自带冷热交换流道的双数激光束振镜系统技术方案

本发明专利技术公开自带冷热交换流道的双数激光束振镜系统，其包括器座、多个激光束振镜单元，其中激光输入通道、激光束振镜单元、激光输出通道形成一激光工作组，激光工作组的数量为双数且呈左右分布的两组或左右两两隔开分布的四组，双数激光束振镜系统还包括冷热交换流道、QBH准直器、多光束分区动态分配单元。本发明专利技术一方面在同一分区中，由各激光束协同执行当前扫描任务，且当某激光束失效时，可不停机自动规划和切换扫描路径；另一方面执行多光束的分区智能动态再分配策略，使得分区间的拼接边界减少，同时所采用QBH准直器能够起到较小的热透镜效应，并且在冷热交换流道进行的热交换下，提高光学热稳定性及动态聚焦的调整精度。提高光学热稳定性及动态聚焦的调整精度。提高光学热稳定性及动态聚焦的调整精度。

【技术实现步骤摘要】
自带冷热交换流道的双数激光束振镜系统
[0001]本申请是申请日为2023年6月26日、申请号为202310752618.2、名称为一种双数激光束振镜系统的分案申请。


[0002]本专利技术属于激光振镜
，具体涉及一种自带冷热交换流道的双数激光束振镜系统。

技术介绍

[0003]振镜简单来讲是用在激光行业的一种扫描振镜，其专业名词叫做高速扫描振镜(也称为Galvo scanning system)。目前，常用的激光束振镜系统，其主要包括具有激光输入通道和激光输出通道的器座、动态聚焦模组、反射镜调整模组、同转式反射镜模组，其中单激光束自激光输入通道射入后，经过动态聚焦模组和反射镜调整模组的光路调整，将光束反射至同转式反射镜模组的两个翻转反射镜单元，其中由两个翻转反射镜单元分别绕着Z轴和Y轴方向往复翻转并将光路反射激光输出通道并将X轴和Y轴构成坐标系焊接面扫描覆盖，以完成平面或3D焊接(结合动态聚焦模组所形成的Z轴上的升降运动)。
[0004]然而，随着对激光加工效率的要求，需要采用多激光束进行分区扫描和同步加工，因此，需要在同一封闭腔体内布置多套激光振镜系统，而常规布局，存在以下缺陷：
[0005]1)每一束激光，形成一分隔区，一个扫描头，激光束越多，分区越多，因此，分区间的拼接边界越多，影响成型的精度和效率；
[0006]2)每分区仅设置一束激光，一旦某激光振镜系统出现故障，只能废弃当前成型过程，停机处理，待排除故障后，再进行激光加工，因此，实用性不足；
[0007]3)由于多套激光振镜系统的增设，势必大幅度增加整个系统的体积，不利于整体结构的小型化设计；
[0008]4)在扫描加工中，由于光学镜片及内部线路板等组件全部内置，导致各内置部件无法很好进行散热，直接导致光学热稳定性差、及动态聚焦的调整精度存在明显不足。

技术实现思路

[0009]本专利技术所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种改进的自带冷热交换流道的双数激光束振镜系统。
[0010]为解决以上技术问题，本专利技术采用如下技术方案：一种自带冷热交换流道的双数激光束振镜系统，其包括具有激光输入通道和激光输出通道的器座、安装于所述器座内的多个激光束振镜单元，其中所述激光输入通道、激光束振镜单元、激光输出通道形成一激光工作组，特别是，器座底部内壁的中心安装有定位座，所述激光工作组的数量为双数且呈左右分布的两组或左右两两隔开分布的四组，其中左右两组所述激光工作组以所述定位座的中心为基准部分对称和部分镜像分布在所述定位座的左右两侧且在器座的长度和宽度方向错开分布；各所述激光工作组自所述激光输出通道所形成扫描区域均能够覆盖整个工作
面，且所形成的垂直投影面积小于扫描加工面积；所述双数激光束振镜系统还包括与所述器座和定位座内部相互连通的冷热交换流道、与各激光输入通道连通的QBH准直器、与各所述激光工作组相连通的多光束分区动态分配单元，其中所述多光束分区动态分配单元能够基于对整个工作面的扫描图形数据进行预读，并按激光工作组所处于激活工作状态下的数量实时进行区域分解以形成加工完成当前扫描路径所需的加工周期，接着由激活工作状态下的激光束按分区动态指令，在对应每一分区内无拼接和全面进行多束激光扫描加工，且在整个系统执行加工任务期间，有一或多扫描激光束的状态由激活工作状态转成非激活工作状态，则立即对该状态转变点所处的指令位置进行存储，待该区域有其他激光束空闲后，再由其继续完成上述状态产生变化的激光束的剩余工作。
[0011]在一些具体实施方式中，分区动态指令基于对气流、激光加工产生的等离子体、区块获得激光能量的均匀分布、整个系统在相同或接近相同的时间点完成加工的参数进行修正和调整。在此，更有效地提升扫描路径的准确度，提高加工精度。
[0012]根据本专利技术的一个具体实施和优选方面，在各激光工作组上形成光束传感器，其中光束传感器用于监测光路是否正常，且所述光束传感器与多光束分区动态分配单元连通。也就是说，每一束扫描激光束均设有能否正常工作的状态反馈，如能正常工作其在整个控制系统内处于激活状态(系统可正常指派加工指令)，如不可以正常工作则处于非激活状态(系统不会指派加工指令)。
[0013]根据本专利技术的又一个具体实施和优选方面，自各激光输入通道经过的激光束相互平行，且左右对称和镜像的激光工作组经过对应反射镜调整模组向右和向左反射的激光束保持同心。也就是说，反射镜所反射的光束在未到达振镜片前，对应的两束激光束是同心的，因此，可以通过该设定可使两束激光束具有更好的聚焦光斑一致性并提高初始零点的定位精度，同时，在光束调整期间也可利用该同心关系对光路进行双向验证。
[0014]在一些具体实施方式中，激光工作组有两组，激光输入通道、动态聚焦模组、反射镜调整模组左右对称设置，其中两个所述激光输出通道在上下方向的正投影中，关于定位座的正投影的中心斜置镜像，且在所述器座的长度和宽度方向错开分布，两个所述同转式反射镜模组与所述激光输出通道对应布局。或者，激光工作组有四组，且两两相隔的分布于所述定位座的左右两侧，其中四个所述激光输出通道在上下方向的正投影中呈平行四边形分布，所述定位座的正投影的中心与平行四边形的对角线交点重合；四个所述同转式反射镜模组与所述激光输出通道对应布局。
[0015]根据本专利技术的又一个具体实施和优选方面，各所述动态聚焦模组包括聚焦座、通过沿着Z轴方向延伸的滑轨滑动安装在聚焦座上的镜座、水平安装于镜座上的聚焦镜片、驱动所述镜座沿着Z轴方向往复运动的动力器，其中所述聚焦镜片厚度方向中心线保持与Z轴方向平行随所述镜座同步移动。在一些具体实施方式中，聚焦镜片和反射镜调整模组的反射镜之间还设有光学透镜，其中聚焦镜片、光学透镜、反射镜三者的中心在Z轴上重合设置。同时，聚焦镜片为上下凹面的凹透镜，所述光学透镜为上下凸面的凸透镜，所述的反射镜为平面反射镜。通过自上而下各镜片设计，能够有效将光束汇聚，使得自激光输出通道输出的光束相对集中进行焊接，以提高焊接效率和效果。
[0016]根据本专利技术的又一个具体实施和优选方面，同转式反射镜模组包括第一翻转反射镜单元和第二翻转反射镜单元，第一翻转反射镜单元和所述第二翻转反射镜单元的同步且
同速的翻转，且在Y轴上保持第一翻转反射镜单元和反射镜调整模组的反射镜的中心对齐且距离保持不变；及在X轴上保持第一翻转反射镜单元和第二翻转反射镜单元的反射镜中心对齐且距离保持不变。同时，在第一翻转反射镜单元和第二翻转反射镜单元的同步且同速的翻转中，反射镜中心对齐且距离保持不变，不仅实现X轴和Y轴所构成加工面的运动覆盖，而且更准确地将光束精准地扫描至加工面，以续完成产品的高精度的聚焦和焊接加工。
[0017]在一些具体实施方式中，第一翻转反射镜单元包括驱动轴沿Z轴方向延伸的第一动力件、与所述驱动轴通过第一夹座相固定连接的第一翻转镜，其中第一翻转镜的内侧面为呈平面的反射镜面，且朝向所述反射镜调整模组的反射镜；所述第二翻转反射镜单元包括翻转轴沿Y轴方向延伸的第二动力件、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自带冷热交换流道的双数激光束振镜系统，其包括具有激光输入通道和激光输出通道的器座、安装于所述器座内的多个激光束振镜单元，其中所述激光输入通道、激光束振镜单元、激光输出通道形成一激光工作组，其特征在于，所述器座底部内壁的中心安装有定位座，所述激光工作组的数量为双数且呈左右分布的两组或左右两两隔开分布的四组，其中左右两组所述激光工作组以所述定位座的中心为基准部分对称和部分镜像分布在所述定位座的左右两侧且在器座的长度和宽度方向错开分布；各所述激光工作组自所述激光输出通道所形成扫描区域均能够覆盖整个工作面，且所形成的垂直投影面积小于扫描加工面积；所述双数激光束振镜系统还包括与所述器座和定位座内部相互连通的冷热交换流道、与各激光输入通道连通的QBH准直器、与各所述激光工作组相连通的多光束分区动态分配单元，其中所述多光束分区动态分配单元能够基于对整个工作面的扫描图形数据进行预读，并按激光工作组所处于激活工作状态下的数量实时进行区域分解以形成加工完成当前扫描路径所需的加工周期，接着由激活工作状态下的激光束按分区动态指令，在对应每一分区内无拼接和全面进行多束激光扫描加工，且在整个系统执行加工任务期间，有一或多扫描激光束的状态由激活工作状态转成非激活工作状态，则立即对该状态转变点所处的指令位置进行存储，待该区域有其他激光束空闲后，再由其继续完成上述状态产生变化的激光束的剩余工作。2.根据权利要求1所述的自带冷热交换流道的双数激光束振镜系统，其特征在于：按以上加工周期结合各区域当前所处激活工作状态的激光束，将扫描运动任务细分至对应激光工作组的激光束振镜单元的同转式反射镜模组，再由各同转式反射镜模组按分区动态指令，在对应每一分区内无拼接和全面进行多束激光扫描加工。3.根据权利要求1或2所述的自带冷热交换流道的双数激光束振镜系统，其特征在于，所述分区动态指令基于对气流、激光加工产生的等离子体、区块获得激光能量的均匀分布、整个系统在相同或接近相同的时间点完成加工的参数进行修正和调整。4.根据权利要求1所述的自带冷热交换流道的双数激光束振镜系统，其特征在于，在各激光工作组上形成光束传感器，其中所述光束传感器用于监测光路是否正常，且所述光束传感器与所述多光束分区动态分配单元连通。5.根据权利要求1所述的自带冷热交换流道的双数激光束振镜系统，其特征在于，自各所述激光输入通道经过的激光束相互平行，且左右对称的所述激光工作组经过对应所述反射镜调整模组向右和向左反射的激光束保持同心。6.根据权利要求1所述的自带冷热交换流道的双数激光束振镜系统，其特征在于，所述激光工作组有两组，所述激光输入通道、动态聚焦模组、反射镜调整...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨海青，朱跃明，
申请(专利权)人：苏州菲镭泰克激光技术有限公司，
类型：发明
国别省市：