[發(fā)明專利]雙波長動態(tài)聚焦的振鏡掃描激光定向能發(fā)射裝置及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010190070.3
• 申請日: 2020-03-18
• 公開（公告）號: CN111342323A
• 公開（公告）日: 2020-06-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蔣明
• 申請（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)鄂州工業(yè)技術(shù)研究院;華中科技大學(xué)
• 主分類號: H01S3/00
• 分類號: H01S3/00;H01S3/23;G01D21/02
• 代理公司: 武漢智嘉聯(lián)合知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 42231
• 代理人: 易賢衛(wèi)

本發(fā)明涉及激光定向能發(fā)射技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種雙波長動態(tài)聚焦的振鏡掃描激光定向能發(fā)射裝置，兩個波長不同的激光器、與兩個激光器一一對應(yīng)的兩個動態(tài)聚焦鏡、合束鏡、反射光路組件、方向調(diào)節(jié)組件以及測距儀；兩個動態(tài)聚焦鏡分別設(shè)置于對應(yīng)激光器的發(fā)射光路上，合束鏡設(shè)置于兩個動態(tài)聚焦鏡的出射光路交點(diǎn)上，反射光路組件設(shè)置于合束鏡的出射光路上，反射光路組件安裝于方向調(diào)節(jié)組件上，測距儀固定于方向調(diào)節(jié)組件上，并用于測量激光定向能發(fā)射裝置與目標(biāo)之間的距離。本發(fā)明的動態(tài)聚焦激光定向能發(fā)射裝置尤為適用于表面凹凸不平的目標(biāo)加工，使得該激光定向能裝置具有更好的適應(yīng)性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及激光定向能發(fā)射技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種雙波長動態(tài)聚焦的振鏡掃描激光定向能發(fā)射裝置及方法。

背景技術(shù)

激光具有速度快、無慣性、能量高、抗電磁等優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用于激光武器、激光除冰、激光除銹等領(lǐng)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體積大、制造及維護(hù)困難、成本高的缺點(diǎn)，而且單一波長的激光器都存在材料選擇性吸收特性，影響激光定向能作用于目標(biāo)的效果。目前公開的用于除銹、除冰、清障、武器等領(lǐng)域的激光遠(yuǎn)程定向能系統(tǒng)存在采用單一波長激光器、掃描速度慢、激光對部分材料作用有效的局限。因此如何實(shí)現(xiàn)高速激光遠(yuǎn)程定向能發(fā)射和高效的激光與材料作用，是亟待解決的技術(shù)難題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述技術(shù)不足，提供一種雙波長動態(tài)聚焦的振鏡掃描激光定向能發(fā)射裝置及方法，解決現(xiàn)有技術(shù)中高功率激光器體積大、成本高，難以實(shí)現(xiàn)對多種材料進(jìn)行高速高效激光掃描作用的技術(shù)問題。

為達(dá)到上述技術(shù)目的，本發(fā)明的技術(shù)方案提供一種雙波長動態(tài)聚焦的振鏡掃描激光定向能發(fā)射裝置，兩個波長不同的激光器、與兩個激光器一一對應(yīng)的兩個動態(tài)聚焦鏡、合束鏡、反射光路組件、方向調(diào)節(jié)組件以及測距儀；

兩個動態(tài)聚焦鏡分別設(shè)置于對應(yīng)激光器的發(fā)射光路上，所述合束鏡設(shè)置于兩個所述動態(tài)聚焦鏡的出射光路交點(diǎn)上，所述反射光路組件設(shè)置于所述合束鏡的出射光路上，所述反射光路組件安裝于所述方向調(diào)節(jié)組件上，所述測距儀固定于所述方向調(diào)節(jié)組件上，并用于測量激光定向能發(fā)射裝置與目標(biāo)之間的距離。

本發(fā)明還提供一種雙波長動態(tài)聚焦的振鏡掃描激光定向能發(fā)射方法，采用前述的激光定向能發(fā)射裝置實(shí)現(xiàn)，包括以下步驟：

S1控制方向調(diào)節(jié)組件旋轉(zhuǎn)，使得掃描振鏡對準(zhǔn)遠(yuǎn)處加工目標(biāo)，光學(xué)監(jiān)控器、紅外監(jiān)控器及測距儀也對準(zhǔn)遠(yuǎn)處加工目標(biāo)；

S2控制測距儀測量遠(yuǎn)處加工目標(biāo)到掃描振鏡的距離；

S3控制其中一個激光器輸出可見光波段激光作為指示用激光，同時控制掃描振鏡內(nèi)的X向掃描振鏡及Y向掃描振鏡偏轉(zhuǎn)掃描，通過光學(xué)監(jiān)控器觀測指示用激光的掃描移動范圍，根據(jù)所述掃描移動范圍在遠(yuǎn)處加工目標(biāo)的加工區(qū)域的邊界上選取多個關(guān)鍵點(diǎn)，保存所有關(guān)鍵點(diǎn)的位置信息；

S4對所有關(guān)鍵點(diǎn)包圍的區(qū)域進(jìn)行路徑填充，作為加工路徑；

S5控制掃描振鏡內(nèi)的X向掃描振鏡和Y向掃描振鏡按照所述加工路徑中保存的位置信息偏轉(zhuǎn)掃描，同時控制兩個激光器同時輸出高能激光束，根據(jù)所述步驟S2中測距儀反饋的距離控制兩個動態(tài)聚焦鏡，以使兩個高能激光束均能聚焦到遠(yuǎn)處加工目標(biāo)，并對遠(yuǎn)處加工目標(biāo)同時進(jìn)行加工，加工過程中通過紅外監(jiān)控器監(jiān)控加工區(qū)域溫度；

S6重復(fù)步驟S1-S5，直到遠(yuǎn)處加工目標(biāo)中的所有待加工區(qū)域全部完成。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果包括：本發(fā)明通過測距儀實(shí)時測量目標(biāo)與激光定向能發(fā)射裝置的距離，根據(jù)距離調(diào)整兩個動態(tài)聚焦鏡的位置，使得兩個激光器發(fā)射的激光束同步實(shí)時聚焦在遠(yuǎn)處目標(biāo)上，實(shí)現(xiàn)兩個激光器的動態(tài)聚焦。動態(tài)聚焦尤為適用于表面凹凸不平的目標(biāo)加工，使得該激光定向能裝置具有更好的適應(yīng)性。

附圖說明