[发明专利]利用光束截面成形和多面镜的激光表面处理设备及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用光束截面成形和多面镜的激光表面处理设备及方法，并且更具体地涉及一种用于成形激光束的横截面以使多面镜的反射面上损失的衰减激光束最小并实现紧凑设备的利用光束截面成形和多面镜的激光表面处理设备和方法。

背景技术

通常而言，利用激光束的表面处理设备被用于多种操作，包括：向物体投射激光束以在该物体中形成预定间隔的槽的过程；使钢板的内部结构均匀的过程；以及表面处理过程。使用激光束的表面处理设备的示例包括磁畴细化设备。

参照图1，传统的磁畴细化设备包括：多个激光束发生器200和200’；用于将从激光束发生器200和200’产生的激光束向指定方向引导的多个镜210和210’；用于将从镜210和210’反射的激光束分布到指定方向的多个光束分布镜240和240’；以及用于将从光束分布镜240和240’反射的激光束照射到由输送装置10’输送的目标物100的多个镜250、250’和260、260’。磁畴细化设备还包括用于沿目标物100的宽度方向将从镜250、250’和260、260’反射的激光束投射到目标物100的聚焦镜220。

当传统的磁畴细化设备采用光束分布镜240和240’时，镜250、250’和260、260’可被布置成使所述镜250、250’和260、260’可摇摆，从而加宽照射区域。

此外，当磁畴细化设备采用光束分布镜240和240’以及镜250、250’和260、260’时，光束分布镜240和240’以及镜250、250’和260、260’的数量增多，并且光束分布镜240和240’以及镜250、250’和260、260’的布置变得复杂，因此磁畴细化设备使用能够取代这些镜的多面镜。多面镜根据反射面的位置自动地改变激光束反射区域，所述反射面的位置根据多面镜的旋转而变化。

然而，传统的磁畴细化设备存在下列问题：

1)由于镜的反射范围受限，因此，当目标物宽度较大且输送速度较高时，激光束应从一定距离投射到目标物。这需要较宽间隔并使维护困难。

2)镜摇摆结构在两端处包括加速和减速部分，因此能量集中于两端而致使质量不均匀。

3)传统的镜由于较小而难以应对强激光束。

4)传统的多面镜结构复杂。具体地，多面镜需要多个透镜，以使从多面镜的反射面反射的激光束进入加工区域。

5)当采用传统的多面镜时，当激光束为圆形截面时，许多衰减激光束偏离多面镜的反射面而被损失。这使效率变差。

6)激光发生器被竖直地布置，因此从该激光发生器产生的激光束利用光学工具来平面化。从而，传统的磁畴细化设备的构造变得复杂且设备变得庞大。

发明内容

从而，鉴于现有技术中存在的上述问题做出本发明，本发明的主要目的在于提供一种利用光束截面成形和多面镜的激光表面处理设备及方法，用于利用光束成形装置成形激光束的横截面形状，以使激光束投射到多面镜时衰减激光束的损失最小，并且在所述设备包括多个表面处理套件时，通过将这些表面处理套件的激光发生器布置在同一平面上，而获得紧凑的设备并且便于维护设备。

为了实现本发明的以上目的，根据本发明，提供了一种利用光束截面成形和多面镜的激光表面处理设备，该激光表面处理设备包括至少一个表面处理套件300，该表面处理套件300包括：用于输送待处理的目标物100的输送单元10；产生具有预定直径的第一激光束21的激光发生器20；成形所述第一激光束21的横截面以获得第二激光束22的第一光束成形单元30；成形所述第二激光束22的横截面以获得第三激光束23的第二光束成形单元40；在以指定速度旋转的同时接收所述第三激光束23的多面镜50；聚焦镜60，该聚焦镜聚焦从所述多面镜50反射的所述第三激光束23，并且投射第四激光束24，该第四激光束在所述目标物100上产生光斑；以及控制器，该控制器控制所述目标物100的输送速度、所述多面镜50的与所述输送速度相关的转速以及所述激光发生器的功率。

所述输送单元10可以以在80米/分至200米/分范围内的速率输送所述目标物100。

所述第一光束成形单元30可以是凹面镜或凸透镜，并且所述第二光束成形单元40可以是凸面镜或凹透镜。所述第一光束成形单元30和所述第二光束成形单元40可具有不同的半径。

所述多面镜50的转速可在1000rpm至2000rpm的范围内。

所述目标物100可以为织物、玻璃、木材、皮革、钢板、铝板、铜板、不锈钢板、陶瓷、塑料或橡胶。

所述激光表面处理设备还可包括能够控制扫描宽度的光束收集器80。