[发明专利]一种激光光斑三维轨迹动态控制的厚材切割方法及其系统

权利要求书

1.一种激光光斑三维轨迹动态控制的厚材切割方法，包括发射出激光的激光器，利用准直透镜对激光束做准直配光，利用反射镜改变准直激光束的光路，利用聚焦镜组件对准直激光束进行聚焦，经过聚焦的激光射至待切割的厚材上，控制激光的焦点光斑落在待切割的厚材内，沿预定的切割轨迹移动激光切割的焦点光斑，完成对厚材的切割；其特征在于，

该厚材切割方法，在切割过程中，控制焦点光斑在切割轨迹上做高频振动，高频频率为1.5kHz～4kHz。

2.根据权利要求1所述的厚材切割方法，其特征在于，通过以下方法实现焦点光斑在Z轴方向的高频振动，利用压电元件驱动聚焦镜组件沿光轴方向振动。

3.根据权利要求1所述的厚材切割方法，其特征在于，通过以下方法实现焦点光斑在Z轴方向的高频振动，利用电机驱动摆臂，摆臂驱动聚焦镜组件沿光轴方向往复摆动。

4.根据权利要求1所述的厚材切割方法，其特征在于，通过以下方法实现焦点光斑在Z轴方向的高频振动，所述反射镜采用变曲率反射镜，通过控制变曲率反射镜的曲率变化，控制激光束的发散角大小发生往复变化，从而控制经过聚焦镜组件后的焦点光斑在Z轴上的振动变化。

5.根据权利要求1至4任一项所述的厚材切割方法，其特征在于，通过以下方法实现焦点光斑在X/Y轴方向的高频振动，利用电机驱动若干反射镜绕转轴方向往复摆角。

6.根据权利要求5所述的厚材切割方法，其特征在于，至少两个反射镜被控制做往复摆角，反射镜的转动轴向相互垂直。

7.根据权利要求5所述的厚材切割方法，其特征在于，位于反射镜的光路后方设有像差补偿镜。

8.根据权利要求5所述的厚材切割方法，其特征在于，X/Y轴方向振动的幅度为±800μm，Z轴方向振动的幅度为±10mm。

9.根据权利要求8所述的厚材切割方法，其特征在于，所述焦点光斑的振动轨迹为：

t＝[0,4*pi]；

x＝r*cos(t)；

y＝r*sin(t)；

z＝t*2；

其中，x、y、z为三维坐标，t为参数方程驱动参数，r为常数，r的取值范围为根据X/Y轴方向振动的幅度为半径设置的±800μm；

或为：

t＝[0,10*pi]；

x＝a*sin(t)+b*t*cos(t)；

y＝c*cos(t)-d*t*sin(t)；

z＝t；

其中，x、y、z为三维坐标，t为参数方程驱动参数，a、b、c、d为常数，各自取值范围为根据X/Y轴方向振动的幅度为半径设置的±800μm，实现最大振幅到最小振幅变化；

或为：

t＝[0,4*pi]；

x＝a*cos(t)；

y＝b*sin(t)；

z＝t*2；

其中，x、y、z为三维坐标，t为参数方程驱动参数，a、b为常数，其中a≠b，各自取值范围为根据X/Y轴方向振动的幅度为半径设置的±800μm，实现椭圆螺旋线的长短轴设置。

10.一种利用激光切割厚材的系统，其特征在于，使用了如权利要求1至9任一项的厚材切割方法。