一种激光扫描系统.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115846857A(43)申请公布日2023.03.28(21)申请号202211563083.6G02B26/10(2006.01)(22)申请日2022.12.07G02B27/00(2006.01)G01B11/00(2006.01)(71)申请人中国科学院上海光学精密机械研究所地址201800上海市嘉定区清河路390号(72)发明人付强赵全忠钱静王关德(74)专利代理机构上海恒慧知识产权代理事务所(特殊普通合伙)31317专利代理师张宁展(51)Int.Cl.B23K26/042(2014.01)B23K26/046(2014.01)B23K26/064(2014.01)B23K26/082(2014.01)B23K26/70(2014.01)权利要求书1页说明书2页附图1页(54)发明名称一种激光扫描系统(57)摘要本发明涉及一种激光扫描系统，用于激光扫描加工及激光检测，主要提高激光扫描精度和一致性。本发明包括激光发生器、扫描单元、激光聚焦透镜、激光聚焦点位置检测单元、实时扫描矫正单元，所述的激光发生器发出的激光束通过所述扫描头中偏转机构形成特定形状，光束经过所述激光聚焦镜聚焦于工作面上，所述激光聚焦点位置检测单元检测激光聚焦点的实际位置，所述实时扫描矫正单元计算激光聚焦点的实际位置与理论位置的偏差，并控制补偿振镜扫描单元的扫描位置以提高激光扫描精度。CN115846857ACN115846857A权利要求书1/1页1.一种激光扫描系统，其特征在于，包括激光发生器、振镜扫描单元、激光聚焦透镜、激光聚焦点位置检测单元和实时扫描矫正单元；所述的激光发生器发出的激光束通过所述扫描单元偏转后，经所述激光聚焦镜聚焦于工作面上；所述的激光聚焦点位置检测单元，用于检测工作面上激光聚焦点的实际位置，并传输至所述的实时扫描矫正单元；所述的实时扫描矫正单元，用于计算激光聚焦点的实际位置与理论位置的偏差，并控制补偿振镜扫描单元的扫描位置。2.根据权利要求1所述的激光扫描系统，其特征在于，所述的振镜扫描单元由括两个可以电动偏折激光光束的振镜反射镜片组成，通过改成两个振镜反射镜的偏折角度，使所述的激光发生器发出的激光束偏转为特定形状。3.根据权利要求1所述的激光扫描系统，其特征在于，所述的激光聚焦点位置检测单元包括成像镜头和探测芯片CCD组成，所述的成像镜头接收激光聚焦点的反射光和激光作用在工作面上产生的荧光，通过获取反射光和荧光在CCD上成像的位置，得到实际位置。4.根据权利要求1所述的激光扫描系统，其特征在于，所述的实时扫描矫正单元存储有激光聚焦点的理论位置，计算对上述聚焦点位置检测单元检测的激光聚焦点位置与上述理论位置的偏差，实时矫正补偿振镜扫描头偏转角度，提高聚焦在工作面的激光聚焦点位置精度。5.根据权利要求1‑4任一所述的激光扫描系统，其特征在于，在所述激光光束与所述的激光聚焦点位置检测单元之间设有耦合机构，从而使激光聚焦光路和检测光路同轴。6.根据权利要求5所述的激光扫描系统，其特征在于，所述的耦合机构为高透激光、反射检测光的合束镜片，或者为高反激光、透射检测光的合束镜片。7.根据权利要求1所述的激光扫描系统，其特征在于，所述的激光聚焦点位置检测单元由光电位置传感器(PSD)和成像镜头组成。8.如权利要求1所述的激光扫描系统，其特征在于，所述的激光聚焦点位置检测单元由光电荷耦合器件(CCD)和成像镜头组成。9.如权利要求1所述的激光扫描系统，其特征在于，所述的激光聚焦点位置检测单元由互补性金属氧化半导体(CMOS)和成像镜头组成。10.如权利要求1所述的激光扫描系统，其特征在于，所述的扫描单元为振镜扫描头，内部由两个可控角度偏转反射镜组成。2CN115846857A说明书1/2页一种激光扫描系统技术领域[0001]本发明涉及激光加工和激光检测技术领域，尤其涉及一种在线实时校正加工偏差以提高激光加工精度的激光扫描系统。背景技术[0002]扫描振镜具有非接触、工作距离大、扫描速度快等优点，广泛应用于激光打标、激光钻孔、激光焊接、激光检测等方向，扫描振镜的精度及稳定性直接影响加工系统的精度及稳定性。在传统的激光扫描系统中，扫描振镜系统通过事先校正以弥补振镜及扫描透镜的畸变，提高扫描精度。这种事先校正的方法基于扫描系统时间上的稳定一致性，但扫描振镜系统在运动工作过程中，扫描振镜本身电路板升温及机械部件磨损，环境温度有可能发生变化，使得扫描系统的精度降低。[0003]为解决扫描系统精度降低的问题，通常在振镜电板路上增加水冷装置以降低电路板温升对扫描系统的影响，但水冷装置无法对转对振镜电机及镜片进行冷却，也无法消除机械磨损对扫描精度的影响。发明内容[0004]有鉴于此，为了克服