[发明专利]一种多光束耦合光斑的激光冲击强化装置及方法

权利要求书

1.一种多光束耦合光斑的激光冲击强化装置，其特征在于，自上而下依次包括：激光阵列组件、光束组合组件和聚焦组件；

所述激光阵列组件包括：主壳体(1)和多个激光头(2)；多个所述激光头数量为N，N≥3；

其中，所述激光头的布置方式为A方式或B方式；

A方式：N-1个所述激光头(2)呈环形均匀安装于所述主壳体(1)的顶部，一个所述激光头(2)安装在所述环形的圆心位置；B方式：N个所述激光头(2)呈环形均匀安装于所述主壳体(1)的顶部；

所述光束组合组件安装在所述主壳体(1)内部；所述聚焦组件位于所述光束组合组件下方，且与所述环形的圆心处于同一轴心线上；

呈环形均匀安装于所述主壳体(1)顶部的所述激光头(2)发射的激光光束经所述光束组合组件反射后，由所述聚焦组件输出；安装在所述环形圆心位置的所述激光头(2)发射的激光光束直接由所述聚焦组件输出；

所述多光束耦合光斑的激光冲击强化装置，实现激光冲击强化，包括步骤：

S1、根据待冲击强化零件的结构，确定耦合光斑的形状和尺寸；

S2、依据耦合光斑的形状，确定开启相应位置的激光头；

S3、依据耦合光斑的尺寸，计算各光斑圆心至焦点的距离L；

S4、依据各光斑圆心至焦点的距离L＝f·tan2α，计算各光斑对应的光束组合组件的偏转角度α；

S5、依据各光斑对应的光束组合组件的偏转角度α进行调节，获得具有相应形状特征的耦合光斑；

S6、若改变耦合光斑的搭接率，可重新计算各光斑圆心至焦点的距离L，重复步骤S3、S4和S5，获得相应的耦合光斑。

2.如权利要求1所述的一种多光束耦合光斑的激光冲击强化装置，其特征在于，所述激光头的布置为A方式时，所述光束组合组件包括：镜架(3)、N-1个反射镜单元(4)及N-1个驱动机构(5)；所述镜架(3)及驱动机构(5)固定安装于所述主壳体(1)上；

所述反射镜单元(4)包括第一反射镜(41)和第二反射镜(42)，所述第一反射镜(41)分别安装在相对应的所述驱动机构(5)上；所述第二反射镜(42)与第一反射镜(41)一一对应，且所述第二反射镜(42)安装在所述镜架(3)上；

N-1个所述第一反射镜(41)与N-1个所述激光头(2)分别一一对应；N-1个所述激光头(2)发射的激光光束入射到相对应的所述第一反射镜(41)上，并反射到相对应的第二反射镜(42)上。

3.如权利要求1所述的一种多光束耦合光斑的激光冲击强化装置，其特征在于，所述激光头的布置为B方式时，所述光束组合组件包括：镜架(3)、N个反射镜单元(4)及N个驱动机构(5)；所述镜架(3)及驱动机构(5)固定安装于所述主壳体(1)上；

所述反射镜单元(4)包括第一反射镜(41)和第二反射镜(42)，所述第一反射镜(41)分别安装在相对应的所述驱动机构(5)上；所述第二反射镜(42)与第一反射镜(41)一一对应，且所述第二反射镜(42)安装在所述镜架(3)上；

N个所述第一反射镜(41)与N个所述激光头(2)分别一一对应；N个所述激光头(2)发射的激光光束入射到相对应的所述第一反射镜(41)上，并反射到相对应的第二反射镜(42)上。

4.如权利要求2或3所述的一种多光束耦合光斑的激光冲击强化装置，其特征在于，所述驱动机构(5)包括驱动电机(51)和输出轴(52)，所述驱动电机(51)通过所述输出轴(52)驱动所述第一反射镜(41)转动。

5.如权利要求4所述的一种多光束耦合光斑的激光冲击强化装置，其特征在于，所述第一反射镜(41)与水平面呈45°角安装于所述输出轴(52)上。

6.如权利要求5所述的一种多光束耦合光斑的激光冲击强化装置，其特征在于，所述第一反射镜(41)的偏转角度范围为0～5°，所述第一反射镜(41)在与竖直平面呈45°～50°角度范围内调节。

7.如权利要求2或3所述的一种多光束耦合光斑的激光冲击强化装置，其特征在于，所述第二反射镜(42)与水平面呈45°角安装于所述镜架(3)上。