[实用新型]一种多光束阵列振镜扫描系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种激光选区熔化/烧结成型3D零件过程中，特别涉及一种多光束阵列振镜扫描系统。

背景技术

激光选区熔化/烧结成型过程是以一定功率的激光扫描成型平面，并逐层叠加形成实体的加工过程。经过聚焦的激光光斑以预设路径扫描成型平面的金属粉末，被光斑扫描到的金属或者聚合物粉末瞬间熔化和冷凝形成实体，随后成型平面下降一定的高度，并重新铺粉以形成新的成型平面，激光在新的成型平面上继续进行扫描，如此循环往复直至成型件加工完毕。加工过程中，激光扫描的路径是通过扫描振镜系统来控制，振镜系统的扫描效果将直接影响着最终的成型效果。

目前，在激光选区熔化/烧结成型设备中双振镜扫描系统适用范围最广。这种双振镜扫描系统主要由两个转轴相互垂直的反射镜构成，两个转轴由电机控制旋转，分别控制光束在x轴和y轴方向上的运动。扩束镜扩束后的激光经过振镜的两次反射并通过F-θ镜聚焦到成型平面，聚焦后的光斑直径越小，成型精度越高。然后目前采用单光束成形方式，因此当成型件尺寸较大且加工精度要求较高时，这种单光束的双振镜扫描系统加工效率将会大大降低。为解决这一问题，部分设备采用了多组振镜系统同时扫描的多光束扫描系统，但需要同时配备多个激光器。这种方式虽然提高了加工的效率，但是成本将极大的提高，而且多组振镜之间的搭接也存在一定整形问题，因此并没有得到普及。

因此在激光选区熔化/烧结成型过程中，需要提供一种既能够有效提高扫描效率，且能够极大降低成本的振镜扫描系统。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种多光束阵列振镜扫描系统，该扫描系统在不增加激光器数量的情况下可实现多光束扫描的效果，有效的解决了单光束扫描效率低的问题，同时也具有结构简单、成本较低的优点。

为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

本实用新型公开了一种多光束阵列振镜扫描系统，包括振镜框体结构，所述振镜框体结构上设有进光口和出光口，所述振镜框体结构内部设有X轴阵列振镜系统和Y轴振镜系统，所述X轴阵列振镜系统或Y轴振镜系统为多个轴心线相互平行的振镜组成，经扩束镜扩束后的激光通过进光口进入阵列振镜扫描系统内部，光束到达X轴阵列振镜系统被平分为n束光强相同的平行光束，n束平行光束在X轴各个振镜偏转带动下实现在X方向任意移动，并投射到Y轴振镜系统上，在Y轴振镜偏转反射带动下，n组光束在Y方向上移动，从而实现n组光束在X方向位置可控运动，在Y方向同步运动，最后该n组光束经过出光口并被F-θ镜聚焦到成型平面上形成一组个数为n的光斑。

作为优选的技术方案，所述X轴阵列振镜系统为多组镜，Y轴振镜系统为单振镜，经扩束镜扩束后的激光通过进光口进入阵列振镜扫描系统内部，X轴阵列振镜系统为n面反射率和透射率不同的振镜组成，光束到达X轴阵列振镜系统后会被均分为n束光强相同的平行光束并被反射到Y轴振镜系统上，Y轴振镜系统反射的n束激光经过出光口并被F-θ镜聚焦到成型平面上形成一组个数为n的光斑。

作为优选的技术方案，激光通过进光口进入阵列振镜扫描系统内部，在通过X轴阵列振镜系统时，首先经过X轴阵列振镜系统第一振镜上，第一振镜将反射过来的激光一部分透射到第二振镜上，另一部分光在第一振镜偏转带动下反射Y轴振镜系统上，并在Y轴振镜系统偏转带动下反射经过F-θ镜聚焦到成型平面上，形成光束1，同样第二振镜接收的光，一部分透射到第三振镜上，一部分光在第二振镜偏转带动下反射Y轴振镜系统上，并在Y轴振镜系统偏转带动下反射经过F-θ镜聚焦到成型平面上，形成光束2，如此类推，X轴阵列振镜系统有几组镜片，每次偏转反射光均为总能量的几分之一，在成形平面上也将形成几组光束。

作为优选的技术方案，所述Y轴振镜系统为多组镜，X轴阵列振镜系统为单振镜，经扩束镜扩束后的激光通过进光口进入阵列振镜扫描系统内部，经过X轴阵列振镜系统反射到Y轴振镜系统上，Y轴振镜系统为n面反射率和透射率不同的振镜组成，光束到达Y轴振镜系统后会被均分为n束光强相同的光束，n束光强相同的光束经过出光口并被F-θ镜聚焦到成型平面上形成一组个数为n的光斑。