描振镜2以1300赫兹频率对入射光束1进行2毫弧度空间立体 锥角旋转调制，角度切换振镜6以1000赫兹频率实时同步进行点阵切换，第四光束9的焦点 在一秒内可以形成1000个直径为40微米的通孔(第四光束9在铜箱上的聚焦光斑直径20微 米，激光焦点中心旋转直径20微米，因此形成40微米的通孔）。为了扩大激光加工幅面，还可 以将待加工工件10置于线性移动平台上，这样可以实现大范围的激光加工，实践中激光加 工扫描范围面积一般超过200毫米X200毫米的通常称为大面积。
[0072] 本实施例中光束摆角压缩模块4，可以由若干光束摆角压缩单元构成。
[0073] 以上只是本发明的一个实施例，实际上其原理应用不限于上面所述情形，例如柔 性电路板激光盲孔钻孔等。
[0074] 本发明提供的一种基于摆角压缩的精密激光加工装置，利用高速扫描振镜对入射 光束进行角度调制，调制的角度处于〇. 2毫弧度到40毫弧度之间，这样能够让高速扫描振镜 工作于振镜高频扫描区间(通常光束偏转为〇. 2毫弧度到40毫弧度之间时，振镜具备最高的 往返扫描频率）；采用光束摆角压缩模块对第一光束进行激光扩束和光轴摆角压缩，将光束 的摆角幅度进行压缩后形成摆角幅度压缩的光束，这样，宏观的高速扫描振镜高频往返扫 描经过所述光束摆角压缩模块后获得精细角度分辨率的微观扫描，既能够提高扫描频率， 又获得精细角度扫描分辨率，非常适合于激光精密微加工;采用所述角度切换振镜对光束 进行大角度切换，能够对待加工工件的不同位置进行激光加工，扩大了微加工扫描的范围； 采用光束平场聚焦模块对光束进行平场聚焦实现大幅面加工;采用振镜实时控制模块对高 速扫描振镜和角度切换振镜进行实时控制实现高速扫描振镜和角度切换振镜实时协调连 贯动作，从而实现了高频高速大幅面激光微加工，是激光宏观加工和激光微加工完美结合。
[0075] 在本说明书的描述中，参考术语"实施例一"、"示例"、"具体示例"、或"一些示例" 等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体方法、装置或者特点包含于本发明的至少一 个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施 例或示例。而且，描述的具体特征、方法、装置或者特点可以在任一个或多个实施例或示例 中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中 描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
[0076] 以上所述仅为本发明的较佳实施例，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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种基于摆角压缩的精密激光加工装置，其特征在于，包括高速扫描振镜、光束摆角 压缩模块、角度切换振镜、光束平场聚焦模块以及振镜实时控制模块； 所述高速扫描振镜，用于对发射到其上的入射光束进行角度调制，且将角度调制后的 第一光束输出至位于所述高速扫描振镜出射该第一光束一侧的光束摆角压缩模块，其中， 所述角度范围为0.2~40毫弧度； 所述光束摆角压缩模块，用于对第一光束进行扩束以及摆角幅度压缩，以形成光轴摆 角幅度缩小的第二光束，且将该第二光束传输至位于该光束摆角压缩模块出射该第二光束 一侧的角度切换振镜； 所述角度切换振镜，用于对所述第二光束进行角度切换控制，并将角度切换后的第三 光束入射至光束平场聚焦模块； 所述光束平场聚焦模块，用于对所述第三光束进行聚焦，以形成聚焦状态的第四光束， 并将该第四光束入射至待加工工件表面进行激光加工； 所述振镜实时控制模块，分别与所述高速扫描振镜以及所述角度切换振镜连接，用于 采用同一时钟基准信号实时控制所述高速扫描振镜对入射光束的角度调制以及角度切换 振镜对第二光束的角度切换，使得所述高速扫描振镜和角度切换振镜实时协调动作。2. 如权利要求1所述的基于摆角压缩的精密激光加工装置，其特征在于，所述高速扫描 振镜包括至少两套空间交叉放置的高速扫描振镜单元，每一套所述高速扫描振镜单元包括 高速扫描振镜反射镜以及用于控制所述高速扫描振镜反射镜进行偏转的高速扫描振镜电 机； 所述角度切换振镜包括至少两套空间交叉放置的切换振镜单元，每一套所述切换振镜 单元包括切换振镜反射镜以及用于控制所述切换振镜反射镜进行偏转的切换振镜电机。3. 如权利要求1所述的基于摆角压缩的精密激光加工装置，其特征在于，所述振镜实时 控制模块包括中央处理器CHJ单元和现场可编程逻辑门阵列FPGA单元； 所述CHJ单元，用于根据FPGA单元反馈的受控对象的运动状态以及所处空间坐标进行 实时计算，并将实时计算后的控制数据发送给所述FPGA单元； 所述FPGA单元，用于根据所述控制数据进行逻辑运算，控制受控对象的运动状态； 其中，所述受控对象包括所述高速扫描振镜和角度切换振镜。4. 如权利要求2所述的基于摆角压缩的精密激光加工装置，其特征在于，所述空间交叉 放置是指空间正交放置。5. 如权利要求1所述的基于摆角压缩的精密激光加工装置，其特征在于，所述高速扫描 振镜每秒扫描字符数大于500。6. 如权利要求1所述的基于摆角压缩的精密激光加工装置，其特征在于，所述光束摆角 压缩模块为角度压缩率固定的光束摆角压缩模块或者角度压缩率可调的光束摆角压缩模 块。7. 如权利要求6所述的基于摆角压缩的精密激光加工装置，其特征在于，当所述光束摆 角压缩模块的角度压缩率固定时，所述光束摆角压缩模块包括外壳以及安装于所述外壳内 的多个串联的透镜； 当所述光束摆角压缩模块的角度压缩率可调时，所述光束摆角压缩模块包括外壳、安 装于所述外壳内的多个串联的透镜以及调节所述多个透镜之间间距的驱动单元。8. 如权利要求7所述的基于摆角压缩的精密激光加工装置，其特征在于，所述驱动单元 为手动驱动单元或者电动驱动单元。9. 如权利要求7所述的基于摆角压缩的精密激光加工装置，其特征在于，所述光束摆角 压缩模块的角度压缩率为5 %~20 %。10. 如权利要求9所述的基于摆角压缩的精密激光加工装置，其特征在于，所述光束摆 角压缩模块的光束入口距离所述高速扫描振镜小于300毫米。11. 如权利要求1或5或10所述的基于摆角压缩的精密激光加工装置，其特征在于，所述 高速扫描振镜为共振振镜。
【专利摘要】本发明公开了一种基于摆角压缩的精密激光加工装置，所述的装置包括高速扫描振镜、光束摆角压缩模块、角度切换振镜、光束平场聚焦模块以及振镜实时控制模块。本发明通过高速扫描振镜对入射光束进行角度调制，使高速扫描振镜工作在最佳扫描频率范围内获得最快扫描频率，经光束摆角压缩模块压缩光束摆动角度幅度获得最精细扫描角度，再经角度切换振镜和光束平场聚焦模块配合进行大面积扫描聚焦，振镜实时控制模块实时控制高速扫描振镜和角度切换振镜，形成超精细、高速、大面积、多振镜实时同步扫描精密微加工效果，非常符合实际激光加工的需求。
【IPC分类】B23K26/08, B23K26/064, B23K26/046
【公开号】CN105458492
【申请号】CN201610004473
【发明人】张立国, 付正波
【申请人】武汉铱科赛科技有限公司
【公开日】2016年4月6日
【申请日】2016年1月6日