[发明专利]一种双光束耦合水导加工头装置及加工方法

说明书

本发明公开了一种双光束耦合水导加工头装置及加工方法，属于水导激光加工技术领域，能够解决现有耦合激光功率低、输出光斑能量不均匀及不能可视化加工的问题。加工头装置包括光束调制模块、视觉模块及控制模块；加工方法包括合束穿孔：控制模块控制两台离散的激光器发射激光A及激光B，通过合束室将激光A及激光B调制成合束激光，通过耦合室将合束激光聚焦耦合入射到水柱中，对工件进行合束穿孔；耦合切割：控制模块接收用户输入的平移量，并发送控制指令给运动模组，控制第一平移台及第二平移台根据平移量完成平移，经合束室及耦合室后将耦合后的光束聚焦耦合进水柱中。本发明用于对厚板工件进行穿孔加工。

技术领域

本发明涉及一种双光束耦合水导加工头装置及加工方法，属于水导激光加工技术领域。

背景技术

水导激光加工是利用水柱形成光波导，使得激光在水柱中发生全反射，可用于激光切割、打孔。然而，对于低锥度的快速切割，现有水导激光加工技术仍不具备此能力。原因主要有以下两点：其一，耦合激光功率不高，切割起始穿孔时难以将厚板直接穿透，必须长时间或者多次激光祛除才能穿透工件，大大影响切割速度的提升，由于目前本领域均采用单光束耦合进水柱的方式，从源头上导致激光功率受限；其二，能量均匀性问题，单束激光的能量在水柱光波导的横向截面内呈高斯曲线分布，水柱光波导中心处能量密度远高于周边，既增加了中心处水分子被击穿的风险，又导致加工锥度的产生，不利于对厚板的深度加工。

发明内容

本发明提供了一种双光束耦合水导加工头装置及加工方法，能够解决现有耦合激光功率低、输出光斑能量不均匀及不能可视化加工的问题。

本发明提供了一种双光束耦合水导加工头装置，包括光束调制模块、视觉模块、控制模块；

所述光束调制模块包括合束室及耦合室，所述耦合室固定设置于所述合束室下方，工件位于所述耦合室下方，所述合束室用于将激光A及激光B调制成一束在空间上能量重合或对称的合束激光，所述耦合室用于将从所述合束室射出的合束激光聚焦为耦合光束，所述耦合光束用于加工所述工件；

所述视觉模块位于所述合束室内，用于实时在线监测工件表面；

所述控制模块与所述光束调制模块、所述视觉模块及所述激光器电连接，用于控制所述光束调制模块、所述激光器及所述视觉模块工作；

优选的，所述视觉模块包括CCD模组及光源，所述光源发射波长与所述激光A及所述激光B波长不同；

可选的，所述合束室包括壳体、第一进光口、第二进光口、反射镜组、合束镜及运动模组；

所述第一进光口及所述第二进光口连通设置在所述壳体的左、右、前及后任意一侧壁上或任意相对的两侧壁上，所述反射镜组、所述合束镜及所述运动模组均设置在所述壳体内；

所述第一进光口及所述第二进光口分别用于供所述激光A及所述激光B进入所述壳体内，所述反射镜组用于对进入所述壳体内的所述激光A及所述激光B进行全反射，所述合束镜用于将所述激光A及所述激光B成为一束合束激光；

所述运动模组用于控制所述反射镜组调制所述合束激光的能量分布，所述运动模组与所述控制模块电连接，通过所述控制模块控制所述运动模组工作。

可选的，所述耦合室内设聚焦镜，所述聚焦镜用于将从所述合束室射出的所述合束激光聚焦成耦合光束，所述聚焦镜、所述视觉模块及所述耦合室的中心轴重合。

可选的，所述第一进光口及所述第二进光口同时设置于所述合束室的左、右、前及后任意一侧壁上；

所述反射镜组包括第一反射镜及第二反射镜，所述合束镜包括S1面及S2面，所述第一反射镜中心与所述第一进光口同轴，所述第二反射镜、所述合束镜与所述第二进光口同轴，且所述合束镜位于所述第二进光口与所述第二反射镜之间，所述合束镜的S1面用于将经过所述第一反射镜反射的激光A反射给所述第二反射镜，所述合束镜的S2面用于将激光B透射到所述第二反射镜；