[发明专利]一种环形激光焊接装置及方法

说明书

本发明公开一种环形激光焊接装置及方法，光纤激光器发出的激光依次通过准直器、扩束镜、环形光透镜、第一分光镜、第二分光镜、激光振镜、聚焦镜作用于焊接工件上；激光通过环形光透镜后光束由高斯分布转换为环形分布；本发明避免了激光高斯分布时焊点中心温度过高导致焊接工件损坏的情形；同时通过使用不同拓扑数的环形光透镜调节环形光束的宽度进一步调节了焊接激光光斑的直径，从而可以根据不同的材料及焊接工件的厚度对焊接激光光斑的参数进行调整，以保证焊接质量；本发明中，同时设置了红外温度传感器及图像采集装置，能够实施对焊点温度及焊点位置的图像进行监控。

技术领域

本发明涉及激光焊接领域，具体涉及一种环形激光焊接装置及方法。

背景技术

工业领域，激光焊接应用日益广泛，传统激光焊接激光束一般是高斯分布；在激光束是高斯分布的情况下，焊点中心的温度过高，导致焊接过程中易产生飞溅而损坏焊接工件焊点周围的电子元件；同时，由于焊接过程中受热不均匀，在焊接工件较薄的情况下，导致焊接工件变形。

公开号为CN 112643199 A的发明专利公开了一种环形光激光焊接装置，所述专利是先用锥透镜将平行光束折射为环形光束，聚焦镜将环形光束聚焦，形成聚焦光束，聚焦光束经反射面反射后，绕开突出部的遮挡在焊缝处形成聚焦圆环；反射体具有反射面，反射面用来改变聚焦光束的方向，使焦平面的位置发生改变；锥透镜及聚焦镜至少有一个能够轴向移动，过程繁琐并且环形光的圆环宽度不可调。

发明内容

本发明目的是为了解决传统激光焊接存在的不足，提供一种环形激光焊接装置及方法。

为实现以上目的，本发明技术方案为：

一种环形激光焊接装置，包括光纤激光器、准直器、扩束镜、环形光透镜、激光振镜、聚焦镜；

光纤激光器用于产生激光；

光纤激光器的输出光路上设置准直器，准直器用于将光纤激光器发出的发散激光调整为准直平行光；

准直器的输出光路上设置扩束镜，扩束镜用于将准直器输出的准直平行激光束扩束放大；

扩束镜的输出光路上设置环形光透镜，激光束从环形光透镜的中心经过，环形光透镜用于将光纤激光器产生的高斯分布的激光束转换为环形光束；

通过环形光透镜的环形光束传输至激光振镜，激光振镜用于调整激光光斑的位置和运动轨迹；

激光振镜输出光路上设置聚焦镜；

光纤激光器发出的激光依次通过准直器、扩束镜、环形光透镜、激光振镜、聚焦镜，通过聚焦镜聚焦作用于待焊接的工件上。

进一步的是，所述的环形光透镜为多拓扑数的环形光透镜。

进一步的是，所述的环形光透镜为一个或多个。

进一步的是，所述的焊接装置还包括分光镜，所述的分光镜设置在环形光透镜的输出光路上；通过环形光透镜的环形光束输出至分光镜；从分光镜透射的环形光束输出至激光振镜。

进一步的是，所述的分光镜包括第一分光镜及第二分光镜；通过环形光透镜的环形光束输出至第一分光镜，从第一分光镜透射的环形光束输出至第二分光镜，从第二分光镜透射的环形光束输出至激光振镜。

进一步的是，所述的第一分光镜及第二分光镜其中一面均镀有635nm红光半反半透介质膜。

进一步的是，所述的焊接装置还包括设置在焊接装置内部的红外温度传感器，所述红外温度传感器的中心与光纤激光器的中心在一个水平面上，红外温度传感器用于测量经第二分光镜反射的焊点位置的温度。