CN203380509U - 激光能量控制系统及激光切割机 - Google Patents

Abstract

一种激光能量控制系统，包括偏振选择器、偏振衰减片组及多位气缸；偏振选择器用于调节P偏振激光与S偏振激光的比率；偏振衰减片组包括多个分别设于多位气缸上的具有不同衰减倍率区间的偏振衰减片、形成衰减能力逐渐变大的连续衰减倍率区间，且相邻两偏振衰减片的衰减倍率区间存在重叠；多位气缸可以沿垂直于通过偏振选择器的激光光束的传播方向运动；当激光光束通过偏振选择器后，得到不同比率的P偏振激光与S偏振激光，多位气缸运动，使得P偏振激光可以从连续衰减区间任一衰减倍率处透过，S偏振激光被偏振衰减片组反射。本实用新型还提供一种包含上述激光能量控制系统的激光切割机，得到既能实现工作功率恒定又能实现工作功率连续的激光切割机。

Description

激光能量控制系统及激光切割机

技术领域

本实用新型涉及激光加工技术领域，特别是涉及一种激光能量控制系统及激光切割机。

背景技术

传统的激光切割机通常包括激光器、光路系统、振镜扫描系统以及激光聚焦系统。激光器输出的激光光束依次传输至光路系统、振镜扫描系统以及激光聚焦系统，并被激光聚焦系统聚焦成小光斑。振镜扫描系统利用小光斑对待切割工件进行切割。由于激光器的工作电压和环境温度的波动，导致激光器输出的功率不恒定，从而导致聚焦形成的小光斑的功率不恒定（即工作功率不恒定），进而导致传统的激光切割机不能满足高精度的切割要求。

此外，激光器自身的输出功率是非连续的（调节激光器的输出功率时，调剂前的功率与调节后的功率之间的最小差值为激光器自身固有的单位刻度），很难根据实际情况，选择任意功率值来进行切割。

实用新型内容

基于此，有必要提供一种既能实现工作功率恒定又能实现工作功率连续的激光能量控制系统及激光切割机。

一种激光能量控制系统，包括偏振选择器、偏振衰减片组以及多位气缸；

所述偏振选择器用于将通过的激光光束调节为具有不同比率的P偏振激光与S偏振激光；

所述偏振衰减片组包括多个具有不同衰减倍率区间的偏振衰减片，多个具有不同衰减倍率区间的偏振衰减片分别设于所述多位气缸的不同承载位上、形成衰减能力逐渐变大的连续衰减倍率区间，且所述偏振衰减片组中的相邻两偏振衰减片的衰减倍率区间存在重叠；

所述多位气缸可以沿垂直于通过所述偏振选择器的激光光束的传播方向运动；

当激光光束通过所述偏振选择器后，得到不同比率的P偏振激光与S偏振激光，所述多位气缸沿垂直于通过所述偏振选择器的激光光束的传播方向运动，使得所述P偏振激光可以从所述连续衰减区间任一衰减倍率处透过，所述S偏振激光被所述偏振衰减片组反射。

在其中一个实施例中，所述偏振衰减片组包括3片具有不同衰减倍率区间的偏振衰减片，分别为第一偏振衰减片、第二偏振衰减片及第三偏振衰减片；

所述第一偏振衰减片、所述第二偏振衰减片及所述第三偏振衰减片的衰减倍率区间分别为0～0.35、0.30～0.80及0.70～1.00；

所述第一偏振衰减片、所述第二偏振衰减片及所述第三偏振衰减片两两平行设置，且所述第一偏振衰减片、所述第二偏振衰减片及所述第三偏振衰减片均与所述多位气缸的运动方向成45度角。

在其中一个实施例中，所述偏振选择器为半波片。

在其中一个实施例中，所述激光能量控制系统还包括光收集器，所述光收集器用于收集被所述偏振衰减片组反射的S偏振激光。

在其中一个实施例中，所述多位气缸为多位电池阀控制气缸。

一种激光切割机，包括激光器、光学传导系统、振镜扫描系统、激光聚焦系统以及上述的激光能量控制系统；

所述激光器射出的激光光束依次传输至所述激光能量控制系统、所述光学传导系统、所述振镜扫描系统以及所述激光聚焦系统，并经所述激光聚焦系统聚焦成光斑，所述振镜扫描系统利用所述光斑进行切割；

其中，当激光光束通过所述偏振选择器后，得到的P偏振激光从所述连续衰减区间任一衰减倍率处透过，并传输至所述光学传导系统。

在其中一个实施例中，所述光学传导系统包括第一反射镜、扩束镜以及第二反射镜，经所述激光能量控制系统调节后的激光光束依次传输至所述第一反射镜、扩束镜以及第二反射镜。

在其中一个实施例中，所述激光器为绿光激光器。

在其中一个实施例中，所述激光器射出的激光光束的波长为532nm。

在其中一个实施例中，所述激光切割机还包括用于抓取待切割件的坐标的CCD定位系统，所述CCD定位系统与所述振镜扫描系统配合使用，确保待切割件的切割位置的自动化定位。

上述激光切割机工作时，当因激光器输出的功率不恒定而到导致工作功率不恒定时，可以驱动多位气缸使得P偏振激光从连续衰减区间的某一衰减倍率处透过，以得到恒定工作功率。当通过调整激光器自身的刻度不能得到某一特定功率的激光光束时，可以驱动多位气缸使得P偏振激光从连续衰减区间的某一衰减倍率处透过，得到特定功率的工作功率，从而使得上述激光切割机能实现工作功率连续。因此，上述激光切割机既能实现工作功率恒定又能实现工作功率连续。

附图说明

图1为一实施方式的激光切割机的结构示意图；

图2为图1中的激光能量控制系统的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型的激光切割机进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”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。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1及图2所示，一实施方式中的激光切割机10，包括激光器100、激光能量控制系统200、光学传导系统300、振镜扫描系统400、激光聚焦系统500以及CCD（Charge Coupled Device，电荷藕合器件）定位系统600。激光切割机10用于切割放置于真空吸附系统20上的待切割件30。

在本实施方式中，激光器100为绿光激光器，其射出的激光光束40的波长为500～570nm。激光光束40的波长对于后续聚焦得到的光斑的直径大小以及光斑的功率密度很重要。进一步，射出的激光光束40的波长优选为532nm，聚焦得到的光斑的直径为微米量级，光斑的功率密度的大于10KM瓦每平方米。

激光能量控制系统200包括偏振选择器210、偏振衰减片组220、多位气缸230以及光收集器240。

偏振选择器210用于将通过偏振选择器210的激光光束40调节为具有不同比率的P偏振激光与S偏振激光。当激光光束40通过偏振选择器210后，即得到不同比率的P偏振激光与S偏振激光。P偏振激光可以透光偏振衰减片组220，而S偏振激光将被偏振衰减片组220反射。在本实施方式中，偏振选择器210为半波片。

偏振衰减片组220包括多个具有不同衰减倍率区间的偏振衰减片，多个具有不同衰减倍率区间的偏振衰减片分别设于多位气缸230的不同承载位上。设于多位气缸上的多个具有不同衰减倍率区间的偏振衰减片形成衰减能力逐渐变大的连续衰减倍率区间，且偏振衰减片组220中的相邻两偏振衰减片的衰减倍率区间存在重叠部分。

多位气缸230可以沿垂直于通过偏振选择器210的激光光束40的传播方向运动，也即多位气缸230的运动方向与激光光束40的传播方向垂直。在本实施方式中，多位气缸230为多位电池阀控制气缸。多位气缸230的承载位的数目为三个。偏振衰减片组220包括三个具有不同衰减倍率区间的偏振衰减片，分别为第一偏振衰减片222、第二偏振衰减片224及第三偏振衰减片226。第一偏振衰减片222、第二偏振衰减片224及第三偏振衰减片226的衰减倍率区间分别为0～0.35、0.30～0.80及0.70～1.00。第一偏振衰减片222、第二偏振衰减片224及第三偏振衰减片226的两两平行，且第一偏振衰减片222、第二偏振衰减片224及第三偏振衰减片226均与多位气缸230的运动方向成45度角（也与激光光束40的传播方向成45度角），得到衰减能力逐渐变大的连续衰减倍率区间，且连续衰减倍率区间为0～1.00。

可以理解，在其他实施方式中，多位气缸230的承载位的数目可以多于偏振衰减片组220中的偏振衰减片的数目。第一偏振衰减片222、第二偏振衰减片224及第三偏振衰减片226的衰减倍率区间可以为其任意区间，得到的连续衰减倍率区间可以为0～1.00中的任意中间区间段。

光收集器240用于收集被偏振衰减片组220反射的S偏振激光，以免被反射的S偏振激光损伤其他部件。在本实施方式中，光收集器240具有黑体结构。

在本实施方式中，光学传导系统300包括第一反射镜310、扩束镜320以及第二反射镜330，经激光能量控制系统200调节后的激光光束依次传输至第一反射镜310、扩束镜320以及第二反射镜330。光学传导系统300的主要作用是改变激光光束40的传播方向以及对激光光束40进行扩束，以使整个激光切割机10的结构更紧凑、更美观。可以理解，在其他实施方式中，光学传导系统不限于上述结构。

激光器100射出的激光光束40依次传输至激光能量控制系统200、光学传导系统300、振镜扫描系统400以及激光聚焦系统500，并经激光聚焦系统500聚焦成光斑，振镜扫描系统400利用光斑进行切割。

进一步，为了自动化定位待切割件30的切割位置，上述激光切割机10还包括用于抓取待切割件30的坐标的CCD定位系统600。在对待切割件30进行切割时，振镜扫描系统400与CCD定位系统600间具有相对运动，利用振镜扫描系统400的摆动来控制光斑在CCD定位系统600上的精确二维坐标，将光斑调整到最佳的位置再进行切割。CCD定位系统600与振镜扫描系统400配合使用，确保待切割件30的切割位置的自动化定位。

上述激光切割机10工作时，当因激光器100输出的功率不恒定而到导致工作功率不恒定时，可以驱动多位气缸230使得P偏振激光从连续衰减区间的某一衰减倍率处透过，以得到恒定工作功率。当通过调整激光器100自身的刻度不能得到某一特定功率的激光光束时，可以驱动多位气缸230使得P偏振激光从连续衰减区间的某一衰减倍率处透过，得到特定功率的工作功率，从而使得上述激光切割机10能实现工作功率连续。因此，上述激光切割机10既能实现工作功率恒定又能实现工作功率连续。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种激光能量控制系统，其特征在于，包括偏振选择器、偏振衰减片组以及多位气缸；

所述偏振选择器用于将通过的激光光束调节为具有不同比率的P偏振激光与S偏振激光；

所述偏振衰减片组包括多个具有不同衰减倍率区间的偏振衰减片，多个具有不同衰减倍率区间的偏振衰减片分别设于所述多位气缸的不同承载位上、形成衰减能力逐渐变大的连续衰减倍率区间，且所述偏振衰减片组中的相邻两偏振衰减片的衰减倍率区间存在重叠；

所述多位气缸可以沿垂直于通过所述偏振选择器的激光光束的传播方向运动；

当激光光束通过所述偏振选择器后，得到不同比率的P偏振激光与S偏振激光，所述多位气缸沿垂直于通过所述偏振选择器的激光光束的传播方向运动，使得所述P偏振激光可以从所述连续衰减区间任一衰减倍率处透过，所述S偏振激光被所述偏振衰减片组反射。

2.根据权利要求1所述的激光能量控制系统，其特征在于，所述偏振衰减片组包括3片具有不同衰减倍率区间的偏振衰减片，分别为第一偏振衰减片、第二偏振衰减片及第三偏振衰减片；

所述第一偏振衰减片、所述第二偏振衰减片及所述第三偏振衰减片的衰减倍率区间分别为0～0.35、0.30～0.80及0.70～1.00；

所述第一偏振衰减片、所述第二偏振衰减片及所述第三偏振衰减片两两平行设置，且所述第一偏振衰减片、所述第二偏振衰减片及所述第三偏振衰减片均与所述多位气缸的运动方向成45度角。

3.根据权利要求1所述的激光能量控制系统，其特征在于，所述偏振选择器为半波片。

4.根据权利要求1所述的激光能量控制系统，其特征在于，所述激光能量控制系统还包括光收集器，所述光收集器用于收集被所述偏振衰减片组反射的S偏振激光。

5.根据权利要求1所述的激光能量控制系统，其特征在于，所述多位气缸为多位电池阀控制气缸。

6.一种激光切割机，其特征在于，包括激光器、光学传导系统、振镜扫描系统、激光聚焦系统以及如权利要求1-5中任一项所述的激光能量控制系统；

所述激光器射出的激光光束依次传输至所述激光能量控制系统、所述光学传导系统、所述振镜扫描系统以及所述激光聚焦系统，并经所述激光聚焦系统聚焦成光斑，所述振镜扫描系统利用所述光斑进行切割；

其中，当激光光束通过所述偏振选择器后，得到的P偏振激光从所述连续衰减区间任一衰减倍率处透过，并传输至所述光学传导系统。

7.根据权利要求6所述的激光切割机，其特征在于，所述光学传导系统包括第一反射镜、扩束镜以及第二反射镜，经所述激光能量控制系统调节后的激光光束依次传输至所述第一反射镜、扩束镜以及第二反射镜。

8.根据权利要求6所述的激光切割机，其特征在于，所述激光器为绿光激光器。

9.根据权利要求8所述的激光切割机，其特征在于，所述激光器射出的激光光束的波长为532nm。

10.根据权利要求6所述的激光切割机，其特征在于，所述激光切割机还包括用于抓取待切割件的坐标的CCD定位系统，所述CCD定位系统与所述振镜扫描系统配合使用，确保待切割件的切割位置的自动化定位。

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