[发明专利]一种激光扫描填充系统及其扫描填充方法

权利要求书

1.一种激光扫描填充系统，其特征在于，所述系统包括计算机、激光聚焦模块、填充扫描激光偏转控制模块、光束发散扩束光学模块、截面经络扫描模块和激光平场聚焦模块；

所述计算机，用于根据待填充扫描截面面积和形状以及填充扫描激光偏转控制模块控制填充扫描的实时扫描宽度范围能力，对待填充扫描截面进行填充区域划分，并在相邻两条填充区域线之间确定一条扫描经络线；还用于将填充扫描范围信息发送给所述填充扫描激光偏转控制模块以及将经络扫描位置信息发送给截面经络扫描模块；

所述激光聚焦模块，用于将入射激光束进行聚焦，形成入射所述填充扫描激光偏转控制模块的聚焦的第一激光束；

所述填充扫描激光偏转控制模块，用于根据计算机发送的填充扫描范围信息对所述聚焦的第一激光束的扫描填充运动控制，形成入射所述光束发散扩束光学模块的第二激光束；

所述光束发散扩束光学模块，用于对聚焦状态的第二激光束进行发散光学处理，获取扩束的第三激光束，其中，在所述光束发散扩束光学模块内部透镜全部拆除的条件下，所述第一激光束和/或第二激光束激光焦点处于所述光束发散扩束光学模块内部或者输出端后端；

所述截面经络扫描模块，用于根据计算机发送的经络扫描位置信息完成对所述第三激光束的经络路径扫描运动控制，输出第四激光束；

所述激光平场聚焦模块，用于对所述第四激光束的平场聚焦，平场聚焦后输出的第五激光束对待加工工件的待填充扫描截面进行扫描填充加工。

2.如权利要求1所述的激光扫描填充系统，其特征在于，所述填充扫描激光偏转控制模块包括一个或多个串联的光束偏移调制子单元；

每一个所述光束偏移调制子单元包括透射光学元件以及用于控制透射光学元件进行摆动或平移的电机或压电陶瓷；

或者每一个所述光束偏移调制子单元包括反射光学元件以及用于控制反射光学元件进行偏转或者平移的电机或压电陶瓷；

或者每一个所述光束偏移调制子单元包括声光偏转器，通过改变声光偏转器的驱动源的载波频率调节聚焦的所述第一激光束的布拉格光栅反射角，改变聚焦的第一激光束传输方向；

或者每一个所述光束偏移调制子单元包括电光偏转器，电光晶体施加外加电压，形成渐变折射率梯度分布，并在其输出端实现光束方向的偏转。

3.如权利要求2所述的激光扫描填充系统，其特征在于，所述透射光学元件为透射平板光学元件或透射棱镜光学元件；所述反射光学元件为反射镜片。

4.如权利要求1所述的激光扫描填充系统，其特征在于，所述激光平场聚焦模块为远心平场镜头或者平场扫描聚焦镜头。

5.如权利要求1所述的激光扫描填充系统，其特征在于，所述光束发散扩束光学模块包括两个或两个以上串联的光学透镜，其中，至少串联有一个发散凹透镜和一个会聚凸透镜。

6.一种激光扫描填充方法，其特征在于，所述方法包括：

S1、计算机根据待填充扫描截面面积和形状以及填充扫描激光偏转控制模块控制填充扫描的实时扫描宽度范围能力，对待填充扫描截面进行填充区域划分，并在相邻两条填充区域线之间确定一条扫描经络线；并将填充扫描范围信息发送给所述填充扫描激光偏转控制模块以及将经络扫描位置信息发送给截面经络扫描模块；

S2、入射激光束经过聚焦形成聚焦的第一激光束，并通过所述填充扫描激光偏转控制模块对聚焦的第一激光束进行扫描填充运动控制，输出聚焦状态的第二激光束；

S3、对聚焦状态的第二激光束进行发散光学处理，获取扩束的第三激光束；

S4、根据计算机发送的经络扫描位置信息完成对所述第三激光束的经络路径扫描运动控制，输出第四激光束；

S5、对所述第四激光束平场聚焦，以使平场聚焦后输出的第五激光束对待加工工件的待扫描填充截面进行扫描填充加工。

7.如权利要求6所述的激光扫描填充方法，其特征在于，当所述第二激光束处于静态时，所述第五激光束的填充扫描路径为经络状；当所述扫描填充激光偏转控制模块对第一激光束进行偏转运动控制以形成偏转运动的第二激光束时，所述第五激光束的填充扫描路径为填充扫描运动和经络路径扫描运动的合成路径，其中，填充扫描运动矢量和经络路径扫描运动矢量不共线。

8.如权利要求7所述的激光扫描填充方法，其特征在于，所述第五激光束的填充扫描运动矢量和经络路径扫描运动矢量夹角在45°与90°之间。