一种匀化光斑焊接光学系统的制作方法

本技术涉及激光焊接，尤其涉及一种匀化光斑焊接光学系统。

背景技术：

1、激光焊接头是通过汇聚激光能量对工件进行焊接的焊接设备，在一些特定焊接场景中，中心能量过高的高斯激光束对焊件极为不利，极易损伤待加工器件，需要对激光束的能量进行匀化处理，以保证焊接区域焊接效果的一致性。

2、由于不同厚度及材质的工件对焦点光斑大小的需求是不一样的，传统的匀化光斑焊接系统在焊接过程中，需要调节焊接头与工作面之间的距离来调节工作面上匀化光斑的大小，但是对于一些空间受限的特定焊接场景中，需要保持焊接头与工作面之间的相对位置不变或无法调节焊接头与工作面之间的距离，因此传统的匀化光斑焊接系统不适用于此类焊接场景。

技术实现思路

1、本实用新型提出一种匀化光斑焊接光学系统，解决了现有技术中在空间受限的特定焊接场景下，传统的匀化光斑焊接系统无法调节工作面上匀化光斑大小的问题。

2、本实用新型的技术方案是这样实现的：

3、一种匀化光斑焊接光学系统，包括沿激光加工光路依次设置的激光器、准直器、第一微透镜阵列、第二微透镜阵列、第一合束镜、聚焦物镜和工作面，所述第一微透镜阵列与第二微透镜阵列之间的距离可调；所述光学系统还包括控制器，所述激光器与控制器连接。

4、本实用新型通过调节第一微透镜阵列和第二微透镜阵列之间的距离，从而调节第二微透镜阵列出射的各子光束的直径，进而调节工作面上匀化光斑的大小，以满足在距离焊接头相同距离的工作面上不同尺寸匀化光斑需求的焊接场景。

5、作为本实用新型优选的方案，所述第一合束镜的一侧还设有ccd相机，所述ccd相机的成像光路与激光加工光路同轴；所述聚焦物镜与工作面之间设有环形照明光源，用于辅助照明，所述ccd相机、环形照明光源分别与控制器连接；通过设置同轴的ccd成像光路，可以对工作面上的待焊接工件进行实时监控以及辅助定位，提升激光焊接的精度。

6、作为本实用新型优选的方案，所述第一合束镜的一侧还设有第二合束镜，所述第二合束镜的一侧设有与控制器连接的红外测温仪，所述红外测温仪与ccd相机分别位于第二合束镜的两侧，所述红外测温仪的测温光路与ccd相机的成像光路同轴；通过设置同轴的红外测温光路，可以实时检测工作面上待焊接工件的温度数据，并将检测到的温度数据传给控制器，控制器根据工件的温度调节激光器的输出功率，实现恒温加工，提高了激光焊接效果。

7、作为本实用新型优选的方案，所述第一微透镜阵列安装在第一镜筒内，所述第二微透镜阵列安装在第二镜筒内，所述第一镜筒与第二镜筒同轴滑动连接；当需要调节工作面上匀化光斑的尺寸时，直接调节两个镜筒的相对距离即可。

8、有益效果

9、与现有技术相比较，本实用新型的有益效果在于：

10、(1)本实用新型通过调节第一微透镜阵列和第二微透镜阵列之间的距离，从而调节第二微透镜阵列出射的各子光束的直径，进而调节工作面上匀化光斑的大小，以满足在距离焊接头相同距离的工作面上不同尺寸匀化光斑需求的焊接场景；

11、(2)本实用新型通过设置同轴的ccd成像光路，可以对工作面上的待焊接工件进行实时监控以及辅助定位，提升了激光加工的精度；

12、(3)本实用新型通过设置同轴的红外测温光路，可以实时检测工作面上待焊接工件的温度数据，并将检测到的温度数据传给控制器，控制器根据工件的温度调节激光器的输出功率，实现恒温加工，提升了激光加工效果。

技术特征：

1.一种匀化光斑焊接光学系统，其特征在于，包括沿激光加工光路依次设置的激光器(1)、准直器(2)、第一微透镜阵列(3)、第二微透镜阵列(4)、第一合束镜(5)、聚焦物镜(6)和工作面(7)，所述第一微透镜阵列(3)与第二微透镜阵列(4)之间的距离可调；所述光学系统还包括控制器，所述激光器(1)与控制器连接。

2.如权利要求1所述的一种匀化光斑焊接光学系统，其特征在于，所述第一合束镜(5)的一侧还设有ccd相机(8)，所述ccd相机(8)的成像光路与激光加工光路同轴；所述聚焦物镜(6)与工作面(7)之间设有环形照明光源(9)，所述ccd相机(8)、环形照明光源(9)分别与控制器连接。

3.如权利要求2所述的一种匀化光斑焊接光学系统，其特征在于，所述第一合束镜(5)的一侧还设有第二合束镜(10)，所述第二合束镜(10)的一侧设有与控制器连接的红外测温仪(11)，所述红外测温仪(11)与ccd相机(8)分别位于第二合束镜(10)的两侧，所述红外测温仪(11)的测温光路与ccd相机(8)的成像光路同轴。

4.如权利要求1所述的一种匀化光斑焊接光学系统，其特征在于，所述第一微透镜阵列(3)安装在第一镜筒内，所述第二微透镜阵列(4)安装在第二镜筒内，所述第一镜筒与第二镜筒同轴滑动连接。

技术总结
本技术提出了一种匀化光斑焊接光学系统，包括沿激光加工光路依次设置的激光器、准直器、第一微透镜阵列、第二微透镜阵列、第一合束镜、聚焦物镜和工作面，所述第一微透镜阵列与第二微透镜阵列之间的距离可调；所述光学系统还包括控制器，所述激光器与控制器连接。本技术通过调节第一微透镜阵列和第二微透镜阵列之间的距离，从而调节第二微透镜阵列出射的各子光束的直径，进而调节工作面上匀化光斑的大小，以满足在距离焊接头相同距离的工作面上不同尺寸匀化光斑需求的焊接场景。

技术研发人员：詹明媚,洪习何
受保护的技术使用者：武汉博联特科技有限公司
技术研发日：20221028
技术公布日：2024/1/12