一种光束整形系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种光束整形系统及方法，包括激光器且激光器的一侧有第一楔形镜片和第二楔形镜片，第一楔形镜片和第二楔形镜片的一侧有第三楔形镜片和第四楔形镜片，第三楔形镜片和第四楔形镜片安装于第一安装装置和第二安装装置上；第二安装装置的一侧设置有CCD相机，安装仓内设置有透光反射镜片，其中，透光反射镜片的上方设置有隔离镜片。本发明专利技术解决了传统激光难以加工的材料，如透明材料、高熔点材料、热分解器和热变形材料等；解决了薄壁金属材料加工热效应大问题，解决了切割金银薄片边缘毛刺现象；可以利用聚焦光束进行控制深度方向的内部加工；解决了传统激光难以实现微小工件的精细加工，尤其是种类多数量少的微小工件，无需工装夹具。

A beam shaping system and method

【技术实现步骤摘要】
一种光束整形系统及方法
本专利技术涉及一种光束加工设备，特别涉及一种光束整形系统及方法。
技术介绍
激光雕刻加工是激光系统最常用的应用。根据激光束与材料相互作用的机理，大体可将激光加工分为激光热加工和光化学反应加工两类。激光热加工是指利用激光束投射到材料表面产生的热效应来完成加工过程，包括激光焊接、激光雕刻切割、表面改性、激光镭射打标、激光钻孔和微加工等；光化学反应加工是指激光束照射到物体，借助高密度激光高能光子引发或控制光化学反应的加工过程。包括光化学沉积、立体光刻、激光雕刻刻蚀等。目前市面上透明材料(玻璃、石英)，高熔点材料(天然钻石、PCD、蓝宝石)、受热易变形材料(PET、PVC)使用常规纳秒激光加工后，如果激光功率过小难以加工，相反使用的激光功率过大，加工后的材料容易出现裂纹和烧焦痕迹。遇到微小工件激光加工无法精确定位，通常需要使用工装夹具，遇到种类多但数量少的工件常规激光设备则需要准备种类繁多的工装夹具，这种方式明显提高了生产成本。市面上常规的纳秒激光设备加工材料时，由于激光器脉宽是纳秒量级，很难提升激光器的峰值功率，激光停留在工件表面时间过长，导致加工过程中材料热效应大，薄壁材料切割过程中很容易产生毛刺，边缘不光滑，加工精密零件精度无法保证，此时就需要寻求新的加工工艺及设备和加工方法以满足新产品的加工要求。市面上常规激光设备采用聚焦场镜仅仅针对小范围标刻(400mm以下)，遇到大范围则无法实现，且仅仅局限于二维平面加工，遇到三维立体效果则无法实现。正是因为市面上常规双轴振镜式激光定位和聚焦大部分使用双轴带载镜片的的电流计扫描振镜，这意味着对于远离激光中心焦点的位置，激光到达该位置的距离越远，激光可会呈现不均匀，以至于同样的激光功率输出作用到工件上，激光加工后的工件表面呈现明显的色差，这种色差从振镜中心往四周发散，加工后往往呈现中间强，四周弱，越往边缘这种现象愈专利技术显。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种光束整形系统及方法。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了如下的技术方案：本专利技术一种光束整形系统及方法，包括激光器且所述激光器的一侧有第一楔形镜片和第二楔形镜片，所述第一楔形镜片和所述第二楔形镜片的一侧有第三楔形镜片和第四楔形镜片，其中，所述第三楔形镜片和所述第四楔形镜片安装于第一安装装置和第二安装装置上；所述第二安装装置的一侧设置有CCD相机，所述CCD相机的底端连接有安装仓，所述安装仓内设置有透光反射镜片，其中，所述透光反射镜片的上方设置有隔离镜片；所述安装仓的一侧为能量反馈装置；所述第三楔形镜片通过移动滑台安装于所述第一安装装置和所述第二安装装置，其中，所述第三楔形镜片与所述第四楔形镜片的间距通过所述移动滑台调整。作为本专利技术的一种优选技术方案，所述第三楔形镜片与所述第四楔形镜片之间有虚拟焦点；所述安装仓的一侧设置有能量反馈装置，其中，所述能量反馈装置的一侧设置有第一反射镜片和第二反射镜片。作为本专利技术的一种优选技术方案，所述CCD相机的一端部连接有相机调节镜头，其中，所述隔离镜片设置于所述相机调节镜头内；所述安装仓的两端分别安装有第一法兰和第二法兰。作为本专利技术的一种优选技术方案，所述移动滑台用于调整所述第三楔形镜片的位置；所述第一安装装置和所述第二安装装置的顶部设置有电控系统；所述安装仓的底部安装有第一调节旋钮、第二调节旋钮和第三调节旋钮。进一步的，适用于本专利技术的一种光束整形系统的使用方法，步骤如下，S1：第一楔形镜片和第二楔形镜片构成可调扩束镜，第三楔形镜和第四楔形镜组成动态聚焦镜片组，激光经过动态聚焦镜片组后输出到透光反射镜片；S2：45°的透光反射镜片保证激光顺利通过的同时CCD相机需要的视觉光源；S3：激光经过透光反射镜片后到达能量反馈装置；S4：能量反馈装置实时监测激光输出功率并反馈给控制软件，软件同步处理保证激光输出稳定性；S5：激光再到达第一反射镜片和第二反射镜片并作用在工件表面。本专利技术所达到的有益效果是：本专利技术解决了传统激光难以加工的材料，如透明材料、高熔点材料、热分解器和热变形材料等；解决了薄壁金属材料加工热效应大问题，解决了切割金银薄片边缘毛刺现象；可以利用聚焦光束进行控制深度方向的内部加工；解决了传统激光难以实现微小工件的精细加工，尤其是种类多数量少的微小工件，无需工装夹具；采用的飞秒激光器可以输出极短的脉宽提供极高的峰值功率，能提供常规纳秒激光106倍峰值功率，极大的峰值功率可以保证加工的极小热效应，常规纳秒激光加工使得工件首先产生电子振动，然后因其声耦合而变为晶格振动，并对周围传热，使周围物质加热、熔化、蒸发，采用纳秒激光器可进行钻孔和切割加工，但是遇到明材料、高熔点材料、热分解器和热变形材料就是其加工瓶颈，目前技术上难以突破。飞秒激光器因光脉冲的持续时间为飞秒级，因此在声振动转换为晶格振动之前便结束能量供给，当脉冲能量低于加工阈值时，电子振动停止。若高于某阈值以上，其强大的振动引起电离，剥离耦合电子，引起物质的烧蚀。也就是说，飞秒激光器可实现不经过热过程的加工，只用透镜聚焦光束进行控制深度方向的三维加工，可加工常规激光纳米激光难以加工的透明材料、高熔点材料、热分解器和热变形材料等。该专利技术采用同轴CCD相机加工方式可以同步捕捉微小工件，无需设计过多的工装夹具，可极大保证加工精度并提供生产效率，降低生产成本。采用动态组调节机构，实现激光前聚焦方式，实时调整光学系统焦距的变化并配套三维软件来实现实时改变激光焦点的难题，可一次性加工最大高度差60mm工件。附图说明附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1是本专利技术的结构示意图；图2是本专利技术的CCD相机的结构示意图之一；图3是本专利技术的CCD相机的结构示意图之二；图4是本专利技术的第一安装装置的结构示意图；图5是本专利技术的电控系统的结构示意图；图6是本专利技术的视觉光源类型的示意图；图中：1、激光器；2、第一楔形镜片；3、第二楔形镜片；4、第三楔形镜片；5、第四楔形镜片；6、透光反射镜片；7、隔离镜片；8、CCD相机；801、相机调节镜头；802、安装仓；80201、第一调节旋钮；80202、第二调节旋钮；80203、第三调节旋钮；9、能量反馈装置；10、第一反射镜片；11、第二反射镜片；12、输出激光；13、第一法兰；14、第二法兰；15、激光照射方向；16、第一安装装置；17、第二安装装置；18、移动滑台；19、虚拟焦点；20、电控系统。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。实施例如图1-6所示，本专利技术提供一种光束整形系统及方法，包括激光器1且激光器1的一侧有第一楔形镜片2和第二楔形镜片3，第一楔形镜片2和第二楔形镜本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光束整形系统，其特征在于，包括激光器(1)且所述激光器(1)的一侧有第一楔形镜片(2)和第二楔形镜片(3)，所述第一楔形镜片(2)和所述第二楔形镜片(3)的一侧有第三楔形镜片(4)和第四楔形镜片(5)，其中，所述第三楔形镜片(4)和所述第四楔形镜片(5)安装于第一安装装置(16)和第二安装装置(17)上；所述第二安装装置(17)的一侧设置有CCD相机(8)，所述CCD相机(8)的底端连接有安装仓(802)，所述安装仓(802)内设置有透光反射镜片(6)，其中，所述透光反射镜片(6)的上方设置有隔离镜片(7)；所述安装仓(802)的一侧为能量反馈装置；所述第三楔形镜片(4)通过移动滑台(18)安装于所述第一安装装置(16)和所述第二安装装置(17)，其中，所述第三楔形镜片(4)与所述第四楔形镜片(5)的间距通过所述移动滑台(18)调整。/n

【技术特征摘要】
1.一种光束整形系统，其特征在于，包括激光器(1)且所述激光器(1)的一侧有第一楔形镜片(2)和第二楔形镜片(3)，所述第一楔形镜片(2)和所述第二楔形镜片(3)的一侧有第三楔形镜片(4)和第四楔形镜片(5)，其中，所述第三楔形镜片(4)和所述第四楔形镜片(5)安装于第一安装装置(16)和第二安装装置(17)上；所述第二安装装置(17)的一侧设置有CCD相机(8)，所述CCD相机(8)的底端连接有安装仓(802)，所述安装仓(802)内设置有透光反射镜片(6)，其中，所述透光反射镜片(6)的上方设置有隔离镜片(7)；所述安装仓(802)的一侧为能量反馈装置；所述第三楔形镜片(4)通过移动滑台(18)安装于所述第一安装装置(16)和所述第二安装装置(17)，其中，所述第三楔形镜片(4)与所述第四楔形镜片(5)的间距通过所述移动滑台(18)调整。


2.根据权利要求1所述的一种光束整形系统，其特征在于，所述第三楔形镜片(4)与所述第四楔形镜片(5)之间有虚拟焦点(19)；所述安装仓(802)的一侧设置有能量反馈装置(9)，其中，所述能量反馈装置(9)的一侧设置有第一反射镜片(10)和第二反射镜片(11)。


3.根据权利要求2所述的一种光束整形系统，其特征在于，所述CCD相机(...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴冬兵，王文秀，付大明，马志成，
申请(专利权)人：上海三克激光科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31