双波长动态聚焦的振镜扫描激光定向能发射装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及激光定向能发射技术领域，公开了一种双波长动态聚焦的振镜扫描激光定向能发射装置，两个波长不同的激光器、与两个激光器一一对应的两个动态聚焦镜、合束镜、反射光路组件、方向调节组件以及测距仪；两个动态聚焦镜分别设置于对应激光器的发射光路上，合束镜设置于两个动态聚焦镜的出射光路交点上，反射光路组件设置于合束镜的出射光路上，反射光路组件安装于方向调节组件上，测距仪固定于方向调节组件上，并用于测量激光定向能发射装置与目标之间的距离。本发明专利技术的动态聚焦激光定向能发射装置尤为适用于表面凹凸不平的目标加工，使得该激光定向能装置具有更好的适应性。

The device and method of laser directional energy emission by galvanometer scanning with dual wavelength dynamic focusing

【技术实现步骤摘要】
双波长动态聚焦的振镜扫描激光定向能发射装置及方法
本专利技术涉及激光定向能发射
，具体涉及一种双波长动态聚焦的振镜扫描激光定向能发射装置及方法。
技术介绍
激光具有速度快、无惯性、能量高、抗电磁等优点，因此被广泛应用于激光武器、激光除冰、激光除锈等领域。激光的功率越高，能量越大，加工效率也就越高，但是高功率的激光器普遍存在体积大、制造及维护困难、成本高的缺点，而且单一波长的激光器都存在材料选择性吸收特性，影响激光定向能作用于目标的效果。目前公开的用于除锈、除冰、清障、武器等领域的激光远程定向能系统存在采用单一波长激光器、扫描速度慢、激光对部分材料作用有效的局限。因此如何实现高速激光远程定向能发射和高效的激光与材料作用，是亟待解决的技术难题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述技术不足，提供一种双波长动态聚焦的振镜扫描激光定向能发射装置及方法，解决现有技术中高功率激光器体积大、成本高，难以实现对多种材料进行高速高效激光扫描作用的技术问题。为达到上述技术目的，本专利技术的技术方案提供一种双波长动态聚焦的振镜扫描激光定向能发射装置，两个波长不同的激光器、与两个激光器一一对应的两个动态聚焦镜、合束镜、反射光路组件、方向调节组件以及测距仪；两个动态聚焦镜分别设置于对应激光器的发射光路上，所述合束镜设置于两个所述动态聚焦镜的出射光路交点上，所述反射光路组件设置于所述合束镜的出射光路上，所述反射光路组件安装于所述方向调节组件上，所述测距仪固定于所述方向调节组件上，并用于测量激光定向能发射装置与目标之间的距离。本专利技术还提供一种双波长动态聚焦的振镜扫描激光定向能发射方法，采用前述的激光定向能发射装置实现，包括以下步骤：S1控制方向调节组件旋转，使得扫描振镜对准远处加工目标，光学监控器、红外监控器及测距仪也对准远处加工目标；S2控制测距仪测量远处加工目标到扫描振镜的距离；S3控制其中一个激光器输出可见光波段激光作为指示用激光，同时控制扫描振镜内的X向扫描振镜及Y向扫描振镜偏转扫描，通过光学监控器观测指示用激光的扫描移动范围，根据所述扫描移动范围在远处加工目标的加工区域的边界上选取多个关键点，保存所有关键点的位置信息；S4对所有关键点包围的区域进行路径填充，作为加工路径；S5控制扫描振镜内的X向扫描振镜和Y向扫描振镜按照所述加工路径中保存的位置信息偏转扫描，同时控制两个激光器同时输出高能激光束，根据所述步骤S2中测距仪反馈的距离控制两个动态聚焦镜，以使两个高能激光束均能聚焦到远处加工目标，并对远处加工目标同时进行加工，加工过程中通过红外监控器监控加工区域温度；S6重复步骤S1-S5，直到远处加工目标中的所有待加工区域全部完成。与现有技术相比，本专利技术的有益效果包括：本专利技术通过测距仪实时测量目标与激光定向能发射装置的距离，根据距离调整两个动态聚焦镜的位置，使得两个激光器发射的激光束同步实时聚焦在远处目标上，实现两个激光器的动态聚焦。动态聚焦尤为适用于表面凹凸不平的目标加工，使得该激光定向能装置具有更好的适应性。附图说明图1是本专利技术提供的双波长动态聚焦的振镜扫描激光定向能发射装置一实施方式的结构示意图；图2是本专利技术提供的双波长动态聚焦的振镜扫描激光定向能发射方法一实施方式的流程图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术的双波长动态聚焦的振镜扫描激光定向能发射装置可以使用在任何需要激光定向能发射的场景，例如激光除冰，激光加工或激光打击。下面以激光除冰的场景为例介绍双波长动态聚焦的振镜扫描激光定向能发射装置的结构和控制方法。如图1所示，本专利技术的实施例提供了双波长动态聚焦的振镜扫描激光定向能发射装置，以下简称本装置，两个波长不同的激光器、与两个激光器一一对应的两个动态聚焦镜、合束镜3、反射光路组件、方向调节组件以及测距仪6；两个动态聚焦镜分别设置于对应激光器的发射光路上，所述合束镜3设置于两个所述动态聚焦镜的出射光路交点上，具体地，其中一个动态聚焦镜聚焦的激光穿透合束镜，另一个动态聚焦镜聚焦的激光通过合束镜的反射，改变发射方向，两束激光被合束镜合为一束激光束。所述反射光路组件设置于所述合束镜3的出射光路上，所述反射光路组件安装于所述方向调节组件上，所述测距仪6固定于所述方向调节组件上，并用于测量激光定向能发射装置与目标之间的距离。两个激光器分别为第一激光器11和第二激光器12，两个动态聚焦镜分别为第一动态聚焦镜21和第二动态聚焦镜22。第一激光器11出射的激光束通过第一动态聚焦镜21后与第二激光器12出射的激光束通过第二动态聚焦镜22后均到达合束镜3，合成为同一激光束后经过反射光路组件发射向远处的目标。方向调节组件用于安装反射光路组件，用于调节反射光路组件的反射光路，从而改变从反射光路组件出射的激光束作用于目标的位置，实现激光远程发射定位。测距仪6用于测量目标与激光定向能发射装置的距离，便于用户根据距离调整两个动态聚焦镜，使得两个激光器发射的激光束聚焦在远处目标上，实现两个激光器的动态聚焦。两个激光器的波长不同，对应的动态聚焦镜可以调整各自的高能激光聚焦到远处目标，不同波长高能激光同步聚焦到目标，由于目标物体(冰雪、锈迹或者障碍物等)对不同波长激光的吸收率和透射率不同，双波长激光同步作用，从而提高加工效率，无需采用高功率的激光器也可以实现高效的激光加工。优选的，如图1所示，所述反射光路组件包括第一反射镜41、第二反射镜42以及扫描振镜43；所述方向调节组件包括底座51、水平旋转管52以及俯仰旋转管53；所述第一反射镜41固定于所述底座51内；所述水平旋转管52的一端固定在所述底座51上，且可绕自身轴向旋转，所述第二反射镜42固定于所述水平旋转管52的管道内，所述第二反射镜42可随所述水平旋转管52一同旋转；所述俯仰旋转管53与所述水平旋转管52垂直连接，且可绕自身轴向旋转，所述扫描振镜43有固定于所述俯仰旋转管53的管道内，所述扫描振镜43可随所述俯仰旋转管53一同旋转；所述激光器射出的激光束依次通过所述第一反射镜41、第二反射镜42和扫描振镜43后作用于目标100。水平旋转管52沿竖直方向设置，且能绕世界坐标系的Z轴旋转，世界坐标系如图1中所示，水平旋转管52上安装俯仰旋转管53，俯仰旋转管53能绕世界坐标系的X轴旋转。第一反射镜41固定在底座51上，其反射的激光束与水平旋转管52的转轴重合。第二反射镜42固定在水平旋转管52上，其反射的激光束与俯仰旋转管53的转轴重合。合束镜3出射的激光束(图1中虚线)通过第一反射镜41、第二反射镜42、扫描振镜43组成的空间光路发射向远处目标。转动水平旋转管52、俯仰旋转管53，从而调节激光束指向目标100，对目标进行加工。一些实施例采用安装在水平旋转管52和俯仰旋转管本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双波长动态聚焦的振镜扫描激光定向能发射装置，其特征在于，两个波长不同的激光器、与两个激光器一一对应的两个动态聚焦镜、合束镜、反射光路组件、方向调节组件以及测距仪；/n两个动态聚焦镜分别设置于对应激光器的发射光路上，所述合束镜设置于两个所述动态聚焦镜的出射光路交点上，所述反射光路组件设置于所述合束镜的出射光路上，所述反射光路组件安装于所述方向调节组件上，所述测距仪固定于所述方向调节组件上，并用于测量激光定向能发射装置与目标之间的距离。/n

【技术特征摘要】
1.一种双波长动态聚焦的振镜扫描激光定向能发射装置，其特征在于，两个波长不同的激光器、与两个激光器一一对应的两个动态聚焦镜、合束镜、反射光路组件、方向调节组件以及测距仪；
两个动态聚焦镜分别设置于对应激光器的发射光路上，所述合束镜设置于两个所述动态聚焦镜的出射光路交点上，所述反射光路组件设置于所述合束镜的出射光路上，所述反射光路组件安装于所述方向调节组件上，所述测距仪固定于所述方向调节组件上，并用于测量激光定向能发射装置与目标之间的距离。


2.根据权利要求1所述的双波长动态聚焦的振镜扫描激光定向能发射装置，其特征在于，所述反射光路组件包括第一反射镜、第二反射镜以及扫描振镜；所述方向调节组件包括底座、水平旋转管以及俯仰旋转管；
所述第一反射镜固定于所述底座内；所述水平旋转管的一端固定在所述底座上，且可绕自身轴向旋转，所述第二反射镜固定于所述水平旋转管的管道内，所述第二反射镜可随所述水平旋转管一同旋转；
所述俯仰旋转管与所述水平旋转管垂直连接，且可绕自身轴向旋转，所述扫描振镜固定于所述俯仰旋转管的管道内，所述扫描振镜可随所述俯仰旋转管一同旋转；所述合束镜射出的激光束依次通过所述第一反射镜、第二反射镜和扫描振镜后作用于目标。


3.根据权利要求2所述的双波长动态聚焦的振镜扫描激光定向能发射装置，其特征在于，所述第二反射镜固定于所述俯仰旋转管上与所述水平旋转管连通的一端，所述扫描振镜固定于所述俯仰旋转管远离所述水平旋转管的一端。


4.根据权利要求3所述的双波长动态聚焦的振镜扫描激光定向能发射装置，其特征在于，其中一个所述激光器内含有同轴可见光波段激光用于作为指示用激光。


5.根据权利要求4所述的双波长动态聚焦的振镜扫描激光...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋明，
申请(专利权)人：华中科技大学鄂州工业技术研究院，华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42