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動工作臺上；開啟控制器，控制器分別控制電機、第一信號變送器、第二信號變送器發送指令帶動相應的運動工作平臺、振鏡和激光器做相應的改變，使得激光束形成寬度為L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；按照本發明所述的激光加工光斑控制方法構建的專有裝置，包括控制器、電機驅動器、電機、第一信號變送器、第二信號變送器、運動工作臺、激光器以及振鏡。本發明的有益效果是：光斑尺寸、形狀和能量密度分布可以根據加工工藝的要求進行動態調整、并且結構簡單、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
【技術領域】
[0001]本發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】
[0002]在激光加工領域，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的光學鏡片進行光學變換獲得的，所獲得的光斑形狀有圓形、矩形、線形等，但這種經一系列的光學鏡片整形獲得的光束普遍具有以下特點:1、不便于調整光斑形狀:一套光學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、不便于調整光斑內的光強分布特性:不同的激光加工工藝需要不同類型的光強分布特性，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特性；但經靜態光學鏡片整形獲得的光斑，其內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。
【發明內容】
[0003]為了解決目前的激光光斑只能整形出一種形狀的光斑、無法調節調整光斑內的光強分布特性以及光斑形狀的問題，本發明提出了一種能對光斑尺寸、形狀和能量密度分布可以根據加工工藝的要求進行動態調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動工作臺上；
[0006]2)開啟控制器，控制器的驅動模塊向電機驅動器發出運動控制指令，接收到運動控制指令的電機驅動器驅動通過電機運動帶動放置在運動工作臺上的工件同步運動；控制器的擺動控制模塊向第一信號變送器發出擺動指令，控制與第一信號變送器相連的振鏡做出相應的擺動；控制器的功率調節模塊向第二信號變送器發送功率控制指令，控制與第二信號變送器相連的激光器發出相應功率的激光；
[0007]3)激光器發出的點狀的激光束作為入射光照射在振鏡上，通過來回擺動的振鏡反射的激光束形成寬度為L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，在所形成的光斑內的每一點處的能量密度P與該點處激光輸出功率f、振鏡掃描速度vb、工作臺運動速度Vt構成函數關系，其函數表達式為:
[0008]
【權利要求】
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動工作臺上； 2)開啟控制器，控制器的驅動模塊向電機驅動器發出運動控制指令，接收到運動控制指令的電機驅動器驅動通過電機運動帶動放置在運動工作臺上的工件同步運動；控制器的擺動控制模塊向第一信號變送器發出擺動指令，控制與第一信號變送器相連的振鏡做出相應的擺動；控制器的功率調節模塊向第二信號變送器發送功率控制指令，控制與第二信號變送器相連的激光器發出相應功率的激光； 3)激光器發出的點狀的激光束作為入射光照射在振鏡上，通過來回擺動的振鏡反射的激光束形成寬度為L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，在所形成的光斑內的每一點處的能量密度P與該點處激光輸出功率f、振鏡掃描速度vb、工作臺運動速度Vt構成函數關系，其函數表達式為:
2.按照權利要求1所述的激光加工光斑控制方法構建的專有裝置，其特征在于:包括控制器、電機驅動器、電機、第一信號變送器、第二信號變送器、運動工作臺、激光器以及振鏡，所述的控制器的驅動模塊與電機驅動器的信號輸入端相連，所述的電機驅動器的信號輸出端與電機相連，所述的電機的輸出軸與所述的運動工作臺固定；所述的控制器的擺動控制模塊與第一信號變送器的信號輸入端相連，所述的第一信號變送器的信號輸出端與振鏡相連；所述的控制器的功率調節模塊與所述的第二信號變送器的信號輸入端相連，所述的第二信號變送器的信號輸出端與所述的激光器相連。
3.如權利要求2所述的專有裝置，其特征在于:所述的控制器為PLC、計算機、數字信號處理器或單片機。
4.如權利要求2所述的專有裝置，其特征在于:所述的第二信號變送器采用電流或電壓模擬量信號接口的變送器、并行通訊數字接口或串行通訊數字接口的變送器。
5.如權利要求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聚焦功能的掃描振鏡裝置。
6.如權利要求2所述的專有裝置，其特征在于:所述的電機采用交流伺服電機或步進電機。
7.如權利要求2所述的專有裝置，其特征在于:所述的第一信號變送器采用電流或電壓模擬量信號變送器、并行通訊數字接口或串行通訊數字接口變送器。
8.如權利要求1~7任意一項權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字信號處理器開發的控制器；第二信號變送器采用的是電壓模擬量信號變送器；振鏡采用的是1維掃描振鏡；電機采用步進電機；第一信號變送器采用的是電壓模擬量信號變送器。
【文檔編號】B23K26/06GK103817433SQ201410030553
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年1月23日 優先權日:2014年1月23日
【發明者】胡曉冬, 姚建華, 徐元飛 申請人:浙江工業大學