CN213437812U - 一种同时产生中心圆光斑和环形光斑的镜片组 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种同时产生中心圆光斑和环形光斑的镜片组，包括沿激光光束的传输方向依次间隔设置的第一棱镜、第二棱镜和聚焦镜，第一棱镜上设有第一入射端面和第一出射端面，第二棱镜上设有第二入射端面和第二出射端面，第一入射端面和第二出射端面均为平面，第一出射端面包括第一斜面区、第一平面区和第二斜面区，第二入射端面包括第三斜面区、第二平面区和第四斜面区，第三斜面区、第二平面区和第四斜面区构成锥形凸面，第三斜面区与第一斜面区平行相对，第一平面区和第二平面区平行相对。本实用新型提供的镜片组能在待加工工件的表面同时产生圆形中心光斑和环形光斑。
Description
技术领域
本实用新型涉及激光加工技术领域，尤其涉及一种同时产生中心圆光斑和环形光斑的镜片组。
背景技术
激光焊接已经成为动力电池、铝基板、铜基板等金属生产中不可或缺的标准工艺，主要应用于电池防爆阀焊接、电池壳体与盖板封口焊接、电池模组、电池组之间的串并联焊接等复杂工序。传统激光技术中，激光光束经聚焦镜聚焦后形成单点光斑，利用单点光斑焊接金属加工点，容易产生焊接气孔，出现飞溅、缝裂纹等问题，无法满足生产安全性、一致性等要求。
发明内容
有鉴于此，本实用新型提供了一种能够同时产生中心圆光斑和环形光斑的镜片组。
本实用新型提供一种同时产生中心圆光斑和环形光斑的镜片组，包括沿激光光束的传输方向自左至右依次间隔设置的第一棱镜、第二棱镜和聚焦镜，所述第一棱镜上设有第一入射端面和第一出射端面，所述第二棱镜上设有第二入射端面和第二出射端面，所述第一入射端面和第二出射端面均为平面，所述第一出射端面包括第一斜面区、第一平面区和第二斜面区，所述第一斜面区、第一平面区和第二斜面区构成锥形凹面，所述第二入射端面包括第三斜面区、第二平面区和第四斜面区，所述第三斜面区、第二平面区和第四斜面区构成锥形凸面，所述第三斜面区与第一斜面区平行相对，所述第一平面区和第二平面区平行相对，所述第四斜面区与第二斜面区平行相对，所述激光光束经第一棱镜、第二棱镜折射后，再经聚焦镜聚焦后，能在待加工工件的表面同时产生圆形中心光斑和环形光斑。
进一步地，所述第一棱镜、第二棱镜和聚焦镜的中心轴同轴。
进一步地，所述第一平面区位于锥形凹面的中间位置，所述第一平面区透射激光。
进一步地，所述第二平面区位于锥形凸面的中间位置，所述第二平面区透射激光。
进一步地，所述第一斜面区与第一平面区的夹角和第二斜面区与第一平面区的夹角相等。
进一步地，所述第一斜面区、第二斜面区、第三斜面区和第四斜面区折射激光。
本实用新型提供的技术方案带来的有益效果是：本实用新型提供的镜片组在第一棱镜上设置锥形凹面，在第二棱镜上设置锥形凸面，激光光束经第一棱镜、第二棱镜折射后，再经聚焦镜聚焦，可以在待加工工件的表面同时产生圆形中心光斑和环形光斑，有效解决传统激光金属焊接过程中存在的焊接气孔、飞溅、缝裂纹等问题，能够大大提高焊接工艺质量和效率。
附图说明
图1是本实用新型一种同时产生中心圆光斑和环形光斑的镜片组的结构示意图。
图2是本实用新型一种同时产生中心圆光斑和环形光斑的镜片组的第一棱镜的结构示意图。
图3是本实用新型一种同时产生中心圆光斑和环形光斑的镜片组的第二棱镜的结构示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地描述。
请参考图1，本实用新型的实施例提供了一种同时产生中心圆光斑和环形光斑的镜片组，包括沿激光光束的传输方向自左至右依次间隔设置的第一棱镜10、第二棱镜20和聚焦镜30，第一棱镜10、第二棱镜20和聚焦镜30的中心轴同轴。
参考图2，第一棱镜10上设有第一入射端面101和第一出射端面102，第一入射端面101为平面，第一出射端面102自上而下包括第一斜面区1021、第一平面区1022和第二斜面区1023，第一斜面区1021、第一平面区1022和第二斜面区1023构成锥形凹面，第一平面区1022位于该锥形凹面的中间位置。
参考图3，第二棱镜20上设有第二入射端面201和第二出射端面202，第二入射端面201自上而下包括第三斜面区2011、第二平面区2012和第四斜面区2013，第三斜面区2011、第二平面区2012和第四斜面区2013构成锥形凸面，第二平面区2012位于该锥形凸面的中间位置，第二出射端面202为平面，第三斜面区2011与第一斜面区1021平行相对，第一平面区1022和第二平面区2012平行相对，第四斜面区2013与第二斜面区1023平行相对。
本实施例中，第一斜面区1021与第一平面区1022的夹角和第二斜面区1023与第一平面区1022的夹角相等。
参考图1，本实用新型提供的同时产生中心圆光斑和环形光斑的镜片组的光路原理为：
激光光束经第一棱镜10的第一入射端面101透射至第一出射端面102，激光光束到达第一出射端面102后，一部分激光光束L1经第一斜面区1021折射后，传播方向从水平方向变为倾斜方向，之后呈倾斜状入射至第三斜面区2011，由于第三斜面区2011与第一斜面区1021平行，因此这部分激光光束L1到达第三斜面区2011经第三斜面区2011折射后传播方向从倾斜方向又变为水平方向，变为水平方向的激光光束L1从第二出射端面202透射到达聚焦镜30；
一部分激光光束L2经第一平面区1022透射后入射至第二平面区2012，由于激光光束的传播方向与第一平面区1022和第二平面区2012垂直，因此这部分激光光束L2经第一平面区1022和第二平面区2012透射后传播方向不变，激光光束L2从第二平面区2012透射后继续从第二出射端面202透射到达聚焦镜30；
一部分激光光束L3经第二斜面区1023折射后，传播方向从水平方向变为倾斜方向，并呈倾斜状入射至第四斜面区2013，由于第四斜面区2013与第二斜面区1023平行，因此这部分激光光束L3到达第四斜面区2013经第四斜面区2013折射后传播方向从倾斜方向又变为水平方向，变为水平方向的激光光束L3从第二出射端面202透射到达聚焦镜30；
由于到达聚焦镜30的激光光束L1和激光光束L3分别位于激光光束L2的两侧，且激光光束L1与激光光束L2之间具有一定的距离，激光光束L2与激光光束L3之间具有一定的距离，因此激光光束L1、L2、L3经聚焦镜30聚焦后在待加工工件的表面同时产生圆形中心光斑M1和环形光斑M2，环形光斑M2的内侧可以先对待加工工件进行预热，圆形中心光斑M1可以用来焊接小孔，环形光斑M2的外侧可以用来稳定熔池，减少飞溅现象，避免气孔的产生。
以上未涉及之处，均适用现有技术。
在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。
在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种同时产生中心圆光斑和环形光斑的镜片组，其特征在于，包括沿激光光束的传输方向自左至右依次间隔设置的第一棱镜、第二棱镜和聚焦镜，所述第一棱镜上设有第一入射端面和第一出射端面，所述第二棱镜上设有第二入射端面和第二出射端面，所述第一入射端面和第二出射端面均为平面，所述第一出射端面包括第一斜面区、第一平面区和第二斜面区，所述第一斜面区、第一平面区和第二斜面区构成锥形凹面，所述第二入射端面包括第三斜面区、第二平面区和第四斜面区，所述第三斜面区、第二平面区和第四斜面区构成锥形凸面，所述第三斜面区与第一斜面区平行相对，所述第一平面区和第二平面区平行相对，所述第四斜面区与第二斜面区平行相对，所述激光光束经第一棱镜、第二棱镜折射后，再经聚焦镜聚焦后，能在待加工工件的表面同时产生圆形中心光斑和环形光斑。
2.根据权利要求1所述的同时产生中心圆光斑和环形光斑的镜片组，其特征在于，所述第一棱镜、第二棱镜和聚焦镜的中心轴同轴。
3.根据权利要求1所述的同时产生中心圆光斑和环形光斑的镜片组，其特征在于，所述第一平面区位于锥形凹面的中间位置，所述第一平面区透射激光。
4.根据权利要求1所述的同时产生中心圆光斑和环形光斑的镜片组，其特征在于，所述第二平面区位于锥形凸面的中间位置，所述第二平面区透射激光。
5.根据权利要求1所述的同时产生中心圆光斑和环形光斑的镜片组，其特征在于，所述第一斜面区、第二斜面区、第三斜面区和第四斜面区折射激光。
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|---|---|---|---|---|
| CN113798666A (zh) * | 2021-09-07 | 2021-12-17 | 武汉锐科光纤激光技术股份有限公司 | 焊接材料的焊接方法、装置、设备、存储介质和电子装置 |
| CN114951996A (zh) * | 2022-05-27 | 2022-08-30 | 长沙理工大学 | 一种激光能量时空协同调制的激光深熔焊接方法与系统 |
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