[发明专利]一种激光光束控制装置及其控制方法

权利要求书

1.一种激光光束控制装置，其特征在于包括：

振镜组，包括X轴振镜和Y轴振镜；

平面反射镜，与振镜组输出的激光光束的光心轴成α角设置，0°α90°，所述平面反射镜用于对激光光束进行全反射并允许其他波长光线透过；

光学成像设备，设置在平面反射镜远离振镜组的一侧，所述光学成像设备与经平面反射镜反射的激光光束的光心轴同轴设置；

激光转头箱，所述激光转头箱是一个封闭的箱体，所述激光转头箱的一侧设置有供振镜组输出的激光光束进入的孔，所述激光转头箱的前端嵌设有激光作业面；

所述平面反射镜和所述光学成像设备设置在激光转头箱内；所述激光转头箱连同内部的光学成像设备、平面反射镜和激光作业面一起，可绕从振镜组输出的激光光束的光心轴旋转。

2.如权利要求1所述的激光光束控制装置，其特征在于：

在所述振镜组和所述平面反射镜之间设置有聚焦场镜。

3.如权利要求1所述的激光光束控制装置，其特征在于：

在所述激光转头箱外侧与所述振镜组输出的激光光束的光心轴同轴的位置安装一个旋转电机，所述旋转电机设置在所述激光转头箱远离所述振镜组的一侧；所述旋转电机用于控制所述激光转头箱连同内部的所述光学成像设备、所述平面反射镜及所述激光作业面同时进行360度旋转。

4.如权利要求1所述的激光光束控制装置，其特征在于：

所述箱体内部围绕所述激光作业面设置有遮光罩，并在所述激光作业面的四周设置有环状照明光源。

5.如权利要求4所述的激光光束控制装置，其特征在于：

所述激光转头箱包括光学器件容纳区和作业区，所述光学成像设备、所述平面反射镜和所述环状照明光源设置在箱体内部的光学器件容纳区；在作业区远离光学器件容纳区的一侧端面设置所述激光作业面，所述环状照明光源设置在所述光学器件容纳区和所述作业区相接的位置。

6.如权利要求1所述的激光光束控制装置，其特征在于：

所述平面反射镜与所述振镜组输出的激光光束的光心轴的夹角可调，旋转所述激光转头箱使所述光学成像设备与经平面反射镜反射的激光光束的光心轴同轴。

7.一种激光光束控制方法，基于如权利要求1所述的激光光束控制装置实现，其特征在于包括如下步骤：通过在振镜组的下游设置平面反射镜，并使平面反射镜与振镜组输出的激光光束的光心轴成角度设置，改变了激光光束的传输方向，同时，在平面反射镜远离振镜组的一侧设置光学成像设备，对激光作业面进行同轴观测；所述平面反射镜和所述光学成像设备设置在激光转头箱内；驱动所述激光转头箱绕所述振镜组输出的激光光束的主光轴旋转，使得激光转头箱连同内部的光学成像设备、平面反射镜及激光作业面同时进行360度旋转。

8.如权利要求7所述的激光光束控制方法，其特征在于还包括如下步骤：

所述光学成像设备包括CCD成像传感器和CCD镜头；假设CCD的靶面尺寸为宽a，高b；CCD的靶面尺寸、CCD镜头与激光作业面的距离h、CCD焦距f和CCD视野范围存在以下关系：

其中CCD视野长度x算法为：

f/a=h/x；

CCD视野宽度y算法为：

f/b=h/y；

根据激光作业范围尺寸，调节CCD焦距f或CCD镜头与激光作业面的距离h，使激光作业范围与CCD视野范围重合。

9.如权利要求7所述的激光光束控制方法，其特征在于还包括如下步骤：

以经过平面反射镜反射的激光光束的主光轴与激光作业面的交点作为原点，在激光作业面建立平面直角坐标系，作为CCD视野平面坐标系；

在平面反射镜同光学成像设备整体绕振镜组输出的激光光束的光心轴旋转θ角之后，θ的取值范围为0～360度，通过如下公式对CCD视野平面坐标系内的坐标和激光作业面内的坐标进行变换：

x´=xcosθ+ysinθ；

y´=ycosθ-xsinθ；

其中，（x,y）为目标点位于CCD视野平面坐标系内当前直角坐标系内的坐标，（x´,y´）为该目标点位于激光作业平面直角坐标系内的坐标；

通过确定目标点在CCD视野平面坐标系内的坐标(x,y)，计算该目标点在激光作业平面直角坐标系内的坐标（x´,y´），并对X轴振镜和Y轴振镜的旋转角度进行控制。