CN109048053B - 一种高功率光纤激光气动扫描系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高功率光纤激光器气动扫描系统，属于激光扫描领域，包括主体，主体一侧设有聚焦模块，聚焦模块包括连接块、聚焦镜、波形垫圈、承载台，聚焦模块一侧设有水冷QBH光束整形模块，水冷QBH光束整形模块一侧设有高功率光纤激光发射模块，主体内部设有反射镜固定座、水冷弧形反射镜、气动多面扫描镜、转速监控模块、气动喷嘴、出光小孔封板、光护套。本发明的水冷QBH光束整形模块、聚焦镜和水冷弧形反射镜上均设有水冷通道，使用空气驱动气动多面扫描镜对镜片有风冷的作用，水冷QBH光束整形模块与连接块的连接处设有有氟橡胶密封圈，连接块与主体的连接处设有有氟橡胶密封圈与外界隔绝，防止出现冷凝水。

Description

一种高功率光纤激光气动扫描系统
技术领域
本发明涉及一种激光扫描系统，特别是涉及一种高功率光纤激光气动扫描系统，属于激光扫描领域。
背景技术
激光扫描技术广泛的应用于各种材料扫描切割、打标、表面处理、清洗等领域，目前激光扫描头一般采用扫描振镜，扫描速度一般低于10M/S，针对高功率光纤激光器时，由于振镜片无法直接冷却，只能通过加大光斑直径来降低镜片上的功率密度，以此来保护镜片，这样会导致整个扫描头体积和质量变大。且激光功率过大时，振镜的扫描速度无法满足高功率光纤激光器的需求，会造成工件表面损伤，振镜片使用时间变短，针对高功率激光器，传统扫描方法已经难以满足高效稳定的要求。
发明内容
本发明的主要目的是为了提供一种高功率光纤激光气动扫描系统，在高功率光纤激光发射模块工作的同时各部件不受损伤。
本发明的目的可以通过采用如下技术方案达到：
一种高功率光纤激光器气动扫描系统，包括主体，所述主体连接有外壳，所述主体的一侧设有聚焦模块，所述聚焦模块包括连接块、所述连接块下方的聚焦镜、所述连接块和聚焦镜之间的波形垫圈、以及聚焦镜下方的承载台，所述聚焦模块的一侧设有水冷QBH光束整形模块，所述水冷QBH光束整形模块的一侧设有高功率光纤激光发射模块，所述主体的内部设有反射镜固定座、所述反射镜固定座一侧与所述反射镜固定座固定连接的水冷弧形反射镜、所述水冷弧形反射镜斜下方的气动多面扫描镜、所述气动多面扫描镜一侧的转速监控模块、转速监控模块一侧的气动喷嘴、气动多面扫描镜另一侧的出光小孔封板以及所述出光小孔封板下方的出光护套。
优选的，所述水冷QBH光束整形模块与所述高功率光纤激光发射模块全密封固定安装，所述水冷QBH光束整形模块设有水冷通道，所述水冷QBH光束整形模块整形后平行激光束直径为5-25mm。
优选的，所述水冷QBH光束整形模块与所述连接块螺纹固定连接，且所述水冷QBH光束整形模块与所述连接块的连接处设有有氟橡胶密封圈与外界隔绝。
优选的，所述连接块与所述主体螺纹固定连接，且所述连接块与所述主体的连接处设有有氟橡胶密封圈与外界隔绝。
优选的，所述气动多面扫描镜位于聚焦模块的垂直正下方，所述气动多面扫描镜与所述主体转轴转动连接，所述气动多面扫描镜可通过气体推动绕轴线转动。
优选的，所述气动多面扫描镜为睡倒的圆台形状，面镜均为一侧高一侧低，所述气动多面扫描镜的骨架为高刚轻质特殊材料骨架，所述气动多面扫描镜经过高速动平衡测试。
优选的，所述水冷弧形反射镜位于所述气动多面扫描镜斜上方并与所述反射镜固定座螺纹连接，所述水冷弧形反射镜设有水冷通道。
优选的，所述聚焦镜设有水冷通道，所述聚焦镜为焦距200mm-500mm的聚焦镜。
优选的，所述外壳与所述主体固定连接，且所述外壳与所述主体的连接处设有密封胶条和密封圈。
优选的，所述转速监控模块为光电传感器。
本发明的有益技术效果：
1、本发明的高功率光纤激光气动扫描系统，水冷QBH光束整形模块、聚焦镜和水冷弧形反射镜上均设有水冷通道，以防高功率激光束造成不可逆的损伤。
2、本发明的高功率光纤激光气动扫描系统，通过使用气动多面扫描镜消除了电机转动产生的热量，同时气动喷嘴喷出洁净的压缩空气驱动气动多面扫描镜，驱动的同时也对镜片有风冷的作用，且因为壳体与外接全密封，唯一的出口就是出光小孔封板中间的小孔，这样始终保证扫描头内部处于正压状态，加工过程中产生的烟尘不会进入壳体内部污染光学器件。
3、本发明的高功率光纤激光气动扫描系统，所述水冷QBH光束整形模块与所述连接块的连接处设有有氟橡胶密封圈与外界隔绝，所述连接块与所述主体的连接处设有有氟橡胶密封圈与外界隔绝，防止出现冷凝水。
附图说明
图1为按照本发明的高功率光纤激光气动扫描系统的一优选实施例的视结构示意图；
图2为按照本发明的高功率光纤激光气动扫描系统的一优选实施例的整体结构示意图。
图中：1-水冷QBH光束整形模块，2-连接块，3-波形垫圈，4-聚焦镜，5-承载台，6-水冷弧形反射镜，7-反射镜固定底座，8-气动喷嘴，9-转速监控模块，10-气动多面扫描镜，11-出光小孔封板，12-出光护套，13-高功率激光发射模块，14-主体，15-外壳。
具体实施方式
为使本领域技术人员更加清楚和明确本发明的技术方案，下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
如图1-图2所示，本实施例提供的高功率光纤激光器气动扫描系统，包括主体14，主体14连接有外壳15，主体14的一侧设有聚焦模块，聚焦模块包括连接块2，连接块2下方的聚焦镜4用于将平行激光束在工件表面整形成所需直径的光斑、连接块2和聚焦镜4之间的波形垫圈3、以及聚焦镜4下方的承载台5，聚焦模块的一侧设有水冷QBH光束整形模块1将发散的激光束整形为所需直径的平行光束，水冷QBH光束整形模块1的一侧设有高功率光纤激光发射模块13，主体14的内部设有反射镜固定座7、反射镜固定座7一侧与反射镜固定座7固定连接的水冷弧形反射镜6、水冷弧形反射镜6斜下方的气动多面扫描镜10、气动多面扫描镜10一侧的转速监控模块9、转速监控模块9一侧的气动喷嘴8、气动多面扫描镜10另一侧的出光小孔封板11、以及出光小孔封板11下方的出光护套12。
在本实施例中，如图1所示，水冷QBH光束整形模块1设置在主体(14)的上部，水冷QBH光束整形模块1与高功率光纤激光发射模块13全密封固定安装，水冷QBH光束整形模块1设有水冷通道以防高功率激光束对水冷QBH光束整形模块1造成不可逆的损伤，水冷QBH光束整形模块1整形后平行激光束直径为5-25mm。
在本实施例中，如图1所示，水冷QBH光束整形模块1与连接块2螺纹固定连接，且水冷QBH光束整形模块1与连接块2的连接处设有有氟橡胶密封圈与外界隔绝，以防内部出现冷凝水。
在本实施例中，如图1所示，连接块2与主体14螺纹固定连接，且连接块2与主体14的连接处设有有氟橡胶密封圈与外界隔绝以防内部出现冷凝水。
在本实施例中，如图1所示，气动多面扫描镜10位于聚焦模块的垂直正下方，气动多面扫描镜10与主体14转轴转动连接，气动多面扫描镜10可通过气体推动绕轴线转动。
在本实施例中，如图1所示，气动多面扫描镜10为睡倒的圆台形状，面镜均为一侧高一侧低，气动多面扫描镜10的骨架为高刚轻质特殊材料骨架，气动多面扫描镜10经过高速动平衡测试。
在本实施例中，如图1所示，水冷弧形反射镜6位于气动多面扫描镜10斜上方并与反射镜固定座7螺纹连接，水冷弧形反射镜6设有水冷通道以防高功率激光束对水冷弧形反射镜6造成不可逆的损伤。
在本实施例中，如图1所示，聚焦镜4设有水冷通道，以防高功率激光束对水冷QBH光束整形模块1造成不可逆的损伤，聚焦镜4为焦距200mm-500mm的聚焦镜。
在本实施例中，如图1所示，外壳15与主体14固定连接，且外壳15与主体14的连接处设有密封胶条和密封圈与外界完全隔离，以防加工时外部的灰尘进入壳体内污染光学器件，由于内部有高速旋转部件，外壳15与主体14经过极限旋转防爆测试，即使气动多面扫描镜10高速旋转时，受外力破坏也不会穿透壳体，对使用者而言绝对安全。
如图1-图2所示，本实施例提供的高功率光纤激光气动扫描系统的工作过程如下：
步骤1：高功率光纤激光发射模块13发射激光，同时气动喷嘴8喷出空气，气动多面扫描镜转动，激光经过水冷QBH光束整形模块1整形成直径为5-25mm的平行激光束；
步骤2：整形后的平行激光束经过聚焦镜4在工件表面上形成光斑；
步骤3：聚焦过的光束再经过气动多面扫描镜10反射到水冷弧形反射镜6然后经出光小孔封板射出。
综上所述，在本实施例中，当激光经过水冷QBH光束整形模块1、聚焦镜4和水冷弧形反射镜6时水冷通道带走热量，使水冷QBH光束整形模块1、聚焦镜4和水冷弧形反射镜6不受损伤，气动喷嘴8工作的同时，流动的空气带走一部分热量，使工件不受破坏。
以上所述，仅为本发明进一步的实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明所公开的范围内，根据本发明的技术方案及其构思加以等同替换或改变，都属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种高功率光纤激光气动扫描系统，其特征在于；包括主体(14)，所述主体(14)连接有外壳(15)，所述主体(14)一侧设有聚焦模块，所述聚焦模块包括连接块(2)、所述连接块(2)下方的聚焦镜(4)、所述连接块(2)和聚焦镜(4)之间的波形垫圈(3)、以及聚焦镜(4)下方的承载台(5)，所述聚焦模块的一侧设有水冷QBH光束整形模块(1)，所述水冷QBH光束整形模块(1)一侧设有高功率光纤激光发射模块(13)，所述主体(14)内部设有反射镜固定座(7)、所述反射镜固定座(7)一侧与所述反射镜固定座(7)固定连接的水冷弧形反射镜(6)、所述水冷弧形反射镜(6)斜下方的气动多面扫描镜(10)、所述气动多面扫描镜(10)一侧的转速监控模块(9)、转速监控模块(9)一侧的气动喷嘴(8)、气动多面扫描镜(10)另一侧的出光小孔封板(11)以及所述出光小孔封板(11)下方的出光护套(12)所述水冷QBH光束整形模块(1)与所述高功率光纤激光发射模块(13)全密封固定安装，所述水冷QBH光束整形模块(1)设有水冷通道，所述水冷QBH光束整形模块(1)整形后平行激光束直径为5-25mm，所述水冷弧形反射镜(6)位于所述气动多面扫描镜(10)斜上方并与所述反射镜固定座(7)螺纹连接，所述水冷弧形反射镜(6)设有水冷通道。
2.根据权利要求1所述的高功率光纤激光气动扫描系统，其特征在于：所述水冷QBH光束整形模块(1)与所述连接块(2)螺纹固定连接，且所述水冷QBH光束整形模块(1)与所述连接块(2)的连接处设有有氟橡胶密封圈与外界隔绝。
3.根据权利要求1所述的高功率光纤激光气动扫描系统，其特征在于：所述连接块(2)与所述主体(14)螺纹固定连接，且所述连接块(2)与所述主体(14)的连接处设有有氟橡胶密封圈与外界隔绝。
4.根据权利要求1所述的高功率光纤激光气动扫描系统，其特征在于：所述气动多面扫描镜(10)位于聚焦模块的垂直正下方，所述气动多面扫描镜(10)与所述主体(14)转轴转动连接，所述气动多面扫描镜(10)可通过气体推动绕轴线转动。
5.根据权利要求1所述的高功率光纤激光气动扫描系统，其特征在于：所述气动多面扫描镜(10)为睡倒的圆台形状，面镜均为一侧高一侧低，所述气动多面扫描镜(10)的骨架为高刚轻质特殊材料骨架，所述气动多面扫描镜(10)经过高速动平衡测试。
6.根据权利要求1所述的高功率光纤激光气动扫描系统，其特征在于：所述聚焦镜(4)设有水冷通道，所述聚焦镜(4)为焦距200mm-500mm的聚焦镜。
7.根据权利要求1所述的高功率光纤激光气动扫描系统，其特征在于：所述外壳(15)与所述主体(14)固定连接，且所述外壳(15)与所述主体(14)的连接处设有密封胶条和密封圈。
8.根据权利要求1所述的高功率光纤激光气动扫描系统，其特征在于：所述转速监控模块(9)为光电传感器。
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