[實(shí)用新型]一種基于旋轉(zhuǎn)四光楔激光掃描切割光學(xué)系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201820466921.0
• 申請日: 2018-04-03
• 公開（公告）號: CN208013545U
• 公開（公告）日: 2018-10-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 邵華江;李思佳;李思泉
• 申請（專利權(quán)）人: 上海嘉強(qiáng)自動(dòng)化技術(shù)有限公司
• 主分類號: G02B26/10
• 分類號: G02B26/10;B23K26/38;B23K26/06
• 代理公司: 北京權(quán)智天下知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11638
• 代理人: 李海燕

本實(shí)用新型公開了一種基于旋轉(zhuǎn)四光楔激光掃描切割光學(xué)系統(tǒng)，包括消像差準(zhǔn)直鏡組、第一圓楔形鏡、第二圓楔形鏡、第三圓楔形鏡、第四圓楔形鏡及消像差聚焦鏡組；第二圓楔形鏡的楔形面與第一圓楔形鏡的楔形面相背或相對設(shè)置；第三圓楔形鏡的楔形面與第四圓楔形鏡的楔形面相對設(shè)置；消像差準(zhǔn)直鏡組、第一圓楔形鏡、第二圓楔形鏡、第三圓楔形鏡、第四圓楔形鏡及消像差聚焦鏡組為中心軸同軸的圓柱狀，且第一圓楔形鏡、第二圓楔形鏡、第三圓楔形鏡及第四圓楔形鏡均可繞中心軸旋轉(zhuǎn)。本實(shí)用新型提供的基于旋轉(zhuǎn)四光楔激光掃描切割光學(xué)系統(tǒng)適用于高功率光纖激光切割應(yīng)用，可大幅提升中厚板材的切割速度與質(zhì)量，有效提高板材切割斷面與板面的垂直度。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及高功率激光切割技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，本實(shí)用新型涉及一種基于旋轉(zhuǎn)四光楔激光掃描切割光學(xué)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

激光加工技術(shù)涵蓋了激光切割、焊接、淬火、打孔、微加工等多種激光加工工藝，利用了激光與物質(zhì)相互作用的基本特性。由于激光束與加工材料的非接觸性、加工速度與質(zhì)量等優(yōu)勢，奠定了激光加工技術(shù)是一種無可替代的高新技術(shù)。

當(dāng)前激光切割占了整個(gè)激光加工行業(yè)的主要地位，其中又以光纖激光切割為首要。光纖激光器除了光束質(zhì)量好以外，由于光纖柔韌性以及對近紅外光束有很好的耦合輸出，使得光纖激光器市場占有率日益突出。目前光纖激光器千瓦級已是相當(dāng)普及，萬瓦級激光器也逐步上映市場，甚至于十萬瓦級也已經(jīng)現(xiàn)世，讓光纖激光各類加工工藝越加普遍化。

光纖激光切割頭一般為定焦切割頭，也就是準(zhǔn)直鏡焦距與聚焦鏡焦距固定，通過換不同焦距的聚焦鏡方式來實(shí)現(xiàn)不同厚度板材的切割。不過隨著激光功率的增加，ZOOM光學(xué)系統(tǒng)也逐漸應(yīng)用于光纖激光切割頭上，原因之一是對于不同厚度、材料的板材，理論上對應(yīng)一組最佳的焦距配置與切割工藝，以替換聚焦鏡的方式，通常效果并未達(dá)到最佳，ZOOM光學(xué)系統(tǒng)的出現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了一套光路替換多組鏡片組合的情況。

眾所周知，對于中厚板材的切割，一般采用離焦切割工藝，比如中厚碳鋼采用正離焦加工方式，中厚不銹鋼則采用負(fù)離焦加工方式，且通常情況下，離焦量均不小，往往超出了聚焦光束焦深范疇。原因之一是板材較厚時(shí)，焦點(diǎn)附近光斑較小，切縫太細(xì)，切割氣體或輔助氣體在切割過程中無法完全對板材達(dá)到預(yù)期作用，以至于切割斷面差或無法切割等現(xiàn)象出現(xiàn)。對于ZOOM光學(xué)系統(tǒng)而言，中厚板材的切割也受上述工藝制約，換句話說，ZOOM光學(xué)系統(tǒng)雖然具備焦點(diǎn)光斑大小連續(xù)可調(diào)，但在使用上主要還是利用了聚焦光束發(fā)散角可調(diào)這一特性。

另外，離焦切割工藝雖然能夠滿足中厚板，也能夠?qū)崿F(xiàn)相對尚可的切割斷面，但是由于離焦后光束發(fā)散性，在與切割氣體或輔助氣體配合做切割時(shí)通常會(huì)出現(xiàn)板材切割斷面與板面不垂直的現(xiàn)象，有較大斜角，這對于激光切割要求越來越高的市場而言，具有一定的局限性。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的一個(gè)目的是解決至少上述問題，并提供至少后面將說明的優(yōu)點(diǎn)。

本實(shí)用新型還有一個(gè)目的是提供了一種適用于高功率光纖激光切割應(yīng)用的基于旋轉(zhuǎn)四光楔激光掃描切割光學(xué)系統(tǒng)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型公開了一種基于旋轉(zhuǎn)四光楔激光掃描切割光學(xué)系統(tǒng)，包括從物側(cè)到像側(cè)順序布置的消像差準(zhǔn)直鏡組、第一圓楔形鏡、第二圓楔形鏡、第三圓楔形鏡、第四圓楔形鏡以及消像差聚焦鏡組；

其中，所述第二圓楔形鏡的楔形面與所述第一圓楔形鏡的楔形面相背或相對設(shè)置；

所述第三圓楔形鏡的楔形面與所述第四圓楔形鏡的楔形面相對設(shè)置；

所述消像差準(zhǔn)直鏡組、所述第一圓楔形鏡、所述第二圓楔形鏡、所述第三圓楔形鏡、所述第四圓楔形鏡以及所述消像差聚焦鏡組為中心軸同軸的圓柱狀，且所述第一圓楔形鏡、所述第二圓楔形鏡、所述第三圓楔形鏡及所述第四圓楔形鏡均可繞該中心軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。

優(yōu)選地，所述消像差準(zhǔn)直鏡組為消像差球面準(zhǔn)直鏡組，所述消像差聚焦鏡組為消像差球面聚焦鏡組。