[发明专利]旋转光路光束装置及旋转光路光束系统

说明书

本发明提供了一种旋转光路光束装置及旋转光路光束系统，包括：沿光轴依次分布的波片旋转机构、二维扫描机构、第一调节镜组、第二调节镜组、反射镜和聚焦镜组；波片旋转机构用于将入射的激光光束通过高速旋转形成各个方向一致的偏振态，保持激光光束的偏振态为径向分布；二维扫描机构用于对激光光束X‑Y平面进行扫描，形成加工所需的绕光轴旋转的环；第一调节镜组、第二调节镜组、反射镜和聚焦镜组用于控制环的大小和光束的角度。本发明可以减少打孔过程中激光偏振态的影响，保证加工孔的圆度。

技术领域

本发明涉及激光精密深孔加工技术领域，尤其是涉及一种旋转光路光束装置及旋转光路光束系统。

背景技术

随着工业以及科学技术的发展，微孔加工目前有三种方法：机械打孔、电火花打孔、激光打孔，其中机械方法加工效率低，孔壁粗糙，对打孔形状不能保证，对一些脆性材料和软材料加工结果并不理想，对一些精密微孔更是无法加工。电火花打是用瞬间高能量的电流将材料烧穿，孔的直径是由电流的强度决定的，因此不能很好的控制孔侧壁和孔的形状，容易形成重熔层，从而导致断面粗糙度差。

激光打孔是一种非接触式的打孔方式，与传统打孔方式相比优势更突出，适用性也更广泛，目前激光打孔方式包括冲击打孔法以及旋转打孔。冲击打孔的方式对激光器的光束质量要求特别高，重复稳定性较差；旋转打孔对于孔的形状不能保证。上述两种打孔方式同时存在另一个问题，即棱镜在光的角度加大时会影响激光的偏振态，而且激光的偏振态的变化又会影响实际加工的孔的形状，使得打孔过程中不能自由控制孔的圆度。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种旋转光路光束装置及旋转光路光束系统，以减少了打孔过程中激光偏振态的影响，保证了加工孔的圆度。

第一方面，本发明实施例提供了一种旋转光路光束装置，包括：沿光轴依次分布的波片旋转机构、二维扫描机构、第一调节镜组、第二调节镜组、反射镜和聚焦镜组；波片旋转机构用于将入射的激光光束通过高速旋转形成各个方向一致的偏振态，保持激光光束的偏振态为径向分布；二维扫描机构用于对激光光束X-Y平面进行扫描，形成加工所需的绕光轴旋转的环；第一调节镜组、第二调节镜组、反射镜和聚焦镜组用于控制环的大小和光束的角度。

在一种实施方式中，波片旋转机构包括波片和旋转电机；其中，旋转电机控制波片以光轴为旋转轴高速旋转。

在一种实施方式中，第一调节镜组和第二调节镜组的位置是不固定的。

在一种实施方式中，第一调节镜组包括至少两个聚焦组件，每个聚焦组件包括至少一片聚焦镜片，聚焦组件之间的间距是不固定的；第二调节镜组包括至少两个聚焦组件，每个聚焦组件包括至少一片聚焦镜片，聚焦组件之间的间距是不固定的；第一调节镜组的聚焦组件和第二调节镜组的聚焦组件同时移动，用于调节环的大小。

在一种实施方式中，第一调节镜组和第二调节镜组的焦距比例范围为0.5-2。

在一种实施方式中，反射镜还用于将光轴旋转90°。

在一种实施方式中，聚焦镜组包括至少三个镜片，用于调节激光光束的角度。

在一种实施方式中，旋转光路光束装置还包括：穿孔检测单元，用于实时检测孔是否打通。

在一种实施方式中，旋转光路光束装置还包括：位置检测单元，用于实时检测激光光束的位置。

第二方面，本发明实施例提供了一种旋转光路光束系统，系统包括第一方面任一实施方式所述的旋转光路光束装置，还包括激光器和远程终端，远程终端包括协同控制卡；远程终端用于向协同控制卡发送信号；协同控制卡用于将接收到的信号发送至激光器和旋转光路光束装置的波片旋转机构和二维扫描机构，并接收激光器、波片旋转机构和二维扫描机构发送的反馈信号，以使激光加工路径与偏振态的径向保持同步。