激光加工中的導(dǎo)光與勻光系統(tǒng)

1、激光加工的導(dǎo)光與勻光系統(tǒng),光束傳輸系統(tǒng)可以簡(jiǎn)單到只有一個(gè)鏡片，也可以復(fù)雜到一個(gè)五軸系統(tǒng)。但必須考慮兩個(gè)重要特性：光束質(zhì)量和系統(tǒng)的總輸出能量。,保證激光光束的高質(zhì)量無(wú)損耗傳輸。光束傳輸系統(tǒng)必須引導(dǎo)一束激光從激光腔到工件，功率損耗最小，鏡片還必須保持正確的光束偏振。,導(dǎo)光系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目的,導(dǎo)光系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式,采用工作臺(tái)或工件作X軸運(yùn)動(dòng)，切割頭作Y軸運(yùn)動(dòng)，在加工中存在工件運(yùn)動(dòng)，容易導(dǎo)致精度誤差，且容易燒傷加工表面，技術(shù)相對(duì)簡(jiǎn)單，造價(jià)低。,被加工

2、的工件固定，光路在被加工的工件范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng)。是目前應(yīng)用最多的光路系統(tǒng)，它有著速度快、剛性好及精度高等特點(diǎn)。,復(fù)合光路,飛行光路,光路恒定，被加工的工件需要作X、Y軸兩個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)， 該光路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，穩(wěn)定性好。 由于工作臺(tái)具有一定重量，使工作臺(tái)高速運(yùn)動(dòng)受到一定限制。,固定光路,,,,,,,,,,,導(dǎo)光系統(tǒng)的基本構(gòu)成,反射鏡,聚焦鏡,反射鏡,聚焦鏡,反射式擴(kuò)束鏡,圓偏振鏡片,輔助氣體系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)和監(jiān)視系統(tǒng),復(fù)雜的導(dǎo)光系統(tǒng),簡(jiǎn)單的導(dǎo)光系統(tǒng),,

3、,,,,,,激光反射鏡導(dǎo)光系統(tǒng),激光切割機(jī)的導(dǎo)光系統(tǒng),激光擴(kuò)束鏡的作用：擴(kuò)束激光束，壓縮激光束發(fā)散角,五軸飛行光學(xué)導(dǎo)光系統(tǒng),五軸飛行光學(xué)導(dǎo)光系統(tǒng),該系統(tǒng)通過(guò)沿X、Y、Z三個(gè)方向移動(dòng)光路中的反射鏡來(lái)改變焦點(diǎn)的空間位置，同時(shí)通過(guò)旋轉(zhuǎn)B、C軸上的反射鏡來(lái)改變激光的射出方向，以滿足激光束與空間三維工件表面垂直角度的要求。,,擴(kuò)束鏡是能夠改變激光光束直徑和發(fā)散角的光學(xué)組件,擴(kuò)束鏡,反射式擴(kuò)束鏡,透射式擴(kuò)束鏡(伽利略擴(kuò)束鏡),從激光器發(fā)出的激光束具

4、有一定的發(fā)散角，對(duì)于激光加工來(lái)說(shuō)，只有通過(guò)擴(kuò)束鏡的調(diào)節(jié)使激光光束變?yōu)闇?zhǔn)直（平行）光束，才能利用聚焦鏡獲得細(xì)小的高功率密度光斑；,伽利略望遠(yuǎn)系統(tǒng),,,,,,使探測(cè)器光敏面上的非均勻光照得以均勻化；,聚焦鏡,提高邊緣光束入射到探測(cè)器的能力；,在相同的主光學(xué)系統(tǒng)中，附加場(chǎng)鏡將減少探測(cè)器的面積；如果使用同樣的探測(cè)器面積，可擴(kuò)大視場(chǎng)，增加入射的通量；,聚焦鏡的主要作用,激光頭示意圖,聚焦鏡焦距測(cè)量方法,,能夠?yàn)V除偏振光的濾鏡叫做偏振鏡。普通的偏振

5、鏡叫做線偏振鏡（PL鏡)。,線偏振鏡可以讓與其偏振方向平行的振動(dòng)光波通過(guò)，同時(shí)，還能使其它方向的振動(dòng)光波受到不同程度的減弱。,偏振鏡,如何使偏振鏡既能濾掉有害的偏振光，又能使經(jīng)過(guò)偏振鏡進(jìn)入鏡頭的光線成為非偏振光呢？,圓偏振鏡(CPL鏡)的組成：,一片線偏振鏡,一片四分之一波片(特殊雙折射材料),膠合而成,,,圓偏振片,四分之一波片的光軸與線偏振鏡的偏振光振動(dòng)方向形成45°角，光線自線偏振鏡一段射入為正向，自四分之一波片一端射

6、入為反向。正向射向圓偏振鏡的自然光，先通過(guò)前一部分的線偏振鏡，能夠?yàn)V除某個(gè)振動(dòng)方向的偏振光；后一部分的波片可以使透過(guò)它的偏振光振動(dòng)方向在一個(gè)圓周上旋轉(zhuǎn)。這種特殊的偏振光稱為圓偏振光。,圓偏振鏡的原理,圓偏振鏡安裝位置,圓偏振鏡,鏡片反射率/吸收系數(shù),常用鏡片反射率或吸收系數(shù),常用鏡片材料性能比較,反射鏡和圓偏振鏡片的基體材料一般采用 Si基鍍金反射膜(有的反射鏡采用無(wú)氧銅鍍金鏡片),聚焦鏡片通常采用ZnSe材料制作,,,激光導(dǎo)光系統(tǒng)是

7、激光加工設(shè)備重要的激光配件，主要的導(dǎo)光系統(tǒng)有激光焊接頭和激光切割頭。,?系統(tǒng)密封，適合工業(yè)應(yīng)用環(huán)境；?系統(tǒng)穩(wěn)定和精密；?容易安裝調(diào)試，便于與客戶激光器連接；,導(dǎo)光系統(tǒng)實(shí)物圖,對(duì)導(dǎo)光系統(tǒng)的要求,激光導(dǎo)光系統(tǒng)(焊接頭),集切割與焊接于一體的激光頭,獨(dú)有的導(dǎo)光擴(kuò)束系統(tǒng)可改善光束遠(yuǎn)傳質(zhì)量，通過(guò)提高光束的準(zhǔn)直特性，使光束長(zhǎng)距離傳輸發(fā)散角盡可能小，近似于平行光，光斑在各處的尺寸變化不大，實(shí)現(xiàn)光斑整形，消除激光束掃描過(guò)程中的方向性能量差異現(xiàn)象，進(jìn)

8、一步優(yōu)化激光表面處理加工質(zhì)量。,設(shè)備簡(jiǎn)介,DG-2型導(dǎo)光系統(tǒng),設(shè)備特點(diǎn),1.結(jié)構(gòu)緊湊，便于維護(hù)； 2.光束質(zhì)量?jī)?yōu)，安全性能高；,DG-2型導(dǎo)光系統(tǒng)是富通公司為工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)發(fā)的大功率激光成套設(shè)備的配套產(chǎn)品；,導(dǎo)光系統(tǒng)可保證激光束照射在工件上能量的均勻穩(wěn)定，其中，同軸瞄準(zhǔn)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)激光束精確定位掃描加工；,光束半切反疊勻光系統(tǒng),形成均勻強(qiáng)度矩形光束和散焦圓形光束的兩種光學(xué)系統(tǒng),通過(guò)調(diào)節(jié)透鏡陣列與會(huì)聚透鏡之間的距離可以改變光學(xué)系統(tǒng)的整體

9、長(zhǎng)度而不影響聚焦光斑的形態(tài)；,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)具有較大的調(diào)節(jié)自由度，適用性強(qiáng)。,勻光系統(tǒng),光束整形與勻光系統(tǒng)結(jié)構(gòu),由雙排透鏡陣列和會(huì)聚透鏡組成的激光光束整形與勻光系統(tǒng)；,通過(guò)調(diào)節(jié)雙排透鏡陣列的間距可以改變聚焦光斑的尺寸；,,勻光器,它包括一塊片狀光學(xué)鏡片，特征在于鏡片兩個(gè)面的表面外形由多個(gè)互成相同極小角度的狹長(zhǎng)條形平面組成的條帶陣列，該條帶陣列在鏡片表面為拱形凸起；,H表示狹長(zhǎng)條形平面的寬度；,光路示意圖,不僅可以使激光光束均勻性達(dá)到使用要求，