【技术实现步骤摘要】
一种五维激光扫描加工装置及方法
[0001]本专利技术涉及激光加工
,具体涉及一种五维激光扫描加工装置及方法。
技术介绍
[0002]五维激光扫描加工装置利用其自身的光机电设备实现光束在空间的多维度变化,得到复杂的空间光轨迹。
[0003]传统的激光加工设备通常需要与机械臂、数控机床等组成多轴激光加工系统,完成某些复杂零部件的高效精细加工,这种方式虽然能实现某些复杂零部件加工,但其主要靠数控机床的多轴运动能力,在加工过程中由于机床的多轴运动的误差限制加工精度与质量,并且机床加工速度慢、连续启停造成的磨损误差影响了原本激光加工技术的高速、高效性。
技术实现思路
[0004]为了克服以上技术问题,本专利技术的目的在于提供一种五维激光扫描加工装置及方法,可实现光束在XYZ平面以及两倾角α、β的变化,倾角α是指聚焦光束与光轴的夹角向外发散的状态,倾角α是指聚焦光束与光轴的夹角向内汇聚的状态。
[0005]为了实现上述目的,本专利技术采用的技术方案是:
[0006]一种五维激光扫描加工装置,包括激光发射装置、扩束模块4、平面扫描模块6和聚焦模块5,所述激光发射装置用于发出激光束1,扩束模块4用于将激光束1的光束半径扩大,扩束后更有利于激光聚焦,汇聚成更小尺寸的光斑,同时也更容易减小像差,然后进入平面扫描模块6,所述平面扫描模块6是由两成一定角度的两反射镜组成,通过两反射镜的不断偏转实现光束在XY平面的扫描,激光束通过平面扫描模块6后最终进入聚焦模块5汇聚成理想的光斑。
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种多维激光扫描加工装置,其特征在于,包括激光发射装置、扩束模块(4)、平面扫描模块(6)和聚焦模块(5),所述激光发射装置用于发出激光束(1),扩束模块(4)用于将激光束(1)的光束半径扩大,然后进入平面扫描模块(6),平面扫描模块是由两成一定角度的两反射镜组成,通过两反射镜的不断偏转实现光束在XY平面的扫描,激光束通过平面扫描模块(6)后最终进入聚焦模块(5)汇聚成理想的光斑。2.根据权利要求1所述的一种多维激光扫描加工装置,其特征在于,在激光束(1)水平方向末端设置转折光路模块(2),所述转折光路模块(2)用于使激光束(1)进行90
°
偏转后进入偏移模块(3),偏移模块(3)用于使激光束(1)再次发生90
°
偏转让其沿着水平方向进入扩束模块(4);所述激光束(1)实现五维空间的变化是由转折光路模块(2)、偏移模块(3)、扩束模块(4)、聚焦模块(5)、平面扫描模块(6)共同决定,其中XY平面的扫描主要由平面扫描模块(6)的运动导致,Z平面的焦点的移动主要是扩束模块(4)与聚焦模块(5)的共同作用,而聚焦光束与光轴夹角α、β的调控是多个模块的组合运动导致的。3.根据权利要求1所述的一种多维激光扫描加工装置,其特征在于,所述激光束(1)通过壳体(7)上的通光孔沿着水平方向进入壳体(7)内部,转折光路模块(2)、偏移模块(3)、扩束模块(4)、聚焦模块(5)、平面扫描模块(6)安装在壳体(7)内部。4.根据权利要求3所述的一种多维激光扫描加工装置,其特征在于,所述转折光路模块(2)包括一个镜片壳体与一个反射镜片组成,其中反射镜片与水平进入的激光束(1)成45
°
放置,镜片壳体的作用不仅能安装反射镜片,同时具备对反射镜片有
±2°
的调整功能,使安装后的镜片能将光束反射并垂直入射到偏移模块(3)。5.根据权利要求4所述的一种多维激光扫描加工装置,其特征在于,所述偏移模块(3)包括电机连接板(31),偏移移动组(32),导轨(33),反射镜壳体(34),平移板(35),控制电机(36);所述电机连接板(31)通过螺栓孔与壳体(7)相连,固定在壳体(7)的内部,电机连接板(31)上通过轴承、卡环在X轴方向安装固定导轨(33),同时通过螺纹孔与控制电机(36)和偏移移动组(32)相连,控制电机(36)另一端的螺纹孔与平移板(35)相连,平移板(35)上安装反射镜壳体(34),同时反射镜壳体(34)安装在导轨(33)上;所述偏移模块(3)中的反射镜壳体(34)中装有一成45
°
放置的反射镜片。6.根据权利要求5所述的一种多维激光扫描加工装置,其特征在于,所述偏移模块(32)包括旋转电机(321)、镜壳(322)、光楔卡环(323),光楔一(324),光楔二(325),光楔卡环(326);光楔一(324)与光楔二(325)成平行的状态通过光楔卡环(322)与光楔卡还(236)安装在镜壳(322)中,其中光楔一(324)的楔边与光楔卡环(322)的楔边相切,光楔二(325)的楔边与与光楔卡环(236)的楔边相切,并且光楔一(324)的楔边与光楔二(325)的楔边相互平行;镜壳(322)固定在旋转电机(321)上,与旋转电机(321)同轴,旋转电机(321)转动时,会带动光楔(324)与光楔(325)旋转,由于平行双光楔的特性,会使经过的激光束(1)产生沿着X轴的偏移。7.根据权利要求1所述的一种多维激光扫描加工装置,其特征在于,所述扩束模块(4)包括电机安装架(41)、小齿轮(42)、大齿轮(43)、驱动电机(44)、齿轮安装杆(45)、长曲柄
(46)、短曲柄(47)、左限位块(48)、移动镜壳(49)、高精度水平导轨(490)、右限位块(491)、固定镜壳(492)、固定镜壳(493);所述...
【专利技术属性】
技术研发人员:赵万芹,李凯林,梅雪松,刘斌,孙铮,段文强,王文君,崔健磊,凡正杰,
申请(专利权)人:西安交通大学,
类型:发明
国别省市:
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