厦门大学罗涛获国家专利权
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龙图腾网获悉厦门大学申请的专利一种五轴振镜激光加工系统的光路的校准与调试方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN121551810B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-03-27发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202610094146.X,技术领域涉及:B23K26/04;该发明授权一种五轴振镜激光加工系统的光路的校准与调试方法是由罗涛;乐锦阳;周伟;马尧;林根;吴粦静设计研发完成,并于2026-01-23向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种五轴振镜激光加工系统的光路的校准与调试方法在说明书摘要公布了:本申请涉及激光加工领域,提供一种五轴振镜激光加工系统的光路的校准与调试方法,实现五轴振镜光路的精准准直;包括五轴振镜激光加工系统包括激光发生器、反射镜、扩束镜、动态偏转扫描模块以及运动平台;动态偏转扫描模块包括调焦模块、振镜模块及聚焦场镜模块;振镜模块包括振镜一、振镜二、振镜三及振镜四;聚焦场镜模块包括聚焦场镜;光路的校准与调试方法包括以下步骤:S1、设置光束限定结构;S2、四个振镜镜面角度的电控微调;S3、光轴共线性验证;S4、振镜三和振镜四的偏转系数校准;S5、振镜协同偏转系数定标;能系统性解决光路传输、聚焦、准直等关键问题,对有效提升五轴振镜激光加工装备的加工精度、稳定性等整体性能具有重要意义。
本发明授权一种五轴振镜激光加工系统的光路的校准与调试方法在权利要求书中公布了:1.一种五轴振镜激光加工系统的光路的校准与调试方法,其特征在于:所述五轴振镜激光加工系统包括激光发生器、反射镜、扩束镜、动态偏转扫描模块以及运动平台;所述反射镜包括调节装置,用于对激光束的光线方向进行调整,所述扩束镜用于对所述激光束的直径和发散角进行调整,以使得所述激光束以准直状态进入所述动态偏转扫描模块;所述动态偏转扫描模块包括调焦模块、振镜模块及聚焦场镜模块,用于调控激光焦点的位置以及激光束的姿态;所述振镜模块包括振镜一、振镜二、振镜三及振镜四;所述聚焦场镜模块包括聚焦场镜;所述运动平台上设置有加工面; 所述光路的校准与调试方法包括以下步骤: S1、设置光束限定结构:在所述聚焦场镜的入光口及出光口分别安装通光孔的孔径≤0.5mm的遮挡板,以限定入射及出射激光束的光斑范围; S2、四个振镜镜面角度的电控微调: 对四个振镜进行通电,并开启激光发生器输出低功率的指示激光; 观测从所述振镜模块输出的激光束在所述聚焦场镜入光口遮挡板上的投射位置; 当激光束的激光投射点在X轴方向偏离所述入光口时,同步调节所述振镜二与振镜四的镜面角度,使激光投射点逐步靠近入光口;或者当激光束的激光投射点在Y轴方向偏离所述入光口时,同步调节所述振镜一与振镜三镜面角度,使激光投射点逐步靠近所述入光口; S3、光轴共线性验证: 在所述聚焦场镜下方的运动平台上安装有激光光斑位置检测传感器PSD,用于检测投射在其上的激光光斑在X轴、Y轴两个方向的位置坐标;首先在运动平台的初始位置采集光斑在PSD上的位置数据,随后操作运动平台使其上升1mm,再次采集PSD上的光斑位置数据; 若两次采集的光斑位置在X轴、Y轴方向的偏差均控制在10μm以内,则可判定从所述振镜模块输出的激光束与所述聚焦场镜的中心轴共线,进入下一步;若否则返回步骤S3进行迭代校准; S4、振镜三和振镜四的偏转系数校准: 保持振镜一、振镜二与振镜四固定不动,向振镜三发送角度变化指令,根据五轴振镜激光加工光学理论,振镜三的角度变化存在对应的加工面上激光束扫描的直线距离,该距离存在理论计算值; 通过光学显微镜图像测量获得从所述振镜模块输出的激光束经聚焦场镜后,在加工面上实际扫描的直线距离;加工面上激光束实际扫描距离与理论扫描距离进行对比,向振镜三的角度变化指令乘以一个偏转系数,使加工面上实际扫描距离逐步逼近理论扫描距离; 同理对振镜四进行独立校准; S5、振镜协同偏转系数定标; 向振镜三或振镜四发送角度变化指令,此时投射在PSD上的光斑位置会随之偏移;同时向振镜一或振镜二发送角度变化指令,直至PSD上的光斑回归至步骤S3采集的初始光斑位置; 分析振镜三与振镜一或者振镜二和振镜四的角度变化量之间的对应关系,计算得出二者的比例系数,建立二者之间的比例系数关系,形成协同控制模型,用于五轴运动中角度轴的独立补偿控制。
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