发明内容
本发明所要解决的技术问题是:针对现有技术中多个激光器叠加使用时,各激光器发出的光束之间的间距无法满足实际需求的问题,提供一种光束间距调节模组及加工设备。
为解决上述技术问题,本发明实施例提供一种光束间距调节模组,包括第一透镜和第二透镜,所述第一透镜与所述第二透镜间隔设置,所述第一透镜与所述第二透镜的折射率相同;所述第一透镜包括第一入射面、第一出射面以及第二出射面;所述第二透镜包括第二入射面、第三入射面以及第三出射面,所述第一出射面和所述第二出射面的夹角大于0度小于180度;所述第一入射面平行于所述第三出射面,所述第一出射面平行于所述第二入射面,所述第二出射面平行于所述第三入射面;垂直所述第一入射面射入所述第一透镜的两束平行光线,能够分别从所述第一出射面和所述第二出射面射出;其中,从所述第一出射面射出的光线从所述第二入射面射入所述第二透镜时,能够从所述第三出射面射出;从所述第二出射面射出的光线从所述第三入射面射入所述第二透镜时,能够从所述第三出射面射出。
可选的,所述第一出射面与所述第二出射面相交。
可选的,所述第一出射面和所述第二出射面的角平分面垂直于所述第一入射面。
可选的,所述第一出射面位于所述第二出射面的上方,所述第二入射面位于所述第三入射面的上方。
可选的,沿着由所述第一透镜至所述第二透镜的方向,所述第一出射面逐渐远离所述第一入射面,所述第二出射面逐渐远离所述第一入射面。
可选的,沿着由所述第一透镜至所述第二透镜的方向,所述第一出射面逐渐靠近所述第一入射面,所述第二出射面逐渐靠近所述第一入射面。
可选的,所述第一出射面和所述第二出射面均为平面。
可选的,所述光束间距调节模组还包括第一驱动组件,所述第一驱动组件与所述第一透镜相接,所述第一驱动组件用于驱动所述第一透镜靠近或远离所述第二透镜。
可选的,所述光束间距调节模组还包括第二驱动组件,所述第二驱动组件与所述第二透镜相接,所述第二驱动组件用于驱动所述第二透镜靠近或远离所述第一透镜。
可选的,所述第一出射面位于所述第二出射面的上方,所述第三入射面位于所述第二入射面的上方。
可选的,所述第一透镜和所述第二透镜的规格相同。
可选的,所述第一出射面、所述第二出射面、所述第二入射面以及所述第三入射面四者的数量均为多个,多个所述第一出射面、多个所述第二出射面、多个第二入射面以及多个所述第三入射面均绕同轴线均匀间隔排布。
为解决上述技术问题,本发明实施例还提供一种加工设备,包括光源模组以及光束间距调节模组,其中,所述光束间距调节模组能够调整所述光源模组所发出的平行光线的间距,所述光束间距调节模组如上任意一项所述。
在本发明实施例提供的光束间距调节模组及加工设备中,通过对第一透镜和第二透镜的出射面以及入射面的相应设置,可以实现对平行光束的间距进行调整,进而使多个激光所发出的平行光束之间的间距满足需求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对本发明实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明实施例一提供的光束间距调节模组的示意图;
图2是本发明实施例一提供的光束间距调节模组调整平行光间距的示意图;
图3是本发明实施例二提供的光束间距调节模组的第一透镜的示意图;
图4是本发明实施例二提供的光束间距调节模组的第二透镜的示意图;
图5是本发明实施例三提供的光束间距调节模组调整平行光间距的示意图;
图6是本发明实施例四提供的光束间距调节模组调整平行光间距的示意图;
图7是本发明实施例五提供的光束间距调节模组调整平行光间距的示意图一;
图8是本发明实施例五提供的光束间距调节模组调整平行光间距的示意图二;
图9是本发明实施例六提供的光束间距调节模组调整平行光间距的示意图一;
图10是本发明实施例六提供的光束间距调节模组调整平行光间距的示意图二;
图11是本发明实施例七提供的光束间距调节模组调整平行光间距的示意图一;
图12是本发明实施例七提供的光束间距调节模组调整平行光间距的示意图二;
图13是本发明实施例八提供的光束间距调节模组调整平行光间距的示意图。
说明书附图标记:
100、光束间距调节模组;
1、第一透镜;11、第一入射面;12、第一出射面;13、第二出射面;
2、第二透镜;21、第二入射面;22、第三入射面;23、第三出射面。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步的详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是至少两个,例如两个,三个等,除非另有明确具体的限定。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系,除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触,或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
需要说明的是,当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件,它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件,它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的,并不表示是唯一的实施方式。
正如背景技术中所提到的,实际应用场景中,发明人发现,现有的激光加工领域,为提高加工效率,需要更高功率的激光器,但单个激光器的功率提升有限,为此常常会把两个甚至多个激光器进行叠加使用。其中,这些激光器发出的光束相互平行,受限于结构尺寸,这些激光器发出的光束之间的间距可能无法满足实际需求,进而影响加工效果。为了解决上述技术问题,于是有了本申请的发明构思,具体将通过下面的实施例进行说明。
实施例一
如图1所示,在一实施例中,光束间距调节模组100可用于调整平行光束之间的间距。其中,光束间距调节模组100包括第一透镜1和第二透镜2,第一透镜1和第二透镜2间隔设置,第一透镜1的折射率和第二透镜2的折射率相同。另外,在图1示出的实施例中,第一透镜1和第二透镜2是沿着Y轴方向间隔设置,且由第一透镜1至第二透镜2的方向为Y轴正方向。
如图1和图2所示,在一实施例中,第一透镜1包括第一入射面11、第一出射面12以及第二出射面13,第一出射面12和第二出射面13的夹角大于0度小于180度,也即第一出射面12和第二出射面13不平行。第二透镜2包括第二入射面21、第三入射面22以及第三出射面23。其中,第一入射面11平行于第三出射面23,第一出射面12平行于第二入射面21,第二出射面13平行于第三入射面22,另外,第一出射面12与第二入射面21相对,第二出射面13与第三入射面22相对。且垂直第一入射面11射入第一透镜1的两束平行光线,能够分别从第一出射面12和第二出射面13射出,其中,从第一出射面12射出的光线从第二入射面21射入第二透镜2时,能够从第三出射面23射出;从第二出射面13射出的光线从第三入射面22射入第二透镜2时,也能够从第三出射面23射出。其中,在实施例一中,第一入射面11平行于X轴和Z轴所在平面,光束沿着平行于Y轴的方向射入第一透镜1。
如图1和图2示,在实施例一中,第一透镜1为三棱柱结构,此时,三棱柱的长度方向平行于Z轴方向,三棱柱的底面的宽度方向平行于X轴方向,第一入射面11为三棱柱的底面,第一出射面12和第二出射面13分别为三棱柱的两个侧面,第一出射面12和第二出射面13均为矩形面。与此对应的,第二透镜2可以是一具有三角形缺口的矩形柱结构,此时,第二透镜2上相当于设置了一V形槽,V形槽的两个侧面分别为第二入射面21和第三入射面22。
假设两束平行光线分别为第一光束A和第二光束B,其中,第一光束A和第二光束B可以垂直第一入射面11射入第一透镜1,此时这两个光束的传播方向均平行于Y轴。假设第一光束A从第一出射面12射出,第二光束B从第二出射面13射出,第一光束A从第一出射面12射出时,会发生折射,其传播角度发生改变,当第一光束A继续传播时,可以到达第二入射面21并从第二入射面21处进入第二透镜2内,此时第一光束A再次发生折射,由于第一出射面12平行于第二入射面21,故第一光束A在第二入射面21折射后其传播角度被改变成初始时的角度(即平行Y轴方向),使得第一光束A可以垂直第三出射面23射出。同样的,第二光束B在第二出射面13和第三入射面22处折射后,最终也可以垂直于第三出射面23射出。
由于第一出射面12和第二出射面13不平行,那么从第一出射面12射出的第一光束A和从第二出射面13射出的第二光束B不平行,也即从第一透镜1射出后,第一光束A和第二光束B有相互靠近的趋势或者有相互远离的趋势。故假设射入第一透镜1之前第一光束A和第二光束B之间的间距为L1,从第二透镜2射出后第一光束A和第二光束B之间的间距为L2,则L2>L1或者L2<L1,也即通过上述光束间距调节模组100可以实现对平行光束之间间距的调整。
另外,从第一透镜1射出后,第一光束A和第二光束B有相互靠近的趋势或者有相互远离的趋势包括以下情况:第一种情况、沿着第一透镜1至第二透镜2的方向,第一光束A和第二光束B都朝着靠近对方倾斜,也即二者向内聚集;第二种情况、沿着第一透镜1至第二透镜2的方向,第一光束A和第二光束B都朝着远离对方倾斜,也即二者均倾斜向外扩散。
其中,当第一透镜1和第二透镜2之间的介质的折射率小于第一透镜1的折射率时,则为上述第一种情况,此时L2<L1;当第一透镜1和第二透镜2之间的介质的折射率大于第一透镜1的折射率时,则为上述第二种情况,此时L2>L1。
在实际应用时,第一透镜1和第二透镜2通常是直接安装在空气环境中,此时,第一透镜1和第二透镜2之间的介质便为空气,而第一透镜1的折射率大于空气的折射率,下文中以此情形为例对本发明的原理进行描述。
如图1和图2示,在实施例一中,第一出射面12位于第二出射面13的上方,第二入射面21位于第三入射面22的上方。这样从第一出射面12射出并传播至第二入射面21的光束和从第二出射面13射出并传播至第三入射面22的光束不相交。这样设置可以使第一透镜1和第二透镜2之间具有较小的间距,有利于光束间距调节模组100的小型化设计。
如图1和图2示,在实施例一中,沿着由第一透镜1至第二透镜2的方向,第一出射面12逐渐远离第一入射面11,第二出射面13逐渐远离第一入射面11,此时平行光束从第一出射面12和第二出射面13射出时,便满足上述第一种情况,这样通过第一透镜1和第二透镜2可以缩小平行光束之间的间距。
如图1和图2示,在实施例一中,第一出射面12与第二出射面13相交,这样任意间距的两个平行光束,只要其入射的位置合适,这两个平行光束便可以分别从第一出射面12和第二出射面13射出,进而使光束间距调节模组100可以对其间距进行调整。
在实施例一中,第一出射面12和第二出射面13的角平分面垂直于第一入射面11。这样设置部件可以使第一透镜1和第二透镜2更加对称美观,还可以方便第一透镜1和第二透镜2的生产制备。此时由于垂于第一入射面11射入的两束光线能够分别从第一出射面12和第二出射面13射出,则说明第一出射面12和第二出射面13的夹角实际上是大于π-2arcsin(n0/n1)并小于π,其中,n0为第一透镜1和第二透镜2之间的空气的折射率,n1为第一透镜1的折射率。另外,应当理解的,当第一透镜1和第二透镜2之间的介质的折射率大于第一透镜1的折射率时,不存全反射的问题。
如图1和图2示,在实施例一中,第一出射面12和第二出射面13均为平面,此时第二入射面21和第三入射面22也为平面,这样设置更方便第一透镜1和第二透镜2的生产制备。
在实施例一中,光束间距调节模组100还包括第一驱动组件,第一驱动组件与第一透镜1相接,第一驱动组件用于驱动第一透镜1靠近或远离第二透镜2。通过调整第一透镜1和第二透镜2之间的间距,便可以调整L2的大小,这样可以使光束间距调节模组100能够适应不同的间距调节需求。比如,通过调节第一透镜1和第二透镜2之间的间距,可以将从第二透镜2射出的两束激光之间的间距调整的小于1mm。其中,第一驱动组件通常是驱动第一透镜1沿着第一透镜1和第二透镜2的排布方向运动。
在实施例一中,第一驱动组件包括旋转电机和丝杆传动机构,旋转电机的主轴与丝杆传动机构的丝杆连接,丝杆机构的螺母与第一透镜1连接。当旋转电机转动时,便可以带动丝杆转动,进而使螺母带动第一透镜1沿平行于Y轴的方向作直线运动。当然,丝杆机构也可以是采用齿轮齿条等可以将旋转运动转换为直线运动机构来替换,此外,第一驱动组件也可以是直接采用直线电机。
在实施例一中,为了使第一透镜1和第二透镜2之间的间距可调,光束间距调节模组100除了具有第一驱动组件之外,光束间距调节模组100还可以包括第二驱动组件,其中,第二驱动组件与第二透镜2连接,第二驱动组件用于驱动第二透镜2靠近或远离第一透镜1。也即此时,第一透镜1和第二透镜2都可以被驱动,其中,第二驱动机构的设置方式可以是与第一驱动机构一样。当然,在实际产品中,只需驱动第一透镜1和第二透镜2中的一者移动以靠近或远离另一者,便可以实现对二者之间间距的调整,此时光束间距调节模组100指具有第一驱动组件,或者只具有第二驱动组件。
实施例二
如图3示出的是实施例二提供的第一透镜1的结构示意图,图4示出的是实施例二提供的第二透镜2的结构示意图,实施二与实施例一的区别之处在于:在实施例一中,第一出射面12、第二出射面13、第二入射面21以及第三入射面22四者的数量均为一个,而在实施例二中第一出射面12、所述第二出射面13、第二入射面21以及第三入射面22四者的数量均为多个,且四者的数量相同,多个第一出射面12、多个第二出射面13、多个第二入射面21以及多个第三入射面22均绕同一轴线间隔排布,该轴线平行于Y轴方向。
另外,第一出射面12、第二出射面13、第二入射面21以及第三入射面22四者的数量可以是相同的,且各第一出射面12、各第二出射面13、各第二入射面21以及各第三入射面22均可以是绕第一轴线均匀。此外,第一出射面12和第二出射面13可以是依次交替相接,同样的,第二入射面21和第三入射面22也可以是依次交替相接。
实施例三
如图5所示,实施例三与上述实施例一的区别在于:沿着由第一透镜1至第二透镜2的方向,第一出射面12逐渐靠近第一入射面11,第二出射面13逐渐靠近第一入射面11,此时平行光束从第一出射面12和第二出射面13射出时,便满足上述第二种情况,这样通过第一透镜1和第二透镜2可以增大平行光束之间的间距。在本实施例中,第一透镜1相当于是实施例一中的第二透镜2,第二透镜2相当于是实施例一中的第一透镜1。
实施例四
如图6所示,实施例四与实施例一的区别在于:第一出射面12与第二出射面13不相交,其中,第一出射面12背离第二透镜2的一端以及第二出射面13背离第二透镜2的一端均可以与第一出射面12相交,第一出射面12靠近第二透镜2的一端以及第二出射面13靠近第二透镜2的一端均可以与另一表面相交,定义该表面为连接面,其中,连接面可以是与第一入射面11平行。
实施例五
如图7和图8所示,实施例五与实施例一的区别在于:在实施例五中,第一透镜1包括第一子透镜14和第二子透镜15,其中,第一出射面12位于第一子透镜14上,第二出射面13位于第二子透镜15上。此时,第一入射面11的一部分位于第一子透镜14上,第一入射面11的另一部分位于第二子透镜15上。另外,第一子透镜14和第二子透镜15的横截面均可以是直角三角形。组装后,第一子透镜14和第二子透镜15可以组合在一起形成对比文件一中的第一透镜(如图7所示),或者第一子透镜14和第二子透镜15也可以分开设置(如图8所示)。
实施例六
如图9和图10所示,实施例六与实施例一的区别在于:在实施例六中,第二透镜2包括第三子透镜24和第四子透镜25,其中,第二入射面位于第三子透镜24上,第三入射面位于第四子透镜25上。此时,第三出射面23的一部分位于第三子透镜24上,第三出射面23的另一部分位于第四子透镜25上。另外,第三子透镜24和第四子透镜25二者的横截面均可以为直角梯形。组装后,第三子透镜24和第四子透镜25可以组合在一起形成对比文件一中的第二透镜(如图9所示),或者,第三子透镜24和第四子透镜25也可以是分开设置(如图10所示)。
实施例七
如图11和图12所示,实施例七与实施例一的区别在于:在实施例七中,第一透镜1包括第一子透镜14和第二子透镜15,第二透镜2包括第三子透镜24和第四子透镜25。其中,第一出射面12位于第一子透镜14上,第二出射面13位于第二子透镜15上。第二入射面位于第三子透镜24上,第三入射面位于第四子透镜25上。组装后,第一子透镜14和第二子透镜15可以组合在一起形成对比文件一中的第一透镜,第三子透镜24和第四子透镜25可以组合在一起形成对比文件一中的第二透镜(如图11所示);或者,第一子透镜14和第二子透镜15也可以分开设置,第三子透镜24和第四子透镜25也可以是分开设置(如图12所示)。
实施例八
如图13所示,实施例八与实施例一的区别在于:在实施例八中,第一出射面12位于第二出射面13的上方,第三入射面22位于第二入射面21的上方。此时第一透镜1和第二透镜2之间的间距要大一些,使得光束间距调节模组100可以适用于需要大间距排布的场合。另外,与实施例一中的第二透镜相比,本实施例中,第二透镜2整体结构较小,易于加工。此外,第一透镜1和第二透镜2的规格相同,生产时,只需准备一种物料即可,从而可以降低生产成本。
本发明实施例还提供一种加工设备,该加工设备包括光源模组以及如上任一实施例所述的光束间距调节模组100,其中,光束间距调节模组100能够调整光源模组所发出的平行光线的间距,光源模组可以是多个激光器,每一个激光器用于发射一束激光,且各激光器发出的激光束相互平行。
上述实施例提供的光束间距调节模组100及加工设备中,通过对第一透镜1和第二透镜2的出射面以及入射面的相应设置,该种配置方式的结构简单,可以实现对平行光束的间距进行调整,进而使多个激光所发出的平行光束之间的间距满足需求,提高实际应用的灵活性和适用性;同时,该种光束间距调节模组100也为多种激光器叠加实现更高功率的要求,提升产品效率做了基础铺垫,同时也能为光束叠加整形提供了可行性的技术方案基础。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。