一種激光加工光斑控制方法及其專有裝置制造方法
【專利摘要】一種激光加工光斑控制方法及其專有裝置，所述的方法包括以下步驟：將待加工的工件放置在運(yùn)動(dòng)工作臺(tái)上；開啟控制器，控制器分別控制電機(jī)、第一信號(hào)變送器、第二信號(hào)變送器發(fā)送指令帶動(dòng)相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)工作平臺(tái)、振鏡和激光器做相應(yīng)的改變，使得激光束形成寬度為L(zhǎng)的線性光斑，所述的線性光斑作為反射光投射到待加工的工件表面；按照本發(fā)明所述的激光加工光斑控制方法構(gòu)建的專有裝置，包括控制器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、電機(jī)、第一信號(hào)變送器、第二信號(hào)變送器、運(yùn)動(dòng)工作臺(tái)、激光器以及振鏡。本發(fā)明的有益效果是：光斑尺寸、形狀和能量密度分布可以根據(jù)加工工藝的要求進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整、并且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便。
【專利說明】一種激光加工光斑控制方法及其專有裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種激光加工光斑控制方法及其專有裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在激光加工領(lǐng)域，用于激光熱處理、激光熔覆、激光合金化等加工的激光光斑通常是采用一系列靜態(tài)的光學(xué)鏡片進(jìn)行光學(xué)變換獲得的，所獲得的光斑形狀有圓形、矩形、線形等，但這種經(jīng)一系列的光學(xué)鏡片整形獲得的光束普遍具有以下特點(diǎn):1、不便于調(diào)整光斑形狀:一套光學(xué)鏡片只能整形出一種形狀的光斑，如果需要不同形狀的光斑需要更換整形光路；2、不便于調(diào)整光斑內(nèi)的光強(qiáng)分布特性:不同的激光加工工藝需要不同類型的光強(qiáng)分布特性，有的激光加工工藝需要中心能量密度高、邊緣能量密度低的高斯型分布，有的激光加工工藝需要能量分布均勻的光學(xué)特性；但經(jīng)靜態(tài)光學(xué)鏡片整形獲得的光斑，其內(nèi)部能量密度分布的特性是固定的，不能隨工況的要求而變化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決目前的激光光斑只能整形出一種形狀的光斑、無法調(diào)節(jié)調(diào)整光斑內(nèi)的光強(qiáng)分布特性以及光斑形狀的問題，本發(fā)明提出了一種能對(duì)光斑尺寸、形狀和能量密度分布可以根據(jù)加工工藝的要求進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整的激光加工光斑控制方法及其專有裝置。
[0004]一種激光加工光斑控制方法，包括以下步驟:
[0005]1)將待加工的工件放置在運(yùn)動(dòng)工作臺(tái)上；
[0006]2)開啟控制器，控制器的驅(qū)動(dòng)模塊向電機(jī)驅(qū)動(dòng)器發(fā)出運(yùn)動(dòng)控制指令，接收到運(yùn)動(dòng)控制指令的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)通過電機(jī)運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)放置在運(yùn)動(dòng)工作臺(tái)上的工件同步運(yùn)動(dòng)；控制器的擺動(dòng)控制模塊向第一信號(hào)變送器發(fā)出擺動(dòng)指令，控制與第一信號(hào)變送器相連的振鏡做出相應(yīng)的擺動(dòng)；控制器的功率調(diào)節(jié)模塊向第二信號(hào)變送器發(fā)送功率控制指令，控制與第二信號(hào)變送器相連的激光器發(fā)出相應(yīng)功率的激光；
[0007]3)激光器發(fā)出的點(diǎn)狀的激光束作為入射光照射在振鏡上，通過來回?cái)[動(dòng)的振鏡反射的激光束形成寬度為L(zhǎng)的線性光斑，所述的線性光斑作為反射光投射到待加工的工件表面；其中，在所形成的光斑內(nèi)的每一點(diǎn)處的能量密度P與該點(diǎn)處激光輸出功率f、振鏡掃描速度vb、工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)速度Vt構(gòu)成函數(shù)關(guān)系，其函數(shù)表達(dá)式為:
[0008]
【權(quán)利要求】
1.一種激光加工光斑控制方法，包括以下步驟: 1)將待加工的工件放置在運(yùn)動(dòng)工作臺(tái)上； 2)開啟控制器，控制器的驅(qū)動(dòng)模塊向電機(jī)驅(qū)動(dòng)器發(fā)出運(yùn)動(dòng)控制指令，接收到運(yùn)動(dòng)控制指令的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)通過電機(jī)運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)放置在運(yùn)動(dòng)工作臺(tái)上的工件同步運(yùn)動(dòng)；控制器的擺動(dòng)控制模塊向第一信號(hào)變送器發(fā)出擺動(dòng)指令，控制與第一信號(hào)變送器相連的振鏡做出相應(yīng)的擺動(dòng)；控制器的功率調(diào)節(jié)模塊向第二信號(hào)變送器發(fā)送功率控制指令，控制與第二信號(hào)變送器相連的激光器發(fā)出相應(yīng)功率的激光； 3)激光器發(fā)出的點(diǎn)狀的激光束作為入射光照射在振鏡上，通過來回?cái)[動(dòng)的振鏡反射的激光束形成寬度為L(zhǎng)的線性光斑，所述的線性光斑作為反射光投射到待加工的工件表面；其中，在所形成的光斑內(nèi)的每一點(diǎn)處的能量密度P與該點(diǎn)處激光輸出功率f、振鏡掃描速度vb、工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)速度Vt構(gòu)成函數(shù)關(guān)系，其函數(shù)表達(dá)式為:
2.按照權(quán)利要求1所述的激光加工光斑控制方法構(gòu)建的專有裝置，其特征在于:包括控制器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、電機(jī)、第一信號(hào)變送器、第二信號(hào)變送器、運(yùn)動(dòng)工作臺(tái)、激光器以及振鏡，所述的控制器的驅(qū)動(dòng)模塊與電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的信號(hào)輸入端相連，所述的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的信號(hào)輸出端與電機(jī)相連，所述的電機(jī)的輸出軸與所述的運(yùn)動(dòng)工作臺(tái)固定；所述的控制器的擺動(dòng)控制模塊與第一信號(hào)變送器的信號(hào)輸入端相連，所述的第一信號(hào)變送器的信號(hào)輸出端與振鏡相連；所述的控制器的功率調(diào)節(jié)模塊與所述的第二信號(hào)變送器的信號(hào)輸入端相連，所述的第二信號(hào)變送器的信號(hào)輸出端與所述的激光器相連。
3.如權(quán)利要求2所述的專有裝置，其特征在于:所述的控制器為PLC、計(jì)算機(jī)、數(shù)字信號(hào)處理器或單片機(jī)。
4.如權(quán)利要求2所述的專有裝置，其特征在于:所述的第二信號(hào)變送器采用電流或電壓模擬量信號(hào)接口的變送器、并行通訊數(shù)字接口或串行通訊數(shù)字接口的變送器。
5.如權(quán)利要求2所述的專有裝置，其特征在于:所述的振鏡為I維掃描振鏡、2維掃描振鏡或具有自動(dòng)聚焦功能的掃描振鏡裝置。
6.如權(quán)利要求2所述的專有裝置，其特征在于:所述的電機(jī)采用交流伺服電機(jī)或步進(jìn)電機(jī)。
7.如權(quán)利要求2所述的專有裝置，其特征在于:所述的第一信號(hào)變送器采用電流或電壓模擬量信號(hào)變送器、并行通訊數(shù)字接口或串行通訊數(shù)字接口變送器。
8.如權(quán)利要求1~7任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的專有裝置，其特征在于:所述的控制器采用的是使用數(shù)字信號(hào)處理器開發(fā)的控制器；第二信號(hào)變送器采用的是電壓模擬量信號(hào)變送器；振鏡采用的是1維掃描振鏡；電機(jī)采用步進(jìn)電機(jī)；第一信號(hào)變送器采用的是電壓模擬量信號(hào)變送器。
【文檔編號(hào)】B23K26/06GK103817433SQ201410030553
【公開日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2014年1月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月23日
【發(fā)明者】胡曉冬, 姚建華, 徐元飛 申請(qǐng)人:浙江工業(yè)大學(xué)