[发明专利]一种激光钻孔系统及激光钻孔方法

摘要

本发明公开了一种激光钻孔系统及激光钻孔方法，引入高速旋转运动光束的激光焦点的空间位置补偿机制，使得激光光束高速旋转时，聚焦光束的激光焦点始终保持在待加工工件表面或者特定空间位置，获得稳定高效的激光钻孔或填充钻孔效果；激光光束偏转运动模块置于入射光束旋转运动模块之后，对高速旋转的运动光束的运动轨迹轮廓大小进行调制，降低了入射光束旋转运动模块的通光孔径要求，极大提升了入射光束旋转运动模块旋转转速上限，降低了旋转光束的发散程度，获得更快的激光光束旋转转速，因而获得高效精确复杂的激光光束旋转或旋转填充运动。

主权项

一种激光钻孔系统，其特征在于，包括入射光束旋转运动模块、高速旋转激光焦点空间位置补偿模块和激光聚焦与焦点切换模块；所述入射光束旋转运动模块，用于对透射的入射光束进行旋转调制以输出旋转光束，形成绕所述入射光束的光轴进行旋转的第一光束，且所述第一光束光轴旋转全角小于30毫弧度；所述入射光束旋转运动模块包括至少一个激光光束旋转单元，所述激光光束旋转单元包括旋转透射光学元件和用于带动所述激光光束旋转单元作旋转运动的驱动装置；所述旋转透射光学元件的旋转速度大于6万转每分钟，所述旋转透射光学元件承受旋转离心力从而对透射光束产生光束发散功能，且转速越高，光束发散功能越强，使得所述第一光束的光束发散程度大于所述入射光束；所述高速旋转激光焦点空间位置补偿模块，用于对所述第一光束的光束发散角随着所述入射光束旋转运动模块旋转速度的变化而变化产生的聚焦光束的激光焦点空间位置的变化进行补偿，使得经过所述激光聚焦与焦点切换模块聚焦后的聚焦光束的激光焦点始终处于待加工工件表面或特定空间位置；所述高速旋转激光焦点空间位置补偿模块可以为高速旋转运动光束发散补偿单元和/或激光平场聚焦工作距补偿单元；所述高速旋转运动光束发散补偿单元，位于所述入射光束旋转运动模块之前或者位于所述入射光束旋转运动模块之后，用于对所述入射光束或所述第一光束的光束发散角进行发散角补偿，使得聚焦光束的聚焦焦点始终处于待加工工件表面或者特定空间位置；所述激光平场聚焦工作距补偿单元，用于根据所述入射光束旋转运动模块输出的第一光束的旋转速度对扫描平场聚焦镜与待加工工件之间的间距进行调整，使得不论第一光束的旋转速度增加或者降低，所述聚焦光束的聚焦焦点始终处于所述待加工工件表面或者特定空间位置；所述激光聚焦与焦点切换模块，用于对所述高速旋转运动光束发散补偿单元或者所述入射光束旋转运动模块的输出光束进行聚焦，以形成聚焦光束，并控制所述聚焦光束在不同加工单元之间进行切换或者在一个加工单元处对所述聚焦光束的激光焦点扫描运动进行辅助运动控制。