阅读说明：本技术 一种激光束合成设备及其合成方法 (Laser beam synthesizing equipment and synthesizing method thereof ) 是由 谢曦宇 郑佰成 史丹丹 付敏 于 2020-04-30 设计创作，主要内容包括：本发明公布了一种激光束合成设备及其合成方法,至少包括一激光清洗头、一激光毛化头、一激光合束模块以及一扫描聚焦模块；所述激光清洗头和激光毛化头分别输出清洗激光和毛化激光,所述的激光合束模块具有调整清洗光束和激光毛化光束间距、并使光束平行射出的合束棱镜；通过合束棱镜将三个大间距的激光束合成三个小间距光束,入射到同一振镜和场镜来实现各种复合工艺应用。(The invention discloses a laser beam synthesis device and a synthesis method thereof, which at least comprise a laser cleaning head, a laser texturing head, a laser beam combination module and a scanning focusing module; the laser cleaning head and the laser texturing head respectively output cleaning laser and texturing laser, and the laser beam combining module is provided with a beam combining prism which adjusts the distance between the cleaning beam and the laser texturing beam and enables the beams to be emitted in parallel; three laser beams with large space are synthesized into three beams with small space by a beam combining prism and then are incident to the same galvanometer and field lens to realize various composite process applications.)

一种激光束合成设备及其合成方法

技术领域

本申请属于激光清洗技术领域，具体是涉及一种激光束合成设备及其合成方法。

背景技术

激光表面处理技术在使用过程中不仅使用的是清洁能源而且不产生二次污染。目前中国专利网上公布了申请号为CN201910845749.9的一种激光清洗-毛化复合加工头，它是将一束激光分成两束来进行清洗和毛化。该装备先将激光进行分束，然后通过两个不同位置的反射聚焦镜改变光束方向，很明显这个装备在反射聚焦部位光束中间位置必定有能量损失和干涉现象，另外它的缺点是结构复杂、连续激光毛化效果不好、容易再次生成氧化物、而且效率低。

发明内容

本发明主要针对以上问题，本发明提出一种激光束合成设备及其合成方法，通过合束棱镜将三个大间距的激光束合成三个小间距光束，入射到同一振镜和场镜来实现各种复合工艺应用。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

根据一方面，本发明提供了一种激光束合成设备，至少包括一激光清洗头、一激光毛化头、一激光合束模块以及一扫描聚焦模块；所述激光清洗头和激光毛化头分别输出清洗激光和毛化激光，所述的激光合束模块具有调整清洗光束和激光毛化光束间距、并使光束平行射出的合束棱镜。

作为本发明用于同波长激光束合成设备的一种改进，所述激光清洗头数量为两组，与所述激光毛化头交错设置。

作为本发明用于同波长激光束合成设备的一种改进，所述合束棱镜包括分别调整两组清洗激光的第一调整模块和第二调整模块，其中第一调整模块和第二调整模块分别具有在光路通道上呈上下平行设置、且与水平面倾斜的第一折射镜组和第二折射镜组，所述第一调整模块的第二折射镜组与第二调整模块的第二折射镜组之间形成一定夹角，使所述清洗光束平行发出。

作为本发明用于同波长激光束合成设备的一种改进，所述合成设备还包括一罩体，所述罩体内设置有安装座，所述安装座上设置有用于容置枪头的承放槽，所述承放槽上设置有用于固定激光清洗头的压块以及固定激光毛化头的光路挡板。

作为本发明用于同波长激光束合成设备的一种改进，所述合成设备还包括设在激光合束模块前侧的准直模块。

根据另一方面，本发明还提供了一种同波长激光束合成方法，所述合束方法是使三个相互独立、且同波长的激光发出三道激光束作用于合束棱镜，通过合束棱镜对输入的三道激光束间距进行调整，经扫描聚焦模块，输出三道依次前后设置、且作用在待处理材料表面的清洗光束、毛化光束、清洗光束。

作为本发明用于同波长激光束合成方法的一种改进，根据清洗光束的入射路径距离，调整激光毛化头到合束棱镜的距离，使射出光束的路径距离一致。

作为本发明用于同波长激光束合成方法的一种改进，还包括一个步骤：在激光束作用于合束棱镜前，对入射的光束进行准直调整。

依据上述技术方案，可以得知，本发明提出的同波长激光束合成设备及其合成方法，具有以下诸多技术和经济效益上的优势：可以将三个激光头的光束经过合束棱镜将间距缩到最小，同时经过一个扫描系统出射三个激光束来复合清洗，可应用的场景有清洗-毛化-清洗、脉冲-连续-脉冲复合清洗往复作业、连续-准连续-脉冲来实现加热-击碎-清洗等工艺应用，最终达到高质量清洗的目的。

附图说明

图1为本申请激光合成设备的结构示意图。

图2为本申请激光合成设备的内部结构示意图。

图3为本申请设备的分解示意图。

图4为本申请合束棱镜的原理图。

图5为本申请激光合束模块的正面结构示意图。

图6为本申请激光合束模块的背面结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。

请参考图1-图6，一方面，本实施例提供了一种激光束合成设备，至少包括一激光清洗头10、一激光毛化头20、一激光合束模块40以及一扫描聚焦模块50；所述激光清洗头10和激光毛化头20分别输出清洗激光和毛化激光，所述的激光合束模块40内具有调整清洗光束和激光毛化光束间距、并使光束平行射出的合束棱镜41。

本实施例中的激光清洗头10数量为两组，其中激光毛化头20配设在中部。

如图4所示，该合束棱镜41具体包括分别调整两组清洗激光的第一调整模块410和第二调整模块411，其中第一调整模块410具有第一折射镜组4100a和第二折射镜组4101a，第二调整模块411具有第一折射镜组4110b和第二折射镜组4111b，第一折射镜组和第二折射镜组分别在光路通道上呈上下平行设置，且与水平面具有一定倾角，同时，第一调整模块410上的第二折射镜组4101a与第二调整模块上的第二折射镜组4111b之间具有一定夹角；可以理解的是，本实施例中的毛化光束在合束棱镜41中射出，两侧与毛化光束有S1距离的清洗光束经合束棱镜41后，能够与毛化光束平行、且距离毛化光束的宽度由初始的S1变为S2(S1>S2)，再通过扫描聚焦模块50，实现单次扫描出间距小、且相互平行的清洗激光-毛化激光-清洗激光，通过合成出复合激光可适用于弧面、平面、曲面等不同结构的产品清洗，并使清洗和毛化过程的转变时间大大缩短，减少氧化物生成的可能。

此外，如图2、图3所示，合成设备还包括一罩体60，所述罩体60内设置有安装座70，所述安装座70上设置有用于容置上述激光枪头的承放槽701，所述承放槽701上设置有压块80以及光路挡板90；承放槽701用以与压块80配合实现对激光清洗头10和激光毛化头20进行固定，与光路挡板90配合实现对激光毛化头20的位置进行调整，使毛化光束到扫描聚焦模块50所行走的位移量和清洗光束所行走的位移量一致；可以理解的是，本申请所采用的是高功率脉冲激光，若当上述位移量不一致时，可能会出现未经清洗处理便直接进行了毛化处理，造成清洗后的表面不干净，或可能再次生成氧化物。

优选的，所述合成设备还包括设置在激光合束模块40前侧的准直模块30，用以在合束前对各光束进行校准，使各光束平行射出。

另一方面，本实施例提供了一种同波长激光束合成方法，所述合束方法是使三个相互独立、且同波长的激光发出三道激光束作用于合束棱镜41，通过合束棱镜41对输入的三道激光束间距进行调整，经扫描聚焦模块50输出三道依次前后设置、且作用在待处理材料表面的清洗光束、毛化光束、清洗光束。

在上述实施例中，根据清洗光束的入射路径距离，调整激光毛化头20到合束棱镜41之间的距离，使射出光束的位移量一致。

另外，还包括一个步骤：在激光束作用于合束棱镜41前，对入射的光束进行准直调整。

本发明的激光合束方法可将相同波长的激光所发射激光光束的间距进行调整，将三组输出的激光光束间距尽可能的缩小，使清洗到毛化再到清洗过程的转变时间大大缩短，减少氧化物生成的可能。

本技术发明不局限于上述实施方式，只要是说明书中提及的方案均落在本发明的保护范围之内。

以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。