[發明專利]一種道威棱鏡旋切系統的快速對準調節裝置及方法

在審

• 申請號: 202211528793.5
• 申請日: 2022-11-30
• 公開（公告）號: CN115815790A
• 公開（公告）日: 2023-03-21
• 發明（設計）人: 秦慶全;秦應雄;龍宙;李波
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: B23K26/04
• 分類號: B23K26/04;B23K26/042;B23K26/382
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 李曉飛

本發明公開了一種道威棱鏡旋切系統的快速對準調節裝置及方法。該裝置包括依次設置于入射激光光束光路上的雙振鏡組調制單元、道威棱鏡旋轉單元、CCD可視單元和聚焦單元，以及分別與各單元相連的控制器；雙振鏡組調制單元包括X1振鏡、X2振鏡、Y1振鏡和Y2振鏡，分別調節激光光束在X方向和Y方向的位置平移和角度偏轉；道威棱鏡旋轉單元將靜態激光光束調節為動態出射光；CCD可視單元對待加工工件的加工平面進行觀察，獲取光斑運動軌跡；聚焦單元用于將進入的激光光束聚焦至待加工工件進行加工；控制器根據光斑運動軌跡控制雙振鏡組調制單元中振鏡的角度。實現了對道威棱鏡入射光束的自動校準。

技術領域

本發明屬于激光加工技術領域，更具體地，涉及一種道威棱鏡旋切系統的快速對準調節裝置及方法。

背景技術

微小孔在各個工業領域中有廣泛應用，例如航天工業中渦輪發動機的氣膜冷卻孔、汽車發動機里面的噴油嘴孔等，在現今加工方法中，激光旋切加工以其加工效率高、重復性好、加工質量好逐漸成為圓形微孔加工的主流，而基于道威棱鏡的旋切裝置是圓孔加工的發展方向，但道威棱鏡使用條件苛刻，基于道威棱鏡的旋切系統對道威棱鏡旋轉裝置前的入射激光光束的位置及方向有嚴格的校對要求，否則無法正常用于微圓孔加工。

通常采用一組振鏡對入射激光光束進行控制，將激光聚焦光斑與機械軸心的距離轉換為兩個振鏡所需要成的角度，控制兩個振鏡進行相應的角度調節，精準控制激光束聚焦在預設位置進行打孔。其中，兩個振鏡相互補償，第二振鏡單元用于補償第一振鏡單元造成的激光光束的角度。

但是，具有雙振鏡單元的道威棱鏡組合的旋切系統存在無法自動補償角度偏轉誤差和位置平移誤差的問題，雙振鏡只能在一個平面內對光束的位置和角度進行調節，而對于三維意義上的位置和角度的誤差無法調節，當入射進系統的激光光束與機械軸線沒有重合時就會產生小孔加工孔徑不對，錐度無法控制的問題。

發明內容

針對相關技術的缺陷，本發明的目的在于提供一種道威棱鏡旋切系統的快速對準調節裝置及方法，根據光束位置及指向數據使用雙振鏡組調制單元對其進行調節，完成道威棱鏡入射光束的自動校準，旨在解決具有雙振鏡單元的道威棱鏡組合的旋切系統存在無法自動補償角度偏轉誤差和位置平移誤差，引起的小孔加工孔徑不對，錐度無法控制的問題。

為實現上述目的，第一方面，本發明提供了一種道威棱鏡旋切系統的快速對準調節裝置，包括依次設置于入射激光光束光路上的雙振鏡組調制單元、道威棱鏡旋轉單元、CCD可視單元和聚焦單元，以及分別與各單元相連的控制器；

所述雙振鏡組調制單元包括一組控制X方向光束調節的X1振鏡和X2振鏡，以及一組控制Y方向的光束調節的Y1振鏡和Y2振鏡，分別用于調節激光光束在X方向和Y方向的位置平移和角度偏轉，以使激光光束與所述道威棱鏡旋轉單元的機械軸線重合；

所述道威棱鏡旋轉單元用于將經過所述雙振鏡組調制單元的靜態激光光束調節成以圓形軌跡運動的動態出射光；

所述CCD可視單元包括CCD相機和半透半反鏡，所述半透半反鏡用于將經過所述道威棱鏡旋轉單元的出射光反射進入所述聚焦單元；所述CCD相機用于通過所述半透半反鏡對所述待加工工件的加工平面進行觀察，獲取光斑運動軌跡；

所述聚焦單元用于將進入的激光光束聚焦至待加工工件進行加工；

所述控制器用于根據所述光斑運動軌跡控制所述雙振鏡組調制單元中振鏡的角度。

可選的，所述X1振鏡和X2振鏡對光束的調節在X方向上相互補償；所述X1振鏡和X2振鏡依次將所述激光光束的傳播方向在X方向調節第一角度，用于調節所述激光光束在X方向的位置平移；所述X2振鏡將所述激光光束的傳播方向在X方向調節第二角度，用于調節所述激光光束在X方向的角度偏轉。