被加工材料可选择范围广，加工精度高，加工质量好，热变形小，切割缝细，切割表面光滑，节省材料。总的来说，激光精密加工技术具有传统加工无法比拟的优越性，其前景十分广阔。

当前常见的应用于激光微孔精密加工的光束扫描方式按原理分主要有：光楔折射式以及镜片反射式。光楔式按构成方式主要有四光楔、三光楔以及二光楔几种模式。反射式按构成方式主要有振镜、PZT偏摆镜、快反镜、MEMS摆镜等。对于光楔式光束扫描模块，其主要原理是通过控制多个光楔之间实时同步相位关系，结合相关光学折射原理，实现对光束扫描位置与光束入射角度控制，最终实现了微小孔加工。光楔式光束扫描模块主要技术缺陷：

1.扫描速度慢；现有的光楔式光束扫描系统，主要利用电机拖动光楔旋转，实现光束扫描，受制于结构光楔式扫描模块扫描速度也相对较慢，最终影响了微小孔加工效率，且随着更高功率、更大重频的激光器的应用，光楔式光束扫描模块将不能充分发挥昂贵激光器的加工能力。

2.结构复杂；光楔式光束扫描模块，通过控制多个光楔的实时同步运动来实现微小孔加工，结构较为复杂。且加工精度与多个光楔的实时控制精度由很大关系。由于电机控制系统本身存在一定的动态误差，且随着电机运行速度的提升，控制难度增加，动态误差有放大趋势，因此目前采用光楔式光束扫描装置对于更高精度的加工要求，目前很难达到，并且增加了制造以及维护的难度。

3.不易应对异型孔加工；受制于光楔式光束扫描模块的光学原理，整个系统较难实现异型孔加工，但圆孔加工的稳定性较好。

反射式光束扫描系统，其实现方法在特殊驱动装置下控制反射镜的姿态角度，从而控制光束的指向。此方法的缺点在于受环境影响较大，系统误差会被放大，且需要矫正机构以及扫描形状校正补偿，并且一般情况下难以实现锥度控制。优点则是扫描速度高、体积小而轻、结构简单等。

实用新型内容

本实用新型实施例提供了一种用于激光微孔加工的光束扫描系统，包括发射激光束的激光器，还包括：

第一二维光束反射模块，用于对入射的激光光束进行反射扫描；

第二二维光束反射模块，用于对由所述第一二维光束反射模块反射出的激光光束进行反射扫描；

第一二维光束反射模块驱动控制模块，被配置成驱动所述第一二维光束反射模块；