一种光学系统及激光加工装置制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及光学反射领域，具体涉及一种使用双VRM镜片的光学系统及激光加工装置，该激光加装置包括光学系统，该光学系统包括第一VRM镜片和第二VRM镜片，以及连接于该第一VRM镜片和第二VRM镜片的压力调节装置，通过在扩束位置设置第一VRM镜片，在聚焦镜前第二VRM镜片，并通过压力调节装置的水压来调节两个VRM镜片的曲率，使第一VRM镜片入射到第二VRM镜片的光斑直径始终保持一致，在激光器精密加工和高速切割的操作中，满足高精密快速的加工需求，使激光在切割时快速打孔，光学系统反应更加迅速，控制更加精准，操控性更强。
【专利说明】一种光学系统及激光加工装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及光学领域，具体涉及一种使用双VRM镜片的光学系统以及包括该光学系统的激光加工装置。
【背景技术】
[0002]在工业切割领域上，高功率激光切割有着非常广泛的运用，特别是涉及到钣金等金属加工行业。高功率激光器的使用需要相配套的机床，目前以3M*1.5M的机床最为常见，定制型的有4M*2M甚至更大。对于常见的高功率C02激光而言，普遍采用飞行光路，在考虑到激光器和机床间的连接距离，飞行光路的距离一般为6-8M。
[0003]如图1所示，图1是现有技术激光器自带的扩束准直系统，激光器发射出激光光束，经过扩束镜和准直镜，将激光光束入射聚焦单元处的反射镜，再反射到聚焦凸透镜处，激光束进行加工处理。该装置能将光斑在前中后端的激光光束差距限制在一定范围内，但是对于高精密快速加工仍有不足。
[0004]为了适应高精密快速加工，一些部分激光器自带的扩束准直系统会将聚焦控制单元处的反射镜用VRM镜片代替，使在激光穿孔和机床运行中，修正光斑大小和调整焦点位置。但是对于快速加工的机床而言，特别是不断切换切割状态和穿孔状态这两种激光加工状态，这种采用一个VRM镜片的光学系统，在实际操作中实现难度较大，镜片响应跟不上加工速度。
实用新型内容
[0005]本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种使用双VRM镜片的光学系统，克服激光的光学系统不能满足高精密快速加工的要求。
[0006]本实用新型要解决的另一个技术问题是:提供一种激光加工装置，克服现有技术中在激光切割时快速打孔，光学系统的响应跟不上加工速度的问题。
[0007]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:提供一种光学系统，包括准直镜和聚焦镜，其中:还包括第一 VRM镜片和第二 VRM镜片，以及连接于该第一 VRM镜片和第二 VRM镜片的压力调节装置。
[0008]其中，较佳方案是:所述的第一 VRM镜片设置于准直镜前。
[0009]其中，较佳方案是:所述的第二 VRM镜片设置于聚焦镜前。
[0010]其中，较佳方案是:所述的压力调节装置包括水压调节装置或气压调节装置。
[0011]其中，较佳方案是:所述的水压调节装置是水泵。
[0012]其中，较佳方案是:所述的气压调节装置是气缸。
[0013]其中，较佳方案是:还包括一控制单元，该控制单元与压力调节装置相连接。
[0014]其中，较佳方案是:还包括用于感应第一VRM镜片和第二VRM镜片曲率变化的感应单元，该感应单元与控制单元相连接。
[0015]本实用新型还提供一种激光加工装置，包括机床，以及用于切割和打孔的光学系统，该光学系统包括准直镜，其中:所述的光学系统包括第一 VRM镜片和第二 VRM镜片，以及连接于该第一 VRM镜片和第二 VRM镜片的压力调节装置。
[0016]其中，较佳方案是:所述的第一 VRM镜片设置于准直镜前，所述的第二 VRM镜片设置于机床的Z轴上。
[0017]本实用新型的有益效果在于，与现有技术相比，本实用新型所述的激光加工装置包括光学系统，该光学系统上包括第一 VRM镜片和第二 VRM镜片，并通过压力调节装置的水压来调节两个VRM镜片的曲率，使第一 VRM镜片入射到第二 VRM镜片的光斑直径始终保持一致，在激光器精密加工和高速切割的操作中，满足高精密快速的加工需求，使激光在切割时快速打孔，光学系统反应更加迅速，控制更加精准，操控性更强。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中:
[0019]图1是现有技术激光器自带的扩束准直系统结构示意图；
[0020]图2是本实用新型的光学系统结构示意图；
[0021]图3是本实用新型双VRM镜片控制示意图。
【具体实施方式】
[0022]现结合附图，对本实用新型的较佳实施例作详细说明。
[0023]本实用新型提供一种使用双VRM镜片的光学系统，如图2所示，其是本实用新型的光学系统结构示意图。所述的光学系统包括激光器1、准直镜4、聚焦镜5、压力调节装置，所述的光学系统还包括第一 VRM镜片2和第二 VRM镜片3，该第一 VRM镜片2设置在扩束准直单元的扩束位置，该第一 VRM镜片2设置于准直镜4前，该聚焦单元包括聚焦镜5，该第二 VRM镜片3设置于聚焦镜5前，压力调节装置与第一 VRM镜片2和第二 VRM镜片3相连接，通过该压力调节装置调节通过第一 VRM镜片2和第二 VRM镜片3压力，从而调节两VRM镜片的曲率；激光器I向扩束准直单元的第一 VRM镜片2发射光束，第一 VRM镜片2将光束2反射到准直镜4，通过第一 VRM镜片2修正的光束入射到第二 VRM镜片3，光束在第二 VRM镜片3上的光斑直径始终保持一致，最终将光束2通过聚焦镜5聚焦。
[0024]本实用新型实施例所述的压力调节装置可以是水压调节装置或气压调节装置，其中水压调节装置是水泵，气压调节装置是气缸，本实施例以水压调节装置为例。
[0025]如图3所示，其是本实用新型双VRM镜片控制示意图。压力调节装置包括第一压力调节装置301和第二压力调节装置302，该第一压力调节装置301和第二压力调节装置302与水源305相连接；感应单元包括第一感应单元303和第二感应单元304，控制单元6连接于第一压力调节装置301和第二压力调节装置302，并与第一感应单元303和第二感应单元304相连接，所述的第一感应单元303与第一 VRM镜片2连接，第二感应单元与第二 VRM镜片3连接。
[0026]本实施例中控制单元6根据第一感应单元303传送的信号信息，调整第一压力调节装置301的压力，水流在第一压力调节装置301、水源305和第一 VRM镜片2中流动，第一VRM镜片2根据压力大小调整其镜片曲率半径，而第一感应单元303根据在第一 VRM镜片2所测量到的压力信号信息反馈到制控制单元6 ;其中，第二 VRM镜片3的调节方法与上述基本一致，通过控制单元6、第二压力调节装置302，第二感应单元304来进行调整。
[0027]本实施例的VRM镜片调节主要是根据光学系统的工作需求，需要VRM镜片的一个工作状态，将这种需求传送给制控制单元6，制控制单元6根据第一 VRM镜片2和第二 VRM镜片3的工作状态分别需要的压力，调节维持第一 VRM镜片2和第二 VRM镜片3压力。
[0028]本实用新型实施提供一种激光加工装置，包括机床，设置于机床上的切割打孔装置，以及用于切割和打孔的光学系统，所述的切割打孔装置包括切割头，光学系统包括准直镜、聚焦镜、第一 VRM镜片2和第二 VRM镜片3，以及连接于该第一 VRM镜片2和第二 VRM镜片3的压力调节装置，第一 VRM镜片2设置于准直镜前，用于扩束的作用；所述的第二 VRM镜片3设置于机床的Z轴上。调节第一 VRM镜片2的较佳实施例是:在准直镜4和第二 VRM镜片3之间的飞行光路会随着切割头在机床幅面的不同位置而改变，因为光束直径随着传播距离的不同，其激光的衍射作用将会随之改变，根据准直镜4和第二 VRM镜片3之间的飞行光路距离进行调节；控制单元6将准直镜4和第二 VRM镜片3之间的飞行光路距离判断此时第一 VRM镜片2所需要调整的曲率半径，然后调节水压保持此时第一 VRM镜片2的曲率；第一 VRM镜片2的作用是修正因为随着飞行光路距离的改变而改变的光束2的直径，使入射在第二 VRM镜片3的光斑直径，始终一直不改变。
[0029]本实用新型实施例的激光加工装置调节第二 VRM镜片3的较佳实施例是:因为切割和穿孔的对焦点不同，将需要切割还是穿孔的工作信息传送给制控制单元6;制控制单元6根据工作信息判断此时第二 VRM镜片3所需要调整的曲率半径，然后调节水压保持此时第二 VRM镜片3的曲率。
[0030]在本实用新型的光学系统中，第一 VRM镜片2和第二 VRM镜片3各司其职:第一VRM镜片2调节飞行光路的光斑直径和第二 VRM镜片3调节控制聚焦后的焦点位置。彼此工作状态不发生冲突和重叠，所以相对无VRM镜片光学系统或者单VRM镜片光学系统，其效果尤其显著。
[0031]实用新型实施例所述的VRM镜片是可调曲率反射镜，是允许用户随时动态改变光束的特性，具体是通过压力调节装置控制VRM镜片的曲率半径，以调整激光光束的发散特性。VRM镜片可以在光束穿透材料时调整聚焦深度，从而使切割速度得到优化。
[0032]本较佳实施例中，这种光学系统不仅仅适用于C02激光装置，同样适用于其他激光光学系统，如Nd =YAFj激光器和N2分子激光器。本光学系统适用激光切割、焊接和融覆加工的光学系统。
[0033]以上所述者，仅为本实用新型最佳实施例而已，并非用于限制本实用新型的范围，凡依本实用新型申请专利范围所作的等效变化或修饰，皆为本实用新型所涵盖。
【权利要求】
1.一种光学系统，包括准直镜和聚焦镜，其特征在于:还包括第一 VRM镜片和第二 VRM镜片，以及连接于该第一 VRM镜片和第二 VRM镜片的压力调节装置。
2.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于:所述的第一VRM镜片设置于准直镜N /.目U O
3.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于:所述的第二VRM镜片设置于聚焦镜N /.刖。
4.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于:所述的压力调节装置包括水压调节装置或气压调节装置。
5.根据权利要求4所述的光学系统，其特征在于:所述的水压调节装置是水泵。
6.根据权利要求4所述的光学系统，其特征在于:所述的气压调节装置是气缸。
7.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于:还包括一控制单元，该控制单元与压力调节装置相连接。
8.根据权利要求7所述的光学系统,其特征在于:还包括用于感应第一VRM镜片和第二 VRM镜片曲率变化的感应单元,该感应单元与控制单元相连接。
9.一种激光加工装置，包括机床，以及用于切割和打孔的光学系统，该光学系统包括准直镜，其特征在于:所述的光学系统包括第一 VRM镜片和第二 VRM镜片，以及连接于该第一VRM镜片和第二 VRM镜片的压力调节装置。
10.根据权利要求9所述的激光加工装置，其特征在于:所述的第一VRM镜片设置于准直镜前，所述的第二 VRM镜片设置于机床的Z轴上。
【文档编号】B23K26/38GK203649651SQ201320783138
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2013年12月2日 优先权日:2013年12月2日
【发明者】魏宁, 陈永兴, 卢洪湖, 周桂兵, 陈根余, 陈燚, 高云峰 申请人:深圳市大族激光科技股份有限公司