[发明专利]一种自适应的分布式激光冲击强化加工系统与方法

权利要求书

1.一种自适应的分布式激光冲击强化加工系统，其特征在于，所述系统包括大能量激光器、偏振调节单元、第一分布式分束单元、第二分布式分束单元、聚焦光学单元及精调单元；

所述大能量激光器用于发射原始激光；所述原始激光的原始大光斑的圆形冲击面均分为a个区域，所述a大于或等于2；

所述偏振调节单元、所述第一分布式分束单元、所述第二分布式分束单元及所述聚焦光学单元沿所述原始激光传输方向依次设置；

所述偏振调节单元用于将所述原始激光处理为偏振激光并输出，所述偏振激光包括偏振态与所述原始激光平行的激光及偏振态与所述原始激光垂直的激光，偏振态与所述原始激光垂直的激光占所述偏振激光能量的0.5%-2%；

所述第一分布式分束单元用于将所述偏振激光分割为传输方向互相平行的a束激光，a束激光对应在a个所述区域内传输；

所述第二分布式分束单元用于将每个所述区域内的激光再次分割为传输方向互相平行的a束激光，至此得到a*a束激光；

所述精调单元包括偏振分光片，所述偏振分光片设置在所述第二分布式分束单元与所述聚焦光学单元之间，用于透射a*a束激光中偏振态与所述原始激光平行的透射激光；

所述聚焦光学单元用于将所述透射激光聚焦为a*a个互相有重叠的聚焦小光斑，所述聚焦小光斑共同构成呈类正方形状的分布式聚焦光斑，待加工的工件设置在所述聚焦光学单元输出所述分布式聚焦光斑的一侧；

所述偏振分光片还用于反射所述a*a束激光中偏振态与所述原始激光垂直的成像激光；

所述精调单元还用于根据所述成像激光监控所述a*a束激光的能量分布，调制所述分布式聚焦光斑的能量分布，使所述分布式聚焦光斑分布在所述工件表面；

所述精调单元还包括能量分析仪、计算机及分布式移动系统；

所述能量分析仪用于接收所述成像激光，并实时监测所述成像激光的能量分布；

所述计算机与所述能量分析仪电连接，用于根据所述成像激光的能量分布计算得到所述透射激光的能量分布；

所述分布式移动系统包括a*a个移动台，所述第二分布式分束单元中最终出射a*a激光的分束镜或反射镜分别设置在对应的所述移动台上；

所述计算机还用于根据所述透射激光的能量分布，控制所述移动台移动，以调整所述分布式聚焦光斑的能量分布。

2.根据权利要求1所述的加工系统，其特征在于，所述a*a束激光中的每束激光均能量相等。

3.根据权利要求1所述的加工系统，其特征在于，所述第一分布式分束单元及所述第二分布式分束单元均包括多个分束镜及多个反射镜；

每一所述分束镜用于将通过的所述激光分割为一束与所述原始激光平行的激光和一束与所述原始激光垂直的激光；

所述反射镜用于将与所述原始激光垂直的激光束调整为与所述原始激光平行的激光束。

4.根据权利要求3所述的加工系统，其特征在于，所述加工系统还包括送水单元，所述送水单元用于在所述工件表面铺设水膜。

5.根据权利要求4所述的加工系统，其特征在于，所述加工系统还包括三维运动单元，所述工件设置于所述三维运动单元上，所述三维运动单元用于调整所述工件的位置。

6.根据权利要求5所述的加工系统，其特征在于，所述加工系统还包括控制子系统，所述控制子系统用于控制所述大能量激光器、所述三维运动单元及所述送水单元工作。

7.一种应用于权利要求1-6任一项所述的自适应的分布式激光冲击强化加工系统的加工方法，其特征在于，所述方法包括：

控制所述大能量激光器发射原始激光；所述原始激光经所述偏振调节单元、所述第一分布式分束单元、所述第二分布式分束单元后得到a*a束激光；所述a*a束激光中的所述透射激光经所述聚焦光学单元聚焦为a*a个互相有重叠的聚焦小光斑，所述聚焦小光斑共同构成呈类正方形状的分布式聚焦光斑；所述a*a束激光中的所述成像激光被能量分析仪接收；

所述计算机根据所述成像激光的能量分布计算得到所述透射激光的能量分布，并根据所述透射激光的能量分布，控制所述移动台移动，同时控制三维运动单元运动调整所述工件的位置，使精调后的所述分布式聚焦光斑均匀的设置在所述工件表面。