[发明专利]一种双波段激光摆动焊接光学系统

权利要求书

1.一种双波段激光摆动焊接光学系统，其特征在于：所述光学系统包含光纤耦合输出蓝光激光器(1)、第一准直镜组(2)、第一合束镜(3)、第二合束镜(4)、聚焦镜组(5)、保护镜(6)、光纤激光器(7)、第二准直镜组(8)、第一振镜(9)、第二振镜(10)、滤光片(11)、CCD镜头(12)；所述第一准直镜组(2)、聚焦镜组(5)、第二准直镜组(8)均为消像差球面镜组，且第一准直镜组(2)、聚焦镜组(5)中心轴同轴，同时也与第二准直镜组(8)中心轴平行，材料均为熔融石英材料；

所述第一合束镜(3)镀膜包含400nm-500nm高透射率，650nm±20nm高反射率，相对于第一准直镜组(2)中心光轴45°夹角安装，材料为熔融石英材料；

所述第二合束镜(4)镀膜包含400nm-500nm高透射率，650nm±20nm半透半反，1020nm-1090nm高反射率，相对于第一准直镜组(2)中心光轴45°夹角安装，材料为熔融石英材料；所述保护镜(6)材料为熔融石英材料。

2.根据权利要求1所述的一种双波段激光摆动焊接光学系统，其特征在于：所述第一振镜(9)、第二振镜(10)安装基准角均为45°，第一振镜(9)转轴与第二准直镜组(8)中心轴垂直，第二振镜(10)转轴与第二准直镜组(8)中心轴平行，且第一振镜(9)、第二振镜(10)相对于各自安装基准角有±5°范围以内的摆动角度，镜片材料包括熔融石英、SiC以及轻型金属材料。

3.根据权利要求1所述的一种双波段激光摆动焊接光学系统，其特征在于：所述光学系统光纤耦合输出蓝光激光器(1)出射激光依次经过第一准直镜组(2)、第一合束镜(3)、第二合束镜(4)、聚焦镜组(5)、保护镜(6)；

所述光学系统光纤激光器(7)出射激光依次经过第二准直镜组(8)、第一振镜(9)、第二振镜(10)、第二合束镜(4)、聚焦镜组(5)、保护镜(6)；

所述光学系统机械视觉成像依次由保护镜(6)、聚焦镜组(5)、第二合束镜(4)、第一合束镜(3)、滤光片(11)、CCD镜头(12)组成。

4.根据权利要求1所述的一种双波段激光摆动焊接光学系统，其特征在于：所述光纤耦合输出蓝光激光器(1)激光波长400nm-500nm，光纤激光器(7)激光波长1020nm-1090nm。

5.根据权利要求1所述的一种双波段激光摆动焊接光学系统，其特征在于：所述滤光片(11)为带通滤光片，透光中心波长650nm，半波带宽≤30nm，截止波长包含可见光波段与近红外波段。

6.实现权利要求1所述的一种双波段激光摆动焊接光学系统的使用方法，其特征在于：其使用方法包括以下步骤：

A、光纤耦合输出蓝光激光器(1)出射激光，经过第一准直镜组(2)形成准直光束，准直光束陆续由第一合束镜(3)、第二合束镜(4)折射，再由聚焦镜组(5)聚焦，聚焦光束通过保护镜(6)后汇聚成一点；

B、同时，光纤激光器(7)出射激光，经过第二准直镜组(8)准直形成准直光束，准直光束陆续由第一振镜(9)、第二振镜(10)、第二合束镜(4)反射，在第一振镜(9)、第二振镜(10)配合摆动时，反射后的出射光束相对于聚焦镜组(5)有着不同方向的夹角，再经过聚焦镜组(5)聚焦，聚焦焦点偏离聚焦镜组(5)中心轴，随着第一振镜(9)、第二振镜(10)实时摆动，聚焦光斑在焦平面形成特定扫描图形；

C、在激光焊接过程中，通过光纤耦合输出蓝光激光器(1)聚焦定光斑与光纤激光器(7)摆动扫描光斑优化组合，可实现有色金属焊接质量最佳化；

D、采用红光照明光源照明工件时，板材表面发生漫反射，部分光束反射依次经过保护镜(6)、聚焦镜组(5)、第二合束镜(4)、第一合束镜(3)、滤光片(11)、CCD镜头(12)，最后成像到CCD上，可以实时观察焊接表面情况。