一种激光加工扫描光学系统技术方案

本实用新型专利技术涉及激光加工技术领域，公开了一种激光加工扫描光学系统，该光学系统包括光探测器件组件、激光发射源、透镜组件、第一45°反射镜片、第二45°反射镜片和扫描振镜头组件；激光发射源用于发出半导体激光束，该半导体激光束依次经过第一45°反射镜片、透镜组件、第二45°反射镜片和扫描振镜头组件后，作用在待加工材料上，并反射形成成像光束，同时由外部进来的材料加工激光束，透过第二45°反射镜片，并经过扫描振镜头组件后，也作用在待加工材料上，对材料进行激光精密加工；本实用新型专利技术能够实现更换不同焦距的激光扫描镜头后，扫描光学系统仍然可以实现自动寻焦，并能够保持待加工材料一直位于扫描镜头的焦平面上。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术涉及激光加工
，公开了一种激光加工扫描光学系统，该光学系统包括光探测器件组件、激光发射源、透镜组件、第一45°反射镜片、第二45°反射镜片和扫描振镜头组件；激光发射源用于发出半导体激光束，该半导体激光束依次经过第一45°反射镜片、透镜组件、第二45°反射镜片和扫描振镜头组件后，作用在待加工材料上，并反射形成成像光束，同时由外部进来的材料加工激光束，透过第二45°反射镜片，并经过扫描振镜头组件后，也作用在待加工材料上，对材料进行激光精密加工；本技术能够实现更换不同焦距的激光扫描镜头后，扫描光学系统仍然可以实现自动寻焦，并能够保持待加工材料一直位于扫描镜头的焦平面上。【专利说明】一种激光加工扫描光学系统
本技术涉及激光加工
，尤其涉及激光精密加工领域，更具体的说，特别涉及一种激光加工扫描光学系统。
技术介绍
激光由于其高亮度、高方向性、高单色性和高相干性的优点，已经广泛应用于科研、国防、工业等国民生产的重要方面。在工业领域，激光加工作为先进制造技术，具有高效、高精度、高质量、范围广、节能环保并能实现柔性加工和超微细加工的优点，在汽车、电子电路、电器、航空航天、钢铁冶金、机械制造等领域得到了广泛的应用，且在某些行业(例如汽车、电子行业等)已经达到较高的水平。对提高产品质量、劳动生产率、自动化、无污染、减少材料消耗等起到愈来愈重要的作用。 精密激光切割、激光消除、激光蚀刻等是激光加工中比较常见，应用也比较广泛的一种方式。 随着激光精密加工在各个领域的不断发展，采用扫描振镜进行精密激光加工也被广泛使用。 在采用扫描振镜进行精密激光切割、激光消除、激光蚀刻等方面，当扫描所用的镜头的焦距确定后，需要维持扫描头到待加工材料之间的距离，尤其是针对表面不平整、变形的材料，为了保证激光切割、激光消除、激光蚀刻等的效果的均匀性，需要扫描头能够自动寻找焦距并维持扫描头与待切割材料之间的距离，以保证待切割材料始终位于激光加工所使用的镜头的焦平面上。所以为了实现扫描头自动寻找焦距及保持与待切割材料距离一定，需要进行特别设计。 在精密激光切割、激光消除、激光蚀刻等方面，为了达到预期的激光加工效果，经常需要改变聚焦激光束光斑直径，从而达到改变聚焦激光束单位面积上激光能量的目的，以实现不同的加工需求。这就需要更换不同焦距的激光加工镜头，但是更换激光加工所用镜头的焦距后，针对前一激光加工镜头焦距所设计的光路不再适用于当前激光加工镜头焦距，为了能够实现，更换不同焦距的激光加工镜头后，扫描头仍然可以实现自动寻焦及保持待切割材料位于加工镜头焦平面上的功能，需要进行特别的设计。
技术实现思路
本技术的目的在于针对现有技术存在的技术问题，提供一种激光加工扫描光学系统，能够实现更换不同焦距的激光扫描镜头后，扫描光学系统仍然可以实现自动寻焦，并能够保持待切割材料一直位于扫描镜头的焦平面上。 为了解决以上提出的问题，本技术采用的技术方案为: 一种激光加工扫描光学系统，该光学系统包括光探测器件组件、激光发射源、透镜组件、第一 45°反射镜片、第二 45°反射镜片和扫描振镜头组件； 所述激光发射源用于发出半导体激光束，该半导体激光束依次经过第一 45°反射镜片、透镜组件、第二 45°反射镜片和扫描振镜头组件后，作用在待加工材料上，并反射形成成像光束，该成像光束反应待加工材料表面的图像；同时还包括由外部进来的材料加工激光束，透过第二 45°反射镜片，并经过扫描振镜头组件后，也作用在待加工材料上，对材料进行激光精密加工； 所述成像光束透过扫描振镜头组件，由第二 45°反射镜片反射，并经过透镜组件，到达光探测器件组件，光探测器件组件接收成像光束。 优选的，所述光探测器件组件包括筒体、光探测器件、小孔光阑和衰减滤光片，筒体为一端封闭另一端敞开，其外围圆周面沿径向向外延伸形成圆柱形凸台，作为激光入射通道，筒体敞口端圆柱面上加工有外螺纹；其中筒体内腔由封闭端向敞口端依次设置有光探测器件、小孔光阑和衰减滤光片，光探测器件、小孔光阑和衰减滤光片中心位于筒体的中心轴线上。 优选的，所述光学系统还包括第一安装调整架、第二安装调整架和连接架；透镜组件包括第一透镜、第二透镜和第三透镜，第一 45°反射镜片和第二透镜依次设置在筒体内腔并位于衰减滤光片下方，且两者中心也位于筒体的中心轴线上； 第一安装调整架内壁的上下两端均加工有螺纹，其内腔安装第二透镜；第二安装调整架圆周面上端加工有外螺纹，其内腔安装第三透镜；第二安装调整架内壁的上下两端分别与筒体和第二安装调整架通过螺纹配合； 所述连接架为矩形框架结构，其相对两个侧面中心加工有通孔形成光束通道；连接架上表面与第二安装调整架下端固连，内腔安装有第一 45°反射镜片，且通过其侧面与扫描振镜头组件连接。 优选的，所述扫描振镜头组件包括镜架、第一扫描振镜片和第二扫描振镜片、第一电机、第二电机和扫描镜头；其中镜架由基板、电机固定板和安装板组成，基板上加工有通孔，其上表面两端对称设置有电机固定板和安装板，安装板上分别加工有与连接架的光束通道相连通的光束通孔； 电机固定板上安装第二电机，第一电机垂直设置在第二电机上，两个电机分别驱动第一扫描振镜片和第二扫描振镜片，第一扫描振镜片和第二扫描振镜片位于基板通孔上方并与光束通孔位置相对应，基板通孔下方设置有扫描镜头，扫描镜头下方为扫描镜头焦点。 优选的，所述激光发射源采用半导体激光器，其设置在筒体的圆柱形凸台内腔，并位于第一 45°反射镜片的一侧且两者中心连线与筒体中心轴线垂直。 优选的，所述激光发射源发出的半导体激光束波长为300nm?970nm，材料加工激光束的波长为300nm?1600nm。 优选的，所述扫描镜头H的焦距范围为25mm?400mm。 与现有技术相比，本技术的有益效果在于: 1、本技术能够自动寻找焦点，当光探测器件组件探测到的单位面积上的能量最大时，成像光束恰好在光探测器件组件上聚焦，即半导体激光束和材料加工激光束的焦点也都恰好位于待加工材料表面上，因此通过光探测器件组件能够实现自动寻找焦点功能，从而保证激光加工效果。 2、本技术中具有焦点随动功能，当待加工材料表面不平整或者有起伏时，或者待加工材料厚度变化引起其表面位置改变时，能够实时通过光探测器件组件探测待加工材料是否位于焦点位置，并通过计算机控制Z轴的升降，实现材料加工激光束的焦点随待加工材料表面而改变的功能，保证待加工材料始终位于激光焦点位置，这样能够保证始终采用激光焦点进行加工，保证激光精密加工质量的均匀；此外本技术所使用的光探测器件非常灵敏，因此保证了高精度及高灵敏度。 3、本技术中通过调整第一螺纹段和第二螺纹段的长度，从而可调节第一透镜、第二透镜之间的相对距离，而且它们与第三透镜的距离也可以调节，因此当更换扫描镜头焦距后，仍然能将材料加工激光束和半导体激光束焦点调节到重合，从而仍能实现自动寻找焦点功能及焦点随动功能，因此采用本技术的激光加工扫描光学系统可以方便的更换扫描镜头焦距，从而适用于各种不同的激光加工方式，适用于不同的材料和不同的效果需求的激光加工。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种激光加工扫描光学系统，其特征在于：该光学系统包括光探测器件组件、激光发射源、透镜组件、第一45°反射镜片(4)、第二45°反射镜片(9)和扫描振镜头组件； 所述激光发射源用于发出半导体激光束(22)，该半导体激光束(22)依次经过第一45°反射镜片(4)、透镜组件、第二45°反射镜片(9)和扫描振镜头组件后，作用在待加工材料(26)上，并反射形成成像光束(21)，该成像光束(21)反应待加工材料(26)表面的图像；同时还包括由外部进来的材料加工激光束(23)，透过第二45°反射镜片(9)，并经过扫描振镜头组件后，也作用在待加工材料(26)上； 所述成像光束(21)透过扫描振镜头组件，由第二45°反射镜片(9)反射，并经过透镜组件，到达光探测器件组件，光探测器件组件接收成像光束(21)。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵建涛，肖磊，杨锦彬，
申请(专利权)人：深圳市大族激光科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44