1.本实用新型涉及激光加工领域，特别是一种激光旋切系统。
背景技术：2.激光打孔装置内部使用的光学器件及工作原理的不同可将激光打孔分为振镜扫描式打孔系统、三光楔旋转扫描打孔系统、道威棱镜旋转扫描打孔系统。
3.其中，振镜扫描打孔系统为最成熟的打孔系统，加工范围大，控制简单。但是由于机械分辨率的限制使得振镜扫描系统很难对直径小于0.2mm的微孔进行精密加工。
4.三光楔旋转扫描打孔系统需要保证三个光楔的同步旋转，同时也需要准确控制光楔之间的相对角度，如果控制精度不好这将影响打孔的圆度和锥度，这对电机的旋转控制精度要求极高，同时控制打孔的半径和锥度的算法十分复杂，例如中国专利申请公开号为 cn103056519a的公开文本。
5.道威棱镜的制造和安装误差会对打孔的圆度和锥度产生较大的影响，因此需要使用复杂的补偿光学系统来补偿系统的制造和安装误差。这不仅大大增加了系统的体积和重量，还增加了系统的制造难度和生产成本。例如美国专利公开号为us7842901b2的公开文本。
技术实现要素：6.本实用新型要解决的技术问题是：解决上述所提出的至少一个问题。
7.本实用新型解决其技术问题的解决方案是：
8.一种旋切系统，包括激光器、楔形镜组、聚焦镜、角度调整镜；所述楔形镜组设置于所述激光器的光路传输下游，所述楔形镜组用于使光束进行平移运动；所述聚焦镜设置于所述聚焦镜的光路传输下游，所述聚焦镜用于对光束进行聚焦；所述角度调整镜设置在所述楔形镜组和所述激光器之间的光路中，或设置在所述聚焦镜和楔形镜组之间的光路中；所述角度调整镜用于调整经过角度调整镜后的光线飞行角度，所述角度调整镜和所述楔形镜组同步转动。
9.作为上述技术方案的进一步改进，所述角度调整镜为反射镜或分光镜。
10.作为上述技术方案的进一步改进，所述角度调整镜设置在所述楔形镜组和所述激光器之间，所述角度调整镜和所述楔形镜组之间设有四分之一波片，所述四分之一波片和所述楔形镜组之间设有pbs分光棱镜，所述激光器设置于所述pbs分光棱镜的上游，光路传输依次为激光器、pbs分光棱镜、四分之一波片、角度调整镜、四分之一波片、pbs分光棱镜、楔形镜组、聚焦镜。
11.作为上述技术方案的进一步改进，所述pbs分光棱镜包括两个 pbs三棱镜，所述pbs三棱镜的横截面为直角三角形，两个所述pbs 三棱镜拼接成一个长方体。
12.作为上述技术方案的进一步改进，所述角度调整镜设置在所述聚焦镜和楔形镜组之间，所述角度调整镜为分光镜，所述分光镜用于把一部分的光反射到聚焦镜，余下的光穿
过所述分光镜，所述分光镜的旁侧设有检测器，所述检测器用于检测穿过所述分光镜的光的位置和角度。
13.作为上述技术方案的进一步改进，所述楔形镜组包括相同的两个楔形镜，两个楔形镜互为中心对称设置，两个所述楔形镜与所述角度调整镜同步转动。
14.作为上述技术方案的进一步改进，两个所述楔形镜之间的距离可调。
15.作为上述技术方案的进一步改进，所述激光器为脉冲激光器。
16.本实用新型还提供了一种应用上述旋切系统的旋切方法，步骤1，确定旋切打孔的加工锥角、打孔半径，使聚焦镜正朝向打孔的位置；步骤2，分别调整楔形镜组和角度调整镜，使楔形镜组和角度调整镜同步转动，所述角度调整镜为反射镜，所述楔形镜组包括两个互为中心对称的楔形镜；步骤3，打开激光器。
17.作为上述技术方案的进一步改进，所述打孔半径为r，所述 r＝f*tanβ1＝f*tan2w，所述f为聚焦镜的焦距，所述β1为反射镜反射光束后的出射角，所述w为反射镜的倾斜角度；所述加工锥角为θ，所述θ＝arctan[(l1anβ1+l2tanβ2+l3tanβ1+r)/f]，其中l1为反射镜距离最近的楔形镜之间的距离，l2为两个楔形镜之间的距离，楔形镜与聚焦镜之间的距离，r为打孔半径，f为聚焦镜的焦距；楔形镜出射光线与光轴之间的夹角为β2，所述β2＝arcsin[n2 sin[α
‑ꢀ
arcsin[sin(α+β1)/n2]]]，其中n2为楔形镜的折射率，α为楔形镜的楔角。
[0018]
本实用新型的有益效果是，本实用新型中的旋切系统区别于传统技术中采用多个光楔带动激光旋转，本实用新型的旋切系统通过角度调整镜的转动从而实现带动激光进行旋转，有效地降低了转动的物体的重量和体积，使激光旋转速度更快、加工精度更高。
[0019]
本实用新型中的旋切方法应用了上述旋切系统，其操作简便、结构简单，方便使用者进行参数调节。
附图说明
[0020]
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单说明。显然，所描述的附图只是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他设计方案和附图。
[0021]
图1是本实用新型中的角度调整镜设置在所述楔形镜组和所述激光器之间的光路中的示意图；
[0022]
图2是本实用新型中的角度调整镜设置于聚焦镜和楔形镜之间的光路的示意图；
[0023]
图3是本实用新型中同时采用反射镜和分光镜的实施方式的示意图。
[0024]
附图中：1-激光器，2-楔形镜，3-pbs分光棱镜，4-聚焦镜，5
‑ꢀ
反射镜，6-分光镜，7-检测器。
具体实施方式
[0025]
以下将结合实施例和附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本实用新型的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本实用新型的实施例，本领域的技
术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本实用新型保护的范围。另外，文中所提到的所有联接/连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少联接辅件，来组成更优的联接结构。本发明创造中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。
[0026]
本实用新型中，图1、图2和图3中，连接激光器1的线段代表激光光线。
[0027]
如图1所示，一种旋切系统，包括激光器1、楔形镜组、聚焦镜 4、角度调整镜；所述楔形镜组设置于所述激光器1的光路传输下游，所述楔形镜组用于使光束进行平移运动；所述聚焦镜4设置于所述聚焦镜的光路传输下游，所述聚焦镜4用于对光束进行聚焦；所述角度调整镜设置在所述楔形镜组和所述激光器1之间的光路中；所述角度调整镜用于调整经过角度调整镜后的光线飞行角度，所述角度调整镜和所述楔形镜组同步转动。
[0028]
本实施例中，激光器1所产生的激光依次经过角度调整镜、楔形镜组、聚焦镜4，使用者可通过调整该角度调整镜，从而调整激光从角度调整镜后射出的角度，进而调整激光打孔的直径大小，使用者还可通过调整楔形镜组从而对激光飞行的路径进行平移，其调节十分方便，同时，该角度调整镜与楔形镜组可设为同轴传动，同步率能够得到保证，使得激光线可360
°
地转动，实现旋切的功能。
[0029]
使用时，为了调整光线从角度调整镜的出射角，使用者可对角度调整镜进行倾斜，进而，可实现改变光束在加工面上的扫描半径。角度调整镜和楔形镜组同步地告诉旋转可实现光束在加工面上的高速扫描。
[0030]
可选的，该角度调整镜为反射镜5或者分光镜6。而优选的，本实施例中，该角度调整镜为反射镜5。反射镜5轻便，而且其入射角与反射角调节较为容易。
[0031]
优选的，反射镜5的直径为15mm，此外，反射镜5与楔形镜组旋转的速度在1000至48000r/min。
[0032]
进一步的，所述角度调整镜为反射镜5，所述角度调整镜设置在所述楔形镜组和所述激光器1之间，所述角度调整镜和所述楔形镜组之间设有四分之一波片，所述四分之一波片和所述楔形镜组之间设有 pbs分光棱镜3，所述激光器1设置于所述pbs分光棱镜3的上游，光路传输依次为激光器1、pbs分光棱镜3、四分之一波片、角度调整镜、四分之一波片、pbs分光棱镜3、楔形镜组、聚焦镜4。
[0033]
采用pbs分光棱镜，从而激光束可以垂直地入射到角度调整镜上，从而所选用的角度调整镜的尺寸可以更小，进而质量、体积更小，更容易实现高速旋转。
[0034]
若不采用pbs分光棱镜的情况下，入射到角度调整镜上的激光与角度调整镜之间的夹角一般在30
°
至60
°
左右，因而需要角度调整镜的面积相对更大，但是该实施例不需要采用pbs分光棱镜和四分之一波片，减少了激光能量的损耗，节省了器材。
[0035]
使用时，四分之一波片可以对线偏振光进行旋转，入射的线偏振光经过四分之一波片后，出射光与入射光之间相位差产生了π/2的延迟，一个周期为2π。激光经过两次四分之一波片后其相位发生了π的延迟，从而使得激光最后可以完全透过pbs偏振分光棱镜。pbs 偏振分光棱镜可以将由激光器1发出的线偏振激光全反射到角度调整镜上，本实施例中的角度调整镜优选为反射镜5，激光经过反射镜 5的反射后穿过四分之一波片，最后完全透过pbs偏振分光棱镜到达楔形镜组，从而使得激光器1所产生的激光的能量能够较为完整地保留。
[0036]
当然，在实际使用中，还可以不采用pbs分光棱镜3和四分之一波片，通过激光器1直接把激光射向反射镜5也可以。在本实施例中，旋切时，反射镜5的法线与反射镜旋转的轴线不共线。
[0037]
此外，pbs偏振分光棱镜、四分之一波片外置于角度调整镜，很大程度上减轻了角度调整镜的运动时驱动组件所要带动的重量，更有效地提高精度。
[0038]
所述pbs分光棱镜3包括两个pbs三棱镜，所述pbs三棱镜的横截面为直角三角形，两个所述pbs三棱镜拼接成一个长方体。该结构简单、设置方便。优选的，pbs分光棱镜3为偏振分光棱镜，其长宽高为10*10*10mm～20*20*20mm。可选的，该pbs分光棱镜3 由石英或者普通玻璃材质制成。
[0039]
如图2所示，作为可选的另外的一种实施方式，该旋切系统包括激光器1、楔形镜组、聚焦镜、角度调整镜；所述楔形镜组设置于所述激光器1的光路传输下游，所述楔形镜组用于使光束进行平移运动；所述聚焦镜4设置于所述聚焦镜的光路传输下游，所述聚焦镜4用于对光束进行聚焦；角度调整镜设置在所述聚焦镜4和楔形镜组之间的光路中；所述角度调整镜用于调整经过角度调整镜后的光线飞行角度，所述角度调整镜和所述楔形镜组同步转动。
[0040]
在本实施方式中，将角度调整镜设置于聚焦镜4和楔形镜2之间，与上述的实施例把角度调整镜设置在楔形镜组和激光器1之间存在位置上的差异，但两者都可以通过调整角度调整镜的倾斜角度，从而调整旋切打孔的半径。
[0041]
本实施方式中，优选的，角度调整镜与楔形镜组分别由不同的电机驱动，但优选的，这两台电机同步转动。
[0042]
可选的，所述角度调整镜为反射镜5或分光镜6，优选的，在本实施例中采用分光镜6。
[0043]
进一步的，所述角度调整镜设置在所述聚焦镜4和楔形镜组之间，所述角度调整镜为分光镜6，所述分光镜6用于把一部分的光反射到聚焦镜4，余下的光穿过所述分光镜6，所述分光镜6的旁侧设有检测器7，所述检测器7用于检测穿过分光镜6的激光的位置和角度。在本实施方式中，该角度调整镜采用分光镜6，从而使用者可从分光镜6迎光面的背面设置检测器7，通过检测器7检测激光入射分光镜 6的位姿，从而判断光线的位置是否准确，进而通过该检测器7得到的结果而判断旋切的精度。使用者可通过该检测器7的设置形成负反馈，通过该反馈的结果而相应地调整角度调整镜、楔形镜组的位姿，可有效地提高激光旋切的加工精度。
[0044]
更进一步的，如图3所示，本领域的技术人员还可以采用如下实施方式，该角度调整镜既设置于聚焦镜4和楔形镜2之间，还设置于楔形镜组和激光镜之间，在此情况下，楔形镜组和激光镜之间的角度调整镜采用反射镜5，该反射镜5与楔形镜组同步转动，该反射镜5 用于调整从激光器1发出的激光的出射角，使得可对旋切打孔的半径进行调整，在聚焦镜4和楔形镜2之间的角度调整镜为分光镜6，该分光镜6为一透镜，该分光镜6用于对楔形镜组中出射的光束进行部分反射，余下部分穿过分光镜6。
[0045]
可选的，分光镜6可以透光1％-10％，即，使得1％-10％的激光穿过分光镜6，余下的激光反射到聚焦镜上。
[0046]
使用者可在分光镜6的背光测设置检测器7，该检测器7用于对入射到分光镜6的光
线进行位姿检测，确保分光镜6之前的激光传输运动的位置准确。使用者还可通过检测器7对激光进行实时的监控，从而及时形成负反馈，保证加工精度。
[0047]
在一些实施例中，聚焦镜4由石英材质或光学玻璃材质制成，可选的，其焦距在50mm至100mm之间。在实际使用中，聚焦镜4的焦距越长，激光在加工面的扫描半径则越大，反之则越小。
[0048]
可选的，该激光器1为脉冲激光器1，其产生的脉宽可以是纳秒、皮秒或飞秒，其波长可以是300nm至1100nm，优选为355nm至 1064nm之间。更优选的，所述的激光器1产生波长为1064nm、脉宽为300-350fs、直径为2-6mm的线偏振红外激光。
[0049]
在一些实施例中，可以是上述任意的实施方式中，所述楔形镜组包括相同的两个楔形镜2，两个楔形镜2互为中心对称设置，两个所述楔形镜2与所述角度调整镜同步转动。两个楔形镜2的规格参数相同，两个楔形镜2放置方向相反，光路下游的楔形镜2用于矫正光路上游的楔形镜2对入射光线角度的改变，使得光路下游的楔形镜2出射光线的角度与反射镜5反射的光线角度相同。
[0050]
优选的，楔形镜2采用石英材质或光学玻璃材质，可选的，其外径为10mm至30mm，其厚度为3mm至8mm，其楔角为6
°
至12
°
，使用者可根据实际情况对楔形镜2的规格进行选用。
[0051]
在一些实施例中，两个所述楔形镜2之间的距离可调。通过改变两个楔形镜2之间的相对距离从而实现圆孔锥度的改变。
[0052]
在一些实施中，所述反射镜5、四分之一波片、pbs偏振分光棱镜和相对上游的楔形镜2之间的相对位置是固定不变的，使用者可把它们安装在一块可移动平台上，可以沿光轴方向进行左右平移，通过移动平台改变上游光路的楔形镜2与下游光路的楔形镜2之间的相对位置，使得光束沿光轴方向产生偏移从而实现打孔锥度的改变。
[0053]
在一些实施例中，所述激光器1为脉冲激光器1，此外，该激光器的输出端还可设置扩束镜。
[0054]
本实用新型还提供了一种应用上述任一实施例中的旋切系统的旋切方法，步骤1，确定旋切打孔的加工锥角、打孔半径，使聚焦镜 4正朝向打孔的位置；步骤2，分别调整楔形镜组和角度调整镜，使楔形镜组和角度调整镜同步转动；步骤3，打开激光器1。
[0055]
可选的，所述角度调整镜为反射镜5，所述楔形镜组包括两个互为中心对称的楔形镜2。
[0056]
该方法可采用上述的旋切系统，而上述的旋切系统已经进行文字描述，本领域的技术人员结合附图应当能够理解，故此处不再针对旋切系统展开描述。
[0057]
进一步的，所述打孔半径为r，所述r＝f*tanβ1＝f*tan2w，所述f为聚焦镜4的焦距，所述β1为反射镜反射光束后的出射角，所述w 为反射镜5的倾斜角度；所述加工锥角为θ，所述θ＝arctan[(l1tanβ1+l2tanβ2+l3tanβ1+r)/f]，其中l1为反射镜5 距离最近的楔形镜2之间的距离，l2为两个楔形镜2之间的距离，楔形镜2与聚焦镜4之间的距离，r为打孔半径，f为聚焦镜4的焦距；楔形镜2出射光线与光轴之间的夹角为β2，所述β2＝arcsin[n2 sin[α
‑ꢀ
arcsinsinα+β1n2]，其中n2为楔形镜2的折射率，α为楔形镜2的楔角。
[0058]
通过该方法，使用者可根据需要加工孔的参数对反射镜55的出射角、上述的l1、上述的l2进行调整，此外，对于不同孔的规格，使用者还可以通过更换不同的聚焦镜4从而调整聚焦镜4的焦距，通过更换不同的楔形镜2来调整其楔角的大小，对于光线的调整十分方
便。
[0059]
经过实验验证，在实际使用中，本实用新型的加工孔径和打孔锥度范围大加工精度高，可实现直径0.01mm-5mm的孔径加工，可实现
±7°
的锥孔加工。例如是实现零锥度孔的加工，其原理为利用聚焦镜4聚焦的光线的外侧沿着孔的深度方向旋转切割孔的内壁，从而形成零锥度的孔。
[0060]
以上对本实用新型的较佳实施方式进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本技术权利要求所限定的范围内。