[发明专利]一种能量分布均匀的振镜驱动方法及其激光加工头

说明书

本发明提供了一种能量分布均匀的振镜驱动方法及其激光加工头，包括如下步骤：S1：从激光器发出激光；S2：发出的激光经过光纤QBH接口进入手持焊接头；S3：进入手持焊接头的激光经过准直镜(1)整形成平行光；S4：整形成的平行光经过反射镜(3)反射到聚焦镜(4)，其中，反射镜(3)固定在振镜电机(2)的转动轴上；S5：平行光经过聚焦镜(4)聚焦到焦点位置，即加工件表面；S6：调整振镜驱动波形，振镜驱动控制器控制振镜电机(2)的转动频率和转动幅度，进而在加工件表面扫出一条近似直线的光斑，使得光斑在全范围以内能量分布均匀。本发明优化振镜驱动波形，使得光斑的全范围以内能量均匀分布，避免加工件烧蚀发黑。

技术领域

本发明涉及激光加工领域，具体而言，涉及一种能量分布均匀的振镜驱动方法及其激光加工头。

背景技术

激光焊接作为一种先进的焊接技术，已经普遍应用于保温杯、汽车及电子等行业，配合自动化控制的激光焊接头设备作为重要输出应用端；激光清洗是近年来的新型清洗技术，利用高能激光束照射工件表面，使表面的污物、锈斑或涂层发生瞬间蒸发或剥离，有效清除工件表面附着物或表面涂层，在航天航空、船舶、汽车、生产加工、轮胎橡塑等行业广泛应用。

目前市面上手持清洗头和手持焊接头的振镜驱动波形，多为三角波和正弦波，常用电机旋转带动反射镜在某一个方向扫描“一”型，这样存在的问题是，在光斑的两侧能量比较集中，容易造成加工件烧蚀发黑。

发明内容

本发明要解决的问题是：在光斑的两侧能量比较集中，容易造成加工件烧蚀发黑。

为解决上述问题，一方面，本发明提供一种能量分布均匀的振镜驱动方法，其中，包括如下步骤：

S1：从激光器发出激光；

S2：发出的激光经过光纤QBH接口进入手持焊接头；

S3：进入手持焊接头的激光经过准直镜1整形成平行光；

S4：整形成的平行光经过反射镜3反射到聚焦镜4，其中，反射镜3固定在振镜电机2的转动轴上；

S5：平行光经过聚焦镜4聚焦到焦点位置，即加工件表面；

S6：调整振镜驱动波形，振镜驱动控制器控制振镜电机2的转动频率和转动幅度，进而在加工件表面扫出一条近似直线的光斑，使得光斑在全范围以内能量分布均匀。

优选地，所述步骤S6中调整振镜驱动波形具体包括如下步骤：

在三角波的基础上，通过二次曲线拟合，得到尖峰侧斜率更陡峭的波形。

优选地，所述二次曲线拟合具体包括如下步骤：

采用最小二乘法，在曲线上取M个点，得到(x₁，y₁)，(x₂，y₂)，...(x_M，y_M)，计算过程如下：

上式中，x_i和y_i是任意一组实验数据x和y的值，b₀，b₁，...b_n是x的n次多项式的系数，Q是函数曲线和观测点之差的平方和；

由于需要拟合二次曲线，n取值2，M取经验值21，对上式求b_j的偏导，其中j＝0，1，2，结果如下：