CN114505602B - 一种多轴旋切扫描系统的使用方法 - Google Patents

一种多轴旋切扫描系统的使用方法 Download PDF

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CN114505602B CN202210410019.8A CN202210410019A CN114505602B CN 114505602 B CN114505602 B CN 114505602B CN 202210410019 A CN202210410019 A CN 202210410019A CN 114505602 B CN114505602 B CN 114505602B
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Abstract

本发明涉及一种多轴旋切扫描系统及其使用方法，属于激光旋切打孔技术领域，多轴旋切扫描系统包括第一快反镜、第二快反镜、第三快反镜和F‑theta透镜，所述第一快反镜和第二快反镜平行且间隔设置，且第一快反镜和第二快反镜镜像联动，所述第三快反镜对应F‑theta透镜设置，且第三快反镜与F‑theta透镜的主面的距离等于F‑theta透镜的焦距，光束依次经第一快反镜、第二快反镜、第三快反镜入射至F‑theta透镜，并经F‑theta透镜透射聚焦至工作面，本发明通过控制第一快反镜、第二快反镜、第三快反镜联动实现多种旋切扫描方式以及加工角度自由控制，实现光束由F‑theta透镜聚焦后光斑在工作面位置及锥角变化，相较于光楔模式具有可任意调节性。

Description

一种多轴旋切扫描系统的使用方法
技术领域
本发明属于激光旋切打孔技术领域，具体地说涉及一种多轴旋切扫描系统及其使用方法。
背景技术
随着工业技术的高速发展，高准确度微小孔逐步应用在各行业中，相应发展了多种微孔加工技术，主要包括机械加工、电火花、化学腐蚀、超声波打孔等。随着高精度、大深径比、多材料等加工需求的提出，传统的微孔加工技术已经无法满足更高的微孔加工需求。激光钻孔凭借其效率高、极限孔径小、准确度高、成本低、几乎无材料选择性等优点，现已成为微孔加工的主流技术之一。
目前，激光钻孔最常用的加工方式为振镜扫描，可逐层环切扫描或螺旋扫描，但振镜扫描的不足之处是无法改变入射激光的锥度，因此，在深孔加工制孔过程中，受焦斑发散、多次反射以及孔内等离子体等多因素的影响，材料烧蚀速率会随着制孔深度的增加急剧下降，振镜扫描无法制备较大深径比的零锥甚至倒锥孔。因此，得到高深径比（≧10:1）、加工质量高、零锥甚至倒锥的微孔是具有挑战的，对于此类需求，最合适的加工方法是采用旋切扫描技术，使光束绕光轴高速旋转，同时改变光束相对材料表面的倾角，从而实现从正锥到零锥甚至倒锥的变化。
常用的旋切扫描技术主要有四光楔扫描头、道威棱镜扫描头和平行平板扫描头等，通过光学器件折射实现使进入聚焦镜的光束进行适当的平移和倾斜，依靠高速电机的旋转使光束绕光轴旋转。旋切扫描打孔多采用双光楔、三光楔、四光楔、光楔组配合平板玻璃组以及道威棱镜等。旋切扫描通过光楔间的角度变化，控制激光光束通过光楔后的出射角变化，从而在加工面上形成一个旋切扫描螺旋线，控制激光光束通过光楔后的离轴，形成不同锥角入射，最终实现微孔加工。但是，由于旋切扫描装置的旋转速度基本不变，每圈的旋转时间基本一致，在激光器的输出功率不变时，内圈单位面积上的激光能量就会比外圈高，会出现旋切扫描螺旋线内圈部分比外圈部分先打穿的情况，造成对壁损伤。如果保持线速度一致，内圈转速会过大，对于光楔等旋转运动而言难以实现。
发明内容
针对现有技术的种种不足，为了解决上述问题，现提出一种多轴旋切扫描系统及其使用方法。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种多轴旋切扫描系统，包括第一快反镜、第二快反镜、第三快反镜和F-theta透镜（即激光扫描聚焦镜），所述第一快反镜和第二快反镜平行且间隔设置，且第一快反镜和第二快反镜镜像联动，所述第三快反镜对应F-theta透镜设置，且第三快反镜与F-theta透镜的主面的距离等于F-theta透镜的焦距，光束依次经第一快反镜、第二快反镜、第三快反镜入射至F-theta透镜，并经F-theta透镜透射聚焦至工作面。
另，本发明还提供一种多轴旋切扫描系统的使用方法，包括如下步骤：
步骤S100、根据旋切扫描方式，确定经F-theta透镜透射聚焦至工作面的光斑坐标
Figure 361478DEST_PATH_IMAGE001
，其中，x表示X轴上的位移量，y表示Y轴上的位移量、θx表示锥角在X轴上的分量，θy表示锥角在Y轴上的分量，所述锥角表示光束入射至工作面的入射角；
步骤S200、根据步骤S100确定的光斑坐标，确定第一快反镜、第二快反镜和第三快反镜的加载电压。
进一步，控制第三快反镜实现光束加工位置
Figure 853902DEST_PATH_IMAGE002
变化，控制第一快反镜和第二快反镜镜像联动实现锥角
Figure 317244DEST_PATH_IMAGE003
变化。
进一步，当锥角为零时，确定x和y，当锥角非零时，确定x、y、θx和θy ，其中，x和y的确定方法与锥角为零时相同。
进一步，旋切扫描方式为螺旋等角速度扫描且螺距恒定，自外圈旋入中心时，
Figure 661638DEST_PATH_IMAGE004
；
自中心旋出外圈时，
Figure 894036DEST_PATH_IMAGE005
；
其中，x表示X轴上的位移量，y表示Y轴上的位移量,a表示圆外径，b表示圆内径，n表示螺间距，w表示角速度，t表示扫描时间。
进一步，旋切扫描方式为螺旋等角速度扫描且螺距变化，
Figure 665683DEST_PATH_IMAGE006
，自中心旋出外圈时，
Figure 740955DEST_PATH_IMAGE007
，
Figure 623460DEST_PATH_IMAGE008
；
自外圈旋入中心时，
Figure 975944DEST_PATH_IMAGE009
；
其中，x表示X轴上的位移量，y表示Y轴上的位移量,a表示圆外径，b表示圆内径，n表示螺间距，w表示角速度，t表示扫描时间，n0表示最大螺距，dn表示每层螺距递减量。
进一步，旋切扫描方式为往返扫描时，
Figure 918492DEST_PATH_IMAGE010
，
Figure 356427DEST_PATH_IMAGE011
，其中，x表示X轴上的位移量，y表示Y轴上的位移量，r表示加工圆半径，
Figure 42623DEST_PATH_IMAGE012
表示分离变量，且其取值为[-π/2，π/2]。
进一步，旋切扫描方式为辐射扫描时，
Figure 852275DEST_PATH_IMAGE013
，
Figure 965724DEST_PATH_IMAGE014
，其中，x表示X轴上的位移量，y表示Y轴上的位移量,g表示椭圆长轴半径，h表示椭圆短轴半径，n表示辐射个数，t表示扫描时间。
进一步，锥角变化时，设定加工区域半径
Figure 890955DEST_PATH_IMAGE015
，锥角随着实际扫描位置半径r的增加而变化，控制第一快反镜和第二快反镜以改变实时的锥角θ，则
Figure 115263DEST_PATH_IMAGE016
，
Figure 442339DEST_PATH_IMAGE017
，其中，
Figure 461111DEST_PATH_IMAGE018
表示x的函数，
Figure 998271DEST_PATH_IMAGE019
表示y的函数，
Figure 26270DEST_PATH_IMAGE020
为预先设定的外圈对应锥角，根据锥角随着实际扫描位置半径r的变化关系设定
Figure 207853DEST_PATH_IMAGE018
和
Figure 663105DEST_PATH_IMAGE021
。
优选的，当锥角随着实际扫描位置半径r的增加而增大时，设定
Figure 297349DEST_PATH_IMAGE022
和
Figure 489558DEST_PATH_IMAGE023
为正比例函数，当锥角随着实际扫描位置半径r的增加而减小时，设定
Figure 791226DEST_PATH_IMAGE022
和
Figure 417379DEST_PATH_IMAGE023
为反比例函数。
进一步，锥角恒定时，设定加工区域半径
Figure 538919DEST_PATH_IMAGE024
，锥角恒定为
Figure 908721DEST_PATH_IMAGE025
，实时的锥角为θ，则
Figure 64896DEST_PATH_IMAGE026
，
Figure 986584DEST_PATH_IMAGE027
表示x的函数，
Figure 595420DEST_PATH_IMAGE028
表示y的函数，根据锥角随着实际扫描位置半径r的变化关系设定
Figure 503333DEST_PATH_IMAGE027
和
Figure 514014DEST_PATH_IMAGE029
。
进一步，当锥角与旋切扫描方式无关联时，可任意设定θx和θy。
进一步，鉴于F-theta透镜自身的特性，控制第三快反镜沿X轴、Y轴方向的加载电压
Figure 481970DEST_PATH_IMAGE030
，光束产生指向偏移
Figure 204201DEST_PATH_IMAGE031
，且
Figure 915805DEST_PATH_IMAGE032
与
Figure 780993DEST_PATH_IMAGE033
成正比，且满足
Figure 919850DEST_PATH_IMAGE034
，kx3、ky3为第三快反镜线性响应系数，光束在工作面的光斑坐标
Figure 503278DEST_PATH_IMAGE035
与指向偏移
Figure 877628DEST_PATH_IMAGE036
成正比，且满足
Figure 597322DEST_PATH_IMAGE037
，F表示F-theta透镜的焦距，则
Figure 907081DEST_PATH_IMAGE038
与
Figure 977805DEST_PATH_IMAGE039
成正比，满足
Figure 31212DEST_PATH_IMAGE040
；
在x、y已知的条件下，求得
Figure 762670DEST_PATH_IMAGE041
、
Figure 243329DEST_PATH_IMAGE042
。
进一步，控制第一快反镜和第二快反镜的镜像偏摆产生离轴量
Figure 801350DEST_PATH_IMAGE043
，实现锥角
Figure 392868DEST_PATH_IMAGE044
变化，鉴于F-theta透镜自身的特性，锥角
Figure 87155DEST_PATH_IMAGE045
的变化与离轴量
Figure 4295DEST_PATH_IMAGE046
成正比，满足
Figure 908666DEST_PATH_IMAGE047
。
进一步，控制第一快反镜的偏摆角
Figure 303875DEST_PATH_IMAGE048
和第二快反镜的偏摆角
Figure 118247DEST_PATH_IMAGE049
，产生离轴量
Figure 940710DEST_PATH_IMAGE050
，且满足
Figure 207743DEST_PATH_IMAGE051
，离轴量与偏摆角满足
Figure 406643DEST_PATH_IMAGE052
，
Figure 701621DEST_PATH_IMAGE053
，D表示第一快反镜和第二快反镜的间距，控制第一快反镜沿X轴、Y轴方向的加载电压
Figure 694985DEST_PATH_IMAGE054
，光束产生指向偏移
Figure 449314DEST_PATH_IMAGE055
，且
Figure 186326DEST_PATH_IMAGE056
与
Figure 709711DEST_PATH_IMAGE057
成正比，满足
Figure 139555DEST_PATH_IMAGE058
，
Figure 505815DEST_PATH_IMAGE059
，kx1、ky1为第一快反镜线性响应系数，得到
Figure 780938DEST_PATH_IMAGE060
与加载电压之间成正比，满足
Figure 424409DEST_PATH_IMAGE061
；
在
Figure 759575DEST_PATH_IMAGE062
、
Figure 488497DEST_PATH_IMAGE063
已知的条件下，求得
Figure 567312DEST_PATH_IMAGE064
、
Figure 691388DEST_PATH_IMAGE065
；
根据
Figure 463035DEST_PATH_IMAGE066
，求得
Figure 413673DEST_PATH_IMAGE067
、
Figure 296178DEST_PATH_IMAGE068
，
Figure 648662DEST_PATH_IMAGE067
表示第二快反镜沿X轴方向的加载电压，
Figure 715844DEST_PATH_IMAGE068
表示第二快反镜沿Y轴方向的加载电压。
本发明的有益效果是：
1、通过控制第一快反镜、第二快反镜、第三快反镜联动实现多种旋切扫描方式以及加工角度自由控制，实现光束由F-theta透镜聚焦后光斑在工作面位置及锥角变化。
2、具备非常灵活、强大的扫描能力，不仅可以实现圆孔加工，也可对扫描范围内的任意异型孔进行加工，扫描时间最快可达600Hz，光束的偏移量即入射锥角可以实时改变。
3、通过控制算法匹配第一快反镜、第二快反镜、第三快反镜之间的运动关系，实现离轴量及扫描轨迹控制。
4、第一快反镜、第二快反镜为镜像联动，可以实现光束离轴量的控制，通过改变第一快反镜、第二快反镜偏转方向及角度实现锥角方向及锥角大小的控制，同时，通过偏转第三快反镜实现光束指向变化，对应改变扫描路径。
5、通过调节第一快反镜、第二快反镜、第三快反镜的偏摆速度，实现光斑等线速度运动，可实现600rpm-36000rpm的动态角速度变化，同时，快反镜偏摆具有较高指向调节精度。
6、可任意改变扫描路径，相较于光楔模式具有可任意调节性。
附图说明
图1是多轴旋切扫描系统的整体结构示意图；
图2是多轴旋切扫描系统的光学原理示意图；
图3（a）、图3（b）为螺旋等角速度扫描且螺距恒定，采用外圈旋入-中心旋出方式的扫描路径示意图；
图4（a）、图4（b）为螺旋等角速度扫描且螺距恒定，采用中心旋出-外圈旋入方式的扫描路径示意图；
图5（a）、图5（b）为螺旋等角速度扫描且螺距变化的扫描路径示意图；
图6（a）、图6（b）为往返扫描的扫描路径示意图；
图7（a）、图7（b）为辐射扫描的扫描路径示意图。
附图中：1-第一快反镜、2-第二快反镜、3-第三快反镜、4-F-theta透镜、5-工作面。
具体实施方式
为了使本领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其它类同实施例，都应当属于本申请保护的范围。此外，以下实施例中提到的方向用词，例如“上”“下”“左”“右”等仅是参考附图的方向，因此，使用的方向用词是用来说明而非限制本发明创造。
实施例一：
如图1所示，一种多轴旋切扫描系统，包括第一快反镜1、第二快反镜2、第三快反镜3和F-theta透镜4，所述第一快反镜1和第二快反镜2平行且间隔设置，且第一快反镜1和第二快反镜2镜像联动，所述第一快反镜1和第二快反镜2的间距为D，所述第三快反镜3对应F-theta透镜4设置，且第三快反镜3与F-theta透镜4的主面的距离等于F-theta透镜4的焦距F，光束依次经第一快反镜1、第二快反镜2、第三快反镜3入射至F-theta透镜4，并经F-theta透镜4透射聚焦至工作面5。
实施例二：
如图1和图2所示，一种多轴旋切扫描系统的使用方法，包括如下步骤：
步骤S100、根据旋切扫描方式，确定经F-theta透镜4透射聚焦至工作面5的光斑坐标
Figure 153779DEST_PATH_IMAGE069
，其中，x表示X轴上的位移量，y表示Y轴上的位移量、θx表示锥角在X轴上的分量，θy表示锥角在Y轴上的分量，所述锥角表示光束入射至工作面5的入射角；
步骤S200、根据步骤S100确定的光斑坐标，确定第一快反镜1、第二快反镜2和第三快反镜3的加载电压。
通过偏转第三快反镜3实现光束指向变化，对应改变扫描路径，即控制第三快反镜3实现光束加工位置
Figure 574396DEST_PATH_IMAGE070
变化，第一快反镜1、第二快反镜2为镜像联动，可以实现光束离轴量的控制，通过改变第一快反镜1、第二快反镜2偏转方向及角度实现锥角方向及锥角大小的控制，即控制第一快反镜1和第二快反镜2镜像联动实现锥角
Figure 46966DEST_PATH_IMAGE071
变化。
当锥角为零时，只需确定x和y，当锥角非零时，需要确定x、y、θx和θy ，其中，x和y的确定方法与锥角为零时相同。
x和y的确定方法如下：
一、如图3（a）、图3（b）所示，旋切扫描方式为螺旋等角速度扫描且螺距恒定，采用外圈旋入-中心旋出方式时，自外圈旋入中心时，
Figure 160415DEST_PATH_IMAGE072
；
自中心旋出外圈时，
Figure 85646DEST_PATH_IMAGE073
；
其中，x表示X轴上的位移量，y表示Y轴上的位移量,a表示圆外径，b表示圆内径，n表示螺间距，w表示角速度，t表示扫描时间。
其中，图3（a）表示圆填充，在图3（a）的基础上，将x、y表达式中加入系数得到椭圆填充，如图3（b）所示。
二、如图4（a）、图4（b）所示，旋切扫描方式为螺旋等角速度扫描且螺距恒定，采用中心旋出-外圈旋入方式时，自中心旋出外圈时，
Figure 936052DEST_PATH_IMAGE074
；
自外圈旋入中心时，
Figure 997549DEST_PATH_IMAGE075
；
其中，x表示X轴上的位移量，y表示Y轴上的位移量,a表示圆外径，b表示圆内径，n表示螺间距，w表示角速度，t表示扫描时间。
其中，图4（a）表示圆填充，在图4（a）的基础上，将x、y表达式中加入系数得到椭圆填充，如图4（b）所示。
三、如图5（a）、图5（b）所示，旋切扫描方式为螺旋等角速度扫描且螺距变化，
Figure 281900DEST_PATH_IMAGE076
，自中心旋出外圈时，
Figure 694427DEST_PATH_IMAGE077
，
Figure 722426DEST_PATH_IMAGE078
；
自外圈旋入中心时，
Figure 904008DEST_PATH_IMAGE079
，
Figure 952736DEST_PATH_IMAGE080
；
其中，x表示X轴上的位移量，y表示Y轴上的位移量,a表示圆外径，b表示圆内径，n表示螺间距，w表示角速度，t表示扫描时间，n0表示最大螺距，dn表示每层螺距递减量。
其中，图5（a）表示圆填充，在图5（a）的基础上，将x、y表达式中加入系数得到椭圆填充，如图5（b）所示。
四、如图6（a）、图6（b）所示，旋切扫描方式为往返扫描时，
Figure 852559DEST_PATH_IMAGE081
，
Figure 418669DEST_PATH_IMAGE082
，其中，x表示X轴上的位移量，y表示Y轴上的位移量，r表示加工圆半径，t表示扫描时间，
Figure 720338DEST_PATH_IMAGE083
表示分离变量，且其取值为[-π/2，π/2]。
其中，图6（a）表示圆填充，在图6（a）的基础上，将x、y表达式中加入系数得到椭圆填充，如图6（b）所示。
如图7（a）、图7（b）所示，旋切扫描方式为辐射扫描时，
Figure 80912DEST_PATH_IMAGE084
，其中，x表示X轴上的位移量，y表示Y轴上的位移量，g表示椭圆长轴半径，h表示椭圆短轴半径，n表示辐射个数，t表示扫描时间。
其中，图7（a）表示圆填充，在图7（a）的基础上，将x、y表达式中加入系数得到椭圆填充，如图7（b）所示。
θx和θy 的确定方法如下：
一、锥角变化时，设定加工区域半径
Figure 468031DEST_PATH_IMAGE024
，锥角随着实际扫描位置半径r的增加而变化，控制第一快反镜1和第二快反镜2以改变实时的锥角θ，则
Figure 729510DEST_PATH_IMAGE085
，
Figure 620106DEST_PATH_IMAGE086
，其中，
Figure 417160DEST_PATH_IMAGE027
表示x的函数，
Figure 25996DEST_PATH_IMAGE029
表示y的函数，
Figure 199489DEST_PATH_IMAGE025
为预先设定的外圈对应锥角，根据锥角随着实际扫描位置半径r的变化关系设定
Figure 210170DEST_PATH_IMAGE027
和
Figure 302760DEST_PATH_IMAGE028
。
优选的，当锥角随着实际扫描位置半径r的增加而增大时，设定
Figure 398892DEST_PATH_IMAGE027
和
Figure 110496DEST_PATH_IMAGE029
为正比例函数，如f(x) = x，f(y)=y。当锥角随着实际扫描位置半径r的增加而减小时，设定
Figure 975684DEST_PATH_IMAGE027
和
Figure 114541DEST_PATH_IMAGE028
为反比例函数，如 f(x) = k-x，f(y)=k-y，k表示常数。
二、锥角恒定时，设定加工区域半径
Figure 697969DEST_PATH_IMAGE024
，锥角恒定为
Figure 573783DEST_PATH_IMAGE025
，实时的锥角为θ，则
Figure 559057DEST_PATH_IMAGE087
，
Figure 868816DEST_PATH_IMAGE088
表示x的函数，
Figure 939540DEST_PATH_IMAGE089
表示y的函数，根据锥角随着实际扫描位置半径r的变化关系设定
Figure 992946DEST_PATH_IMAGE088
和
Figure 957360DEST_PATH_IMAGE090
。
三、当锥角与旋切扫描方式无关联时，可任意设定θx和θy。
鉴于F-theta透镜4自身的特性，控制第三快反镜3沿X轴、Y轴方向的加载电压
Figure 438020DEST_PATH_IMAGE091
，光束产生指向偏移
Figure 730461DEST_PATH_IMAGE092
，且
Figure 587559DEST_PATH_IMAGE093
与
Figure 281845DEST_PATH_IMAGE094
成正比，且满足
Figure 559505DEST_PATH_IMAGE095
，kx3、ky3为第三快反镜3线性响应系数，光束在工作面5的光斑坐标
Figure 604822DEST_PATH_IMAGE096
与指向偏移
Figure 31DEST_PATH_IMAGE097
成正比，且满足
Figure 548824DEST_PATH_IMAGE098
，
Figure 636865DEST_PATH_IMAGE099
，F表示F-theta透镜4的焦距，则
Figure 903899DEST_PATH_IMAGE100
与
Figure 227433DEST_PATH_IMAGE101
成正比，满足
Figure 630732DEST_PATH_IMAGE102
；
在x、y已知的条件下，求得
Figure 889675DEST_PATH_IMAGE041
、
Figure 644005DEST_PATH_IMAGE042
。
控制第一快反镜1和第二快反镜2的镜像偏摆产生离轴量
Figure 381016DEST_PATH_IMAGE043
，实现锥角
Figure 904402DEST_PATH_IMAGE103
变化，鉴于F-theta透镜4自身的特性，锥角
Figure 960345DEST_PATH_IMAGE104
的变化与离轴量
Figure 936391DEST_PATH_IMAGE105
成正比，满足
Figure 477094DEST_PATH_IMAGE106
。
控制第一快反镜1的偏摆角
Figure 120565DEST_PATH_IMAGE107
和第二快反镜2的偏摆角
Figure 455731DEST_PATH_IMAGE108
，产生离轴量
Figure 43707DEST_PATH_IMAGE109
，且满足
Figure 122522DEST_PATH_IMAGE110
，离轴量与偏摆角满足
Figure 620499DEST_PATH_IMAGE111
，
Figure 126567DEST_PATH_IMAGE112
，D表示第一快反镜1和第二快反镜2的间距，控制第一快反镜1沿X轴、Y轴方向的加载电压
Figure 342784DEST_PATH_IMAGE113
，光束产生指向偏移
Figure 225290DEST_PATH_IMAGE114
，且
Figure 469452DEST_PATH_IMAGE115
与
Figure 412000DEST_PATH_IMAGE116
成正比，
满足
Figure 849934DEST_PATH_IMAGE117
，kx1、ky1为第一快反镜1线性响应系数，得到
Figure 270551DEST_PATH_IMAGE118
与加载电压之间成正比，满足
Figure 743121DEST_PATH_IMAGE119
；
在
Figure 590991DEST_PATH_IMAGE062
、
Figure 640856DEST_PATH_IMAGE063
已知的条件下，求得
Figure 865164DEST_PATH_IMAGE064
、
Figure 192240DEST_PATH_IMAGE065
；
根据
Figure 476591DEST_PATH_IMAGE120
，求得
Figure 889118DEST_PATH_IMAGE067
、
Figure 651537DEST_PATH_IMAGE121
，
Figure 459218DEST_PATH_IMAGE067
表示第二快反镜沿X轴方向的加载电压，
Figure 914471DEST_PATH_IMAGE121
表示第二快反镜沿Y轴方向的加载电压。
以上已将本发明做一详细说明，以上所述，仅为本发明之较佳实施例而已，当不能限定本发明实施范围，即凡依本申请范围所作均等变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖范围内。

Claims (8)

1.一种多轴旋切扫描系统的使用方法，其特征在于，多轴旋切扫描系统包括第一快反镜、第二快反镜、第三快反镜和F-theta透镜，光束依次经第一快反镜、第二快反镜传输至第三快反镜，所述第一快反镜和第二快反镜平行且间隔设置，且第一快反镜和第二快反镜镜像联动，所述第三快反镜对应F-theta透镜设置，保证经第三快反镜反射的光束能够入射至F-theta透镜，且第三快反镜与F-theta透镜的主面的距离等于F-theta透镜的焦距，光束经F-theta透镜透射聚焦至工作面；
所述多轴旋切扫描系统的使用方法，包括如下步骤：
步骤S100、根据旋切扫描方式，确定经F-theta透镜透射聚焦至工作面的光斑坐标
Figure 366682DEST_PATH_IMAGE001
，其中，x表示X轴上的位移量，y表示Y轴上的位移量、
Figure 671237DEST_PATH_IMAGE002
表示锥角在X轴上的分量，
Figure 561832DEST_PATH_IMAGE003
表示锥角在Y轴上的分量，所述锥角表示光束入射至工作面的入射角；
步骤S200、根据步骤S100确定的光斑坐标，确定第一快反镜、第二快反镜和第三快反镜的加载电压；
控制第一快反镜的偏摆角
Figure 358887DEST_PATH_IMAGE004
和第二快反镜的偏摆角
Figure 967723DEST_PATH_IMAGE005
，产生离轴量
Figure 141215DEST_PATH_IMAGE006
，且满足
Figure 151897DEST_PATH_IMAGE007
，离轴量与偏摆角满足
Figure 57536DEST_PATH_IMAGE008
，
Figure 153668DEST_PATH_IMAGE009
，D表示第一快反镜和第二快反镜的间距，控制第一快反镜沿X轴、Y轴方向的加载电压
Figure 865272DEST_PATH_IMAGE010
，光束产生指向偏移
Figure 730460DEST_PATH_IMAGE011
，且
Figure 869317DEST_PATH_IMAGE012
与
Figure 390428DEST_PATH_IMAGE013
成正比，满足
Figure 640144DEST_PATH_IMAGE014
，
Figure 625417DEST_PATH_IMAGE015
，kx1、ky1为第一快反镜线性响应系数，得到
Figure 935176DEST_PATH_IMAGE016
与加载电压之间成正比，满足
Figure 5900DEST_PATH_IMAGE017
；
在
Figure 59307DEST_PATH_IMAGE002
、
Figure 836770DEST_PATH_IMAGE003
已知的条件下，求得
Figure 317430DEST_PATH_IMAGE018
、
Figure 609871DEST_PATH_IMAGE019
；
根据
Figure 466969DEST_PATH_IMAGE020
，求得
Figure 161255DEST_PATH_IMAGE021
、
Figure 812816DEST_PATH_IMAGE022
，
Figure 795816DEST_PATH_IMAGE021
表示第二快反镜沿X轴方向的加载电压，
Figure 191025DEST_PATH_IMAGE022
表示第二快反镜沿Y轴方向的加载电压。
2.根据权利要求1所述的多轴旋切扫描系统的使用方法，其特征在于，步骤S100中，旋切扫描方式为螺旋等角速度扫描且螺距恒定，自外圈旋入中心时，
Figure 739818DEST_PATH_IMAGE023
；
自中心旋出外圈时，
Figure 827860DEST_PATH_IMAGE024
；
其中，x表示X轴上的位移量，y表示Y轴上的位移量,a表示圆外径，b表示圆内径，n表示螺间距，w表示角速度，t表示扫描时间。
3.根据权利要求1所述的多轴旋切扫描系统的使用方法，其特征在于，步骤S100中，旋切扫描方式为螺旋等角速度扫描且螺距变化，
Figure 94893DEST_PATH_IMAGE025
，自中心旋出外圈时，
Figure 231476DEST_PATH_IMAGE026
，
Figure 634776DEST_PATH_IMAGE027
；
自外圈旋入中心时，
Figure 893719DEST_PATH_IMAGE028
，
Figure 648048DEST_PATH_IMAGE029
；
其中，x表示X轴上的位移量，y表示Y轴上的位移量,a表示圆外径，b表示圆内径，n表示螺间距，w表示角速度，t表示扫描时间，n0表示最大螺距，dn表示每层螺距递减量。
4.根据权利要求1所述的多轴旋切扫描系统的使用方法，其特征在于，步骤S100中，旋切扫描方式为往返扫描时，
Figure 385060DEST_PATH_IMAGE030
，
Figure 908445DEST_PATH_IMAGE031
，其中，x表示X轴上的位移量，y表示Y轴上的位移量，r表示加工圆半径，t表示扫描时间，
Figure 275973DEST_PATH_IMAGE032
表示分离变量，且其取值为[-π/2，π/2]。
5.根据权利要求1所述的多轴旋切扫描系统的使用方法，其特征在于，步骤S100中，旋切扫描方式为辐射扫描时，
Figure 252019DEST_PATH_IMAGE033
，
Figure 792722DEST_PATH_IMAGE034
，其中，x表示X轴上的位移量，y表示Y轴上的位移量,g表示椭圆长轴半径，h表示椭圆短轴半径，n表示辐射个数，t表示扫描时间。
6.根据权利要求2-5任一所述的多轴旋切扫描系统的使用方法，其特征在于，步骤S100中，锥角变化时，设定加工区域半径
Figure 436193DEST_PATH_IMAGE035
，锥角随着实际扫描位置半径r的增加而变化，控制第一快反镜和第二快反镜以改变实时的锥角θ，则
Figure 771359DEST_PATH_IMAGE036
，
Figure 500281DEST_PATH_IMAGE037
，其中，
Figure 516778DEST_PATH_IMAGE038
表示x的函数，
Figure 14756DEST_PATH_IMAGE039
表示y的函数，
Figure 520823DEST_PATH_IMAGE040
为预先设定的外圈对应锥角，根据锥角随着实际扫描位置半径r的变化关系设定
Figure 737041DEST_PATH_IMAGE038
和
Figure 619546DEST_PATH_IMAGE041
。
7.根据权利要求2-5任一所述的多轴旋切扫描系统的使用方法，其特征在于，步骤S100中，锥角恒定时，设定加工区域半径
Figure 906784DEST_PATH_IMAGE035
，锥角恒定为
Figure 849332DEST_PATH_IMAGE040
，实时的锥角为θ，则
Figure 287267DEST_PATH_IMAGE042
，
Figure 707884DEST_PATH_IMAGE043
表示x的函数，
Figure 180453DEST_PATH_IMAGE044
表示y的函数，根据锥角随着实际扫描位置半径r的变化关系设定
Figure 28324DEST_PATH_IMAGE043
和
Figure 891237DEST_PATH_IMAGE044
。
8.根据权利要求2-5任一所述的多轴旋切扫描系统的使用方法，其特征在于，步骤S200中，控制第三快反镜沿X轴、Y轴方向的加载电压
Figure 115545DEST_PATH_IMAGE045
，光束产生指向偏移
Figure 442621DEST_PATH_IMAGE046
，且
Figure 726972DEST_PATH_IMAGE047
与
Figure 139499DEST_PATH_IMAGE048
成正比，且满足
Figure 901919DEST_PATH_IMAGE049
，kx3、ky3为第三快反镜线性响应系数，光束在工作面的光斑坐标
Figure 21184DEST_PATH_IMAGE050
与指向偏移
Figure 476436DEST_PATH_IMAGE051
成正比，且满足
Figure 376259DEST_PATH_IMAGE052
，F表示F-theta透镜的焦距，则
Figure 942370DEST_PATH_IMAGE053
与
Figure 978459DEST_PATH_IMAGE054
成正比，满足
Figure 604612DEST_PATH_IMAGE055
；
在x、y已知的条件下，求得
Figure 929415DEST_PATH_IMAGE056
、
Figure 33637DEST_PATH_IMAGE057
。
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