[实用新型]一种基于楔角镜手持式激光焊接头光学系统

说明书

本实用新型揭示了一种基于楔角镜手持式激光焊接头光学系统，其包括沿光轴同心设置的准直镜、反射镜、楔角镜、聚焦镜以及保护镜，光束从一光纤芯径端面射出经过所述准直镜处理为准直平行光，然后经所述反射镜反射转向，再经所述楔角镜将光进行偏移设定角度后经所述聚焦镜射向工作平面，其中所述准直镜的焦距f₁、所述楔角镜的楔角α和折射率n以及所述光纤芯径D满足以下关系式：本实用新型能够实现光斑大小恒定、能量分布均匀的光束进行O型扫描，大大提高了焊接质量和焊缝的美观性。

【技术领域】

本实用新型属于激光焊接技术领域，特别是涉及一种基于楔角镜手持式激光焊接头光学系统。

【背景技术】

激光焊接作为一种先进的焊接技术，已普遍应用于保温杯、汽车及电子等行业。配合自动化控制的激光焊接头设备作为重要输出应用端。

激光焊接领域中需要保证焊接区域的焊缝无气泡、无虚焊、无断层及熔宽大等特点，且要求外观均匀及易于后续处理。但是传统的焊接头光束能量分布近似高斯分布，这种不均匀光束能量分布会导致焊接区域中间深、边缘没有被焊透的现象。因此提出一种光学方案使焊接头光斑大小不变、来回扫描，最后使得焊接区域熔融物能量分布均匀。均匀能量使得焊缝熔宽大、气泡减少及粘接拉力加强。

现有技术中，光学方案设计后，实现常用电机旋转带动反射镜在某一个方向扫描“一”型，扫描时会出现仅一个方向光束能量搅拌焊接区域；而其余方向无能量搅动覆盖，使得焊缝形貌的美观性差及部分方向焊接强度下降。外置电机旋转导致结构臃肿，实际焊接中异型区域手持焊接头难于实施加工。

因此，有必要提供一种新的基于楔角镜手持式激光焊接头光学系统来解决上述问题。

【实用新型内容】

本实用新型的主要目的在于提供一种基于楔角镜手持式激光焊接头光学系统，能够实现光斑大小恒定、能量分布均匀的光束进行O型扫描，大大提高了焊接质量和焊缝的美观性。

本实用新型通过如下技术方案实现上述目的：一种基于楔角镜手持式激光焊接头光学系统，其包括沿光轴同心设置的准直镜、反射镜、楔角镜、聚焦镜以及保护镜，光束从一光纤芯径端面射出经过所述准直镜处理为准直平行光，然后经所述反射镜反射转向，再经所述楔角镜将光进行偏移设定角度后经所述聚焦镜射向工作平面，其中所述准直镜的焦距f₁、所述楔角镜的楔角α和折射率n以及所述光纤芯径D满足以下关系式：

进一步的，所述楔角镜通过一旋转驱动件驱动绕光轴进行自旋转运动。

与现有技术相比，本实用新型一种基于楔角镜手持式激光焊接头光学系统的有益效果在于：通过楔角镜的旋转实现光束的O型扫描，同时能够保持在焊接区域内的任意点的光束聚焦的光斑大小恒定不变、且光束的入射角度也恒定不变，从而大大提高了焊接头的焊接质量和焊缝形貌的美观度；通过以扫描直径与光斑直径之比恒等于4为约束条件来配置楔角镜、准直镜以及聚焦镜，非常有益于激光能量的均匀传导，使得光斑区域的能量分布均匀。

【附图说明】

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的光斑设计效果示意图；

图3为本实用新型中楔角镜的侧面结构示意图；

图4为本实用新型中扫描区域的分解示意图；

图5为本实用新型中楔角镜射出光斑与焦距的计算分解示意图；

图中数字表示：

100基于楔角镜手持式激光焊接头光学系统；1准直镜；2反射镜；3楔角镜；4聚焦镜；5保护镜。

【具体实施方式】

实施例：