1.一種激光鉆孔與鉆孔填充系統(tǒng),其特征在于,包括激光光源模塊、入射光束旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)模塊、光束旋轉(zhuǎn)角度壓縮倍率可調(diào)模塊和激光聚焦與焦點(diǎn)切換模塊;
所述激光光源模塊,用于產(chǎn)生入射光束,并入射所述入射光束旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)模塊;
所述入射光束旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)模塊,用于對(duì)入射光束進(jìn)行旋轉(zhuǎn)調(diào)制以輸出旋轉(zhuǎn)光束,形成繞所述入射光束的光軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的第一光束,所述第一光束入射所述光束旋轉(zhuǎn)角度壓縮倍率可調(diào)模塊,其中,所述第一光束光軸旋轉(zhuǎn)全角小于30毫弧度;所述入射光束旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)模塊包括至少一個(gè)激光光束旋轉(zhuǎn)單元,所述激光光束旋轉(zhuǎn)單元包括旋轉(zhuǎn)透射光學(xué)元件和用于帶動(dòng)所述旋轉(zhuǎn)透射光學(xué)元件作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置;
所述光束旋轉(zhuǎn)角度壓縮倍率可調(diào)模塊,用于對(duì)第一光束進(jìn)行擴(kuò)束并對(duì)所述第一光束的空間旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行壓縮,輸出旋轉(zhuǎn)角度壓縮的第二光束并入射所述激光聚焦與焦點(diǎn)切換模塊;
所述激光聚焦與焦點(diǎn)切換模塊,用于對(duì)所述第二光束進(jìn)行聚焦,以形成聚焦光束,并控制所述聚焦光束的聚焦焦點(diǎn)在不同加工單元之間進(jìn)行切換或者在一個(gè)加工單元處對(duì)所述聚焦光束的聚焦焦點(diǎn)掃描運(yùn)動(dòng)進(jìn)行輔助運(yùn)動(dòng)控制;
其中,針對(duì)不同孔徑的通孔鉆孔,所述光束旋轉(zhuǎn)角度壓縮倍率可調(diào)模塊對(duì)所述第一光束的空間旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行壓縮,獲得與通孔孔徑對(duì)應(yīng)空間旋轉(zhuǎn)角度的第二光束;當(dāng)所述光束旋轉(zhuǎn)角度壓縮倍率可調(diào)模塊采用不同的旋轉(zhuǎn)角度壓縮倍率對(duì)所述第一光束的空間旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行壓縮時(shí),所述聚焦光束的聚焦焦點(diǎn)中心的圓形旋轉(zhuǎn)軌跡的直徑不同;
針對(duì)盲孔鉆孔,所述光束旋轉(zhuǎn)角度壓縮倍率可調(diào)模塊對(duì)所述第一光束的空間旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行連續(xù)壓縮,使得所述聚焦光束的聚焦焦點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡為螺旋線或者近似螺旋線;或者,所述光束旋轉(zhuǎn)角度壓縮倍率可調(diào)模塊對(duì)所述第一光束的空間旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行多次離散壓縮,使得所述第二光束在盲孔鉆孔階段形成多個(gè)旋轉(zhuǎn)角度,進(jìn)而使得所述聚焦光束的聚焦焦點(diǎn)獲得對(duì)應(yīng)的同心圓軌跡。
2.如權(quán)利要求1所述的激光鉆孔與鉆孔填充系統(tǒng),其特征在于,所述旋轉(zhuǎn)透射光學(xué)元件為楔形棱鏡或衍射體光柵或光楔,所述驅(qū)動(dòng)裝置為空心主軸電機(jī),所述旋轉(zhuǎn)透射光學(xué)元件安裝在所述空心主軸電機(jī)的電機(jī)主軸上;所述空心主軸電機(jī)為氣浮空心主軸電機(jī)或磁浮空心主軸電機(jī)。
3.如權(quán)利要求1所述的激光鉆孔與鉆孔填充系統(tǒng),其特征在于,所述激光聚焦與焦點(diǎn)切換模塊為振鏡掃描平場(chǎng)聚焦單元,所述振鏡掃描平場(chǎng)聚焦單元包括掃描振鏡和掃描平場(chǎng)聚焦鏡;
所述光束旋轉(zhuǎn)角度壓縮倍率可調(diào)模塊輸出的第二光束經(jīng)掃描振鏡反射后射入掃描平場(chǎng)聚焦鏡,再經(jīng)所述掃描平場(chǎng)聚焦鏡聚焦形成聚焦光束,其中,所述掃描振鏡通過掃描振鏡反射鏡片偏轉(zhuǎn)達(dá)到控制所述聚焦光束的聚焦焦點(diǎn)在不同加工單元之間的切換,或者在一個(gè)加工單元處的激光出光加工過程中,所述掃描振鏡通過掃描振鏡反射鏡片輔助偏轉(zhuǎn)對(duì)所述聚焦光束的聚焦焦點(diǎn)掃描運(yùn)動(dòng)進(jìn)行輔助運(yùn)動(dòng)控制。
4.如權(quán)利要求3所述的激光鉆孔與鉆孔填充系統(tǒng),其特征在于,所述光束旋轉(zhuǎn)角度壓縮倍率可調(diào)模塊包含殼體和透鏡組,所述透鏡組安裝于殼體內(nèi),所述透鏡組包含至少四個(gè)串聯(lián)的透鏡,通過改變所述透鏡組內(nèi)的多個(gè)透鏡之間的間距實(shí)現(xiàn)對(duì)所述第一光束的空間旋轉(zhuǎn)角度的壓縮,還可以同時(shí)調(diào)整所述第二光束的發(fā)散角從而調(diào)整聚焦光束的聚焦焦點(diǎn)的空間位置,使得所述聚焦焦點(diǎn)始終處于待加工工件表面。
5.如權(quán)利要求3所述的激光鉆孔與鉆孔填充系統(tǒng),其特征在于,所述光束旋轉(zhuǎn)角度壓縮倍率可調(diào)模塊包含殼體和棱鏡組,所述棱鏡組安裝于殼體內(nèi),所述棱鏡組包含至少二個(gè)串聯(lián)的棱鏡,通過改變所述棱鏡組內(nèi)的多個(gè)棱鏡之間的空間位置關(guān)系實(shí)現(xiàn)對(duì)所述第一光束的空間旋轉(zhuǎn)角度的壓縮,還可以同時(shí)調(diào)整所述第二光束的發(fā)散角從而調(diào)整所述聚焦光束的聚焦焦點(diǎn)的空間位置,使得所述聚焦焦點(diǎn)始終處于待加工工件表面。
6.如權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的激光鉆孔與鉆孔填充系統(tǒng),其特征在于,還包括擴(kuò)束倍率補(bǔ)償模塊,所述擴(kuò)束倍率補(bǔ)償模塊位于所述激光光源模塊與所述入射光束旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)模塊之間,用于對(duì)所述激光光源模塊產(chǎn)生的入射光束進(jìn)行擴(kuò)束,擴(kuò)束后的光束入射所述入射光束旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)模塊;
其中,當(dāng)所述光束旋轉(zhuǎn)角度壓縮倍率可調(diào)模塊對(duì)第一光束旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行大倍率壓縮時(shí),所述擴(kuò)束倍率補(bǔ)償模塊對(duì)入射光束進(jìn)行小倍率擴(kuò)束,或者,當(dāng)所述光束旋轉(zhuǎn)角度壓縮倍率可調(diào)模塊對(duì)第一光束旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行小倍率壓縮時(shí),所述擴(kuò)束倍率補(bǔ)償模塊對(duì)入射光束進(jìn)行大倍率擴(kuò)束,使得第二光束的光束直徑保持恒定或者基本恒定,進(jìn)而使得聚焦光束的聚焦焦點(diǎn)光斑直徑保持恒定或者基本恒定。
7.如權(quán)利要求6所述的激光鉆孔與鉆孔填充系統(tǒng),其特征在于,所述擴(kuò)束倍率補(bǔ)償模塊包含殼體和透鏡組,所述透鏡組安裝于殼體內(nèi),所述透鏡組包含至少二個(gè)串聯(lián)的透鏡,通過改變所述透鏡組內(nèi)的多個(gè)透鏡之間的間距實(shí)現(xiàn)對(duì)所述入射光束擴(kuò)束倍率的調(diào)整或者發(fā)散角的調(diào)整,通過發(fā)散角的調(diào)整改變所述光束旋轉(zhuǎn)角度壓縮倍率可調(diào)模塊的入射光束的入口光斑直徑。