[发明专利]具有提供光束移动功能的双可移动反射镜的激光焊接头

说明书

一种具有可移动反射镜的激光焊接头可以用于例如利用摆动图案和/或接缝查找/追踪和跟随功能来执行焊接操作。可移动反射镜在例如由1°至2°的扫描角度限定的相对较小的视场内提供一个或多个光束的摆动功能。可移动反射镜可以是检流计反射镜，该反射镜能够由包括检流计控制器的控制系统来控制。激光焊接头还可以包括衍射光学元件，用以对正在移动的一个光束或多个光束进行整形。控制系统还可以用于控制光纤激光器，例如响应光束相对于工件的位置和/或感测到的焊接头中的状态(例如靠近其中一个反射镜的热状态)来控制光纤激光器。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2015年6月19日提交的美国临时专利申请No.62/182,211以及于2016年2月12日提交的美国临时专利申请No.62/294,731的权益，这两个美国临时专利申请的全部内容通过引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明涉及激光焊接，更具体地涉及具有提供光束移动功能的双可移动反射镜的激光焊接头以及使用该激光焊接头的激光焊接系统和方法。

背景技术

诸如光纤激光器等激光器经常用于诸如焊接等材料加工应用。传统的激光焊接头包括：准直器，其用于将激光准直；以及聚焦透镜，其用于将激光聚焦到待焊接的目标区域。光束可以以各种图案移动，以便(例如使用搅拌焊接技术)沿着接缝焊接两个结构。一种移动光束以进行搅拌焊接的方法是使用旋转棱镜光学器件旋转光束，以形成旋转的或螺旋形图案。另一种移动光束以进行焊接的方式是在X-Y平台上枢转或移动整个焊接头，以形成之字形图案。这些移动光束以执行焊接图案的传统方法不允许光束的快速和精确移动。

发明内容

根据一个实施例，一种激光焊接头包括：准直器，其构造成联接到光纤激光器的输出光纤；以及至少第一可移动反射镜和第二可移动反射镜，其构造成接收来自所述准直器的准直激光束并且仅在由约1°至2°的扫描角度限定的有限视场内在第一轴线和第二轴线上移动激光束。所述激光焊接头还包括：聚焦透镜，其构造成在所述激光束移动的同时将所述激光束相对于工件聚焦。

根据另一个实施例，一种激光焊接头包括：准直器，其构造成联接到光纤激光器的输出光纤；至少第一可移动反射镜和第二可移动反射镜，其构造成接收来自所述准直器的准直激光束并在第一轴线和第二轴线上移动激光束；以及至少第一热传感器和第二热传感器，其分别靠近所述第一可移动反射镜和第二可移动反射镜并构造成检测热状态。所述激光焊接头还包括：聚焦透镜，其构造成将所述激光束聚焦。

根据另一个实施例，一种激光焊接头包括：准直器模块，其包括准直器，所述准直器构造成联接到光纤激光器的输出光纤；以及摆动器模块，其联接到所述准直器模块。所述摆动器模块包括：至少第一可移动反射镜和第二可移动反射镜，其构造成接收来自所述准直器的准直激光束并在第一轴线和第二轴线上移动激光束。所述激光焊接头还包括：核心块模块，其联接到所述摆动器模块。所述核心块模块至少包括聚焦透镜，所述聚焦透镜构造成将所述激光束聚焦。

根据另一个实施例，一种激光焊接系统包括：光纤激光器，其包括输出光纤；以及焊接头，其联接到所述光纤激光器的输出光纤。所述焊接头包括：准直器，其构造成联接到光纤激光器的输出光纤；至少第一可移动反射镜和第二可移动反射镜，其构造成接收来自所述准直器的准直激光束并在第一轴线和第二轴线上移动激光束；以及聚焦透镜，其构造成将所述激光束聚焦。所述激光焊接系统还包括：控制系统，其用于控制至少所述光纤激光器以及所述反射镜的位置。

根据另一个实施例，一种激光焊接头包括：准直器，其构造成联接到光纤激光器的输出光纤；至少第一可移动反射镜和第二可移动反射镜，其构造成接收来自所述准直器的准直激光束并在第一轴线和第二轴线上移动激光束；以及聚焦透镜，其构造成将所述激光束聚焦。所述激光焊接头还包括：气体辅助附件和气刀附件中的至少一者，其靠近所述聚焦透镜以辅助焊接。