[发明专利]激光扫描系统及其方法

权利要求书

1.一种激光扫描系统，用于在成像平面(200)上进行扫描，包括框架(100)、激光发射单元(10)、调焦单元(20)以及偏转单元(30)，其特征在于，

所述激光扫描系统还包括有光束质量分析仪和控制器，其中：

所述光束质量分析仪用于测量所述激光发射单元(10)所发射的扫描光束入射至所述成像平面(200)中心位置的光斑形态的数据，所述光束质量分析仪与所述控制器电连接，用于将所述数据输入所述控制器；

所述控制器与所述激光发射单元(10)、所述偏转单元(30)以及所述调焦单元(20)均电连接，所述控制器用于对输入的所述数据进行计算并得到实时指令，以通过控制偏转单元(30)使得所述扫描光束沿待扫描路径移动，同时通过实时控制所述调焦单元(20)，以使得所述扫描光束在所述成像平面(200)的光斑沿所述待扫描路径法线方向的投影宽度保持不变。

2.根据权利要求1所述的激光扫描系统，其特征在于，所述框架(100)设置有准直器(40)，所述准直器(40)的入光口与所述激光发射单元(10)的输出光纤(11)连接，所述准直器(40)的出光口与所述调焦单元(20)的入光口连接。

3.根据权利要求2所述的激光扫描系统，其特征在于，所述框架(100)还设置有光学基板(50)，所述准直器(40)、所述调焦单元(20)以及所述偏转单元(30)均设置于所述光学基板(50)，且所述准直器(40)的光轴、所述调焦单元(20)的光轴以及所述偏转单元(30)的入光口光轴同轴设置。

4.根据权利要求1所述的激光扫描系统，其特征在于，所述偏转单元(30)包括输出轴相互垂直的X轴电机(31)与Y轴电机(33)，所述X轴电机(31)的输出轴设置有X轴反射镜(32)，所述Y轴电机(33)的输出轴设置有Y轴反射镜(34)。

5.一种激光扫描方法，其特征在于，采用如权利要求1至4中任一项所述的激光扫描系统，所述激光扫描方法包括如下步骤：

S100，通过光束质量分析仪对所述激光发射单元(10)所射出扫描光束的光斑数据进行测量，将所述光斑数据以及多组待扫描路径的向量数据输入所述控制器，并通过所述控制器计算得到光斑数据表二维数组；

S200，通过所述控制器计算得到一组所述待扫描路径与光斑长轴的夹角α，通过所述控制器发出指令至所述偏转单元(30)和所述激光发射单元(10)，以控制所述扫描光束处于初始状态；

S300，所述控制器通过所述向量数据计算得到光斑的瞬时位置，并控制所述偏转单元(30)，以使得所述光斑沿该组所述待扫描路径移动；

S400，所述控制器根据所述瞬时位置、所述夹角α以及所述光斑数据表二维数组，计算并得到聚焦控制指令与离焦控制指令，并且将两者叠加后实时发送至所述调焦单元(20)，以使得所述光斑沿该组所述扫描路径法线方向的投影宽度保持不变。

6.根据权利要求5所述的激光扫描方法，其特征在于，所述S100包括

S101，使用所述光束质量分析仪测量所述扫描光束垂直入射至所述成像平面(200)中心位置的光斑形态，包括负离焦光斑、聚焦光斑以及正离焦光斑，以记录聚焦和离焦状态下所述光斑的长轴宽度、短轴宽度以及长轴方位角，并将所记录数据输入所述控制器，生成中心光斑数据表；以及

S102，所述控制器根据所述中心光斑数据表以及所述偏转单元(30)的投影几何模型，计算所述成像平面(200)不同位置的所述光斑数据，从而得到包括整个所述成像平面(200)范围内各坐标位置负离焦光斑、聚焦光斑、正离焦光斑的长、短轴宽度以及长轴方位角数据的光斑数据表二维数组；以及

S103，将所述待扫描路径的所述向量数据，包括多组所述待扫描路径的起点坐标、终点坐标、速度、宽度以及激光功率的数据集合，输入所述控制器。