[实用新型]一种可实现大幅面扫描焊接的光学系统

说明书

本实用新型揭示了一种可实现大幅面扫描焊接的光学系统，其包括沿光轴依次同轴设置的楔角镜、平凹透镜、弯月透镜、第一平凸透镜和第二平凸透镜，所述光学系统、所述平凹透镜、所述弯月透镜、所述第一平凸透镜和所述第二平凸透镜的焦距分别为f、f₁、f₂、f₃、f₄且满足以下关系：‑0.7≤f₁/f≤‑1，3≤f₂/f≤4，2≤f₃/f≤2.5，1.7≤f₁/f≤1.9。本实用新型可在±13°的超大幅面内将光束进行扫描，同时可以保持光束聚焦光斑大小、光束与板材的入射角度恒定，大大提高了焊接质量和焊缝形貌的美观性。

【技术领域】

本实用新型属于激光焊接技术领域，特别是涉及一种可实现大幅面扫描焊接的光学系统。

【背景技术】

激光焊接领域中需要保证焊接域的均匀、稳定。焊接头一般要求焊缝的熔宽大、焊缝无气泡和断层、具备形态良好的焊接形态和美观性。而传统的焊接头光束能量分布近似高斯分布，这种光束能量分布会导致焊缝中间深、边缘没有被焊透的情况。因此提出用一种使焊接头光斑来回扫描的光学方案来解决上述问题，通过搅拌熔池使得气泡更少，粘接强度更强。

但现有技术中，利用振镜扫描的扫描范围较小，一般为-2～2°，且在扫描时会出现中心视场光束质量较好、击穿能量强；而边缘视场的光束质量与板材成一定角度，使得焊缝形貌的美观性和焊接强度在边缘下降。

因此，有必要提供一种新的可实现大幅面扫描焊接的光学系统来解决上述问题。

【实用新型内容】

本实用新型的主要目的在于提供一种可实现大幅面扫描焊接的光学系统，可在±13°的超大幅面内将光束进行扫描，同时可以保持光束聚焦光斑大小、光束与板材的入射角度恒定，大大提高了焊接质量和焊缝形貌的美观性。

本实用新型通过如下技术方案实现上述目的：一种可实现大幅面扫描焊接的光学系统，其包括沿光轴依次同轴设置的楔角镜、平凹透镜、弯月透镜、第一平凸透镜和第二平凸透镜，所述光学系统、所述平凹透镜、所述弯月透镜、所述第一平凸透镜和所述第二平凸透镜的焦距分别为f、f₁、f₂、f₃、f₄且满足以下关系：

进一步的，所述楔角镜可绕其中心轴进行自旋转。

进一步的，在所述楔角镜与所述平凹透镜之间设置有一光阑。

进一步的，所述平凹透镜至所述光阑的距离D₁与所述平凹透镜至所述弯月透镜的距离D₂之比满足：1/4≤D₁/D₂≤1/3。

进一步的，进入所述楔角镜的光束为平行光束。

与现有技术相比，本实用新型一种可实现大幅面扫描焊接的光学系统的有益效果在于：通过调整各个光学元件的焦距参数以及控制楔角镜的旋转角度，可在±13°的超大幅面内将光束进行C型、S型、圆形、线段、正余弦曲线扫描，同时可以保持光束聚焦光斑大小、光束与板材的入射角度恒定，大大提高了焊接质量和焊缝形貌的美观性；本光学系统可以形成总焦距长达190mm以及扫描直径高达40mm的工作幅面。

【附图说明】

图1为本实用新型的光路原理图。

【具体实施方式】

实施例：