專利名稱：一種可移動、30度反射鏡的裝置及控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于激光器技術(shù)，特別是對激光器輸出系統(tǒng)中分時分光裝置的設(shè)計。本發(fā)明通過實時控制30度旋轉(zhuǎn)磁鐵控制安裝其上的反射鏡起落，反射鏡起落的控制實現(xiàn)異路的輸出，從而對激光器激光束進行實時控制，使激光光束快速、準確、高效地達到各輸出光口，滿足靈活改變光路輸出的要求。
背景技術(shù)：
隨著激光加工技術(shù)的迅猛發(fā)展，人們對激光器的多光路技術(shù)需求在快速增長?，F(xiàn)有激光器的多光路技術(shù)可分為多光源的多光路技術(shù)、能量分光技術(shù)、分時分光技術(shù)。中國發(fā)明專利申請公開說明書CN 201355403Y公開了激光器的三光路分布裝置，該裝置需要三個激光器同時工作并都分別經(jīng)過反射擴束鏡座擴束反射，反射鏡座反射，最后進入發(fā)射聚焦系統(tǒng)輸出。合理地布置光路后，實現(xiàn)了三條光路同時或者單獨工作。但是這種多光路裝置需要多個激光器作為光源，只是相當于三臺設(shè)備機械地相加，沒有涉及到分光，因而更沒有具體的分光裝置。這樣的多光路設(shè)計成本高，能耗大。中國發(fā)明專利申請公開說明書CN 102380712A公開了一種多級等能量分光系統(tǒng)，該系統(tǒng)在激光器的出光口附近放置擴束系統(tǒng)、全反系統(tǒng)、分光系統(tǒng)，通過不同透射率的透射鏡對激光進行分光，再經(jīng)過全反鏡的反射使每一路激光在不同出光口輸出。這種分光技術(shù)屬于能量分光，雖然能實現(xiàn)分光，但不可避免的削弱了各個光路的功率，在需要較大功率需求的場合，則不能達到生產(chǎn)要求。另一方面，該專利只是理論上提出分光的方式，且其方式只是簡單的改變靜態(tài)鏡片架座上不同透射率的透鏡實現(xiàn)的靜態(tài)分光，沒涉及到其裝置。且其裝置為固定不動的鏡片固定架。除此之外，各光路只能同時出光，不能實現(xiàn)個別光路單獨出光，使系統(tǒng)缺乏靈活性。分時分光技術(shù)可以實現(xiàn)激光器不同時間不同出光口出光，這樣能保證輸出激光的功率，實現(xiàn)動態(tài)分光。在分時分光中，實現(xiàn)其分時分光的動態(tài)裝置尤為重要，但此裝置未見報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有激光器分光裝置的不足，即克服能量分光技術(shù)無法滿足高功率輸出的不足，結(jié)合分時分光技術(shù)優(yōu)點的基礎(chǔ)上，提出可移動、30度反射鏡的裝置及其控制方法，通過在YAG固體激光器輸出光口附近放置本裝置、并配合固定不動的30度全反鏡，實現(xiàn)把原來的單光路輸出系統(tǒng)變成多光路輸出系統(tǒng)，并通過實時精確控制，使激光便捷、穩(wěn)定、準確地在不同輸出端口進行切換。為達上述目的，本發(fā)明提供了一種可移動、30度反射鏡裝置，包括底座、活動全反射鏡、固定該活動全反射鏡的全反鏡外框、擋光片、控制電路板、30度旋轉(zhuǎn)部件、機械臂和導軌，所述30度旋轉(zhuǎn)部件安裝在所述底座的后面板上、且置于該底座的右上端，所述導軌設(shè)置在該底座的左側(cè)并沿縱向延伸的導軌凹槽內(nèi)；所述全反鏡外框包括豎向部和設(shè)置在該豎向部下端的橫向部，該豎向部設(shè)置在所述導軌上并能沿該導軌滑行，該橫向部的右側(cè)設(shè)置有用于安裝所述擋光片的橫條，該擋光片垂直設(shè)置在該橫條的右端部；所述活動全反射鏡設(shè)置在所述橫向部的左端部；所述控制電路板設(shè)置在所述底座的右側(cè)下端處，其左側(cè)面上自上而下設(shè)置有第一槽型光開關(guān)和第二槽型光開關(guān)，該第一槽型光開關(guān)和第二槽型光開關(guān)的凹槽與擋光片正對，且該凹槽的兩個側(cè)壁延伸至該擋光片的前、后兩側(cè)，以確保當該擋光片插入該凹槽中時能隔斷該凹槽的兩個側(cè)壁之間的光路；所述機械臂設(shè)置在所述底座的前面板上，其右端與30度旋轉(zhuǎn)部件連接，以確保該30度旋轉(zhuǎn)部件能夠帶動該機械臂轉(zhuǎn)動，該 機械臂的左端與所述豎向部的上端活動聯(lián)接，以確保能帶動所述全反射鏡框沿所述導軌上下滑動。上述30度旋轉(zhuǎn)部件是30度旋轉(zhuǎn)磁鐵。上述機械臂通過銷軸與所述豎向部的上端聯(lián)接。上述機械臂的右端設(shè)置有配重塊。上述導軌的下端設(shè)置有用以阻擋所述全反射鏡框向下繼續(xù)滑動的擋塊。上述擋光片是鐵片。上述銷軸外設(shè)置有軸套，所述機械臂的左端通過該軸套與所述銷軸聯(lián)接。一種可移動、30度反射鏡的裝置的控制方法，包括以下步驟
1)在所述可移動、30度反射鏡的裝置中的控制電路板接收到控制信號后，首先檢測第一槽型光開關(guān)或第二槽型光開關(guān)是否被擋光片擋住，如果是第一槽型光開關(guān)被擋住，則進至步驟2)，如果是第二槽型光開關(guān)被擋住，則進至步驟3)；
2)在控制電路板的控制下，激光器不出光，延時后，停止向30度旋轉(zhuǎn)部件供電，此時，機械臂逆時針旋轉(zhuǎn)30度，使得與之相連的全反鏡外框沿著導軌下落，從而將活動全反射鏡移至底座下方，同時使安裝在全反鏡外框橫向部的右端的擋光片下落至擋住第二槽型光開關(guān)的凹槽的兩個側(cè)面之間的光路處，延時，激光器在控制電路板的控制下出光，該光經(jīng)固定安裝的第二 45度全反射鏡反射后，再經(jīng)固定安裝的第一 45度全反射鏡反射后射出；
3)在控制電路板的控制下，激光器不出光，延時后，向30度旋轉(zhuǎn)部件供電,此時,機械臂順時針旋轉(zhuǎn)30度，使得與之相連的全反鏡外框沿著導軌上升，從而將活動全反射鏡移至底座上方，同時使安裝在全反鏡外框橫向部的右端的擋光片上行至擋住第一槽型光開關(guān)的凹槽的兩個側(cè)面之間的光路處，延時，激光器在控制電路板的控制下出光，該光經(jīng)固定安裝的第二 45度全反射鏡反射后，再經(jīng)活動全反射鏡反射后射出。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果I、當裝置上使用高精度拋光反射鏡時，能夠方便地把激光切換至不同出光口出光；當裝置上使用一定透射率的透射鏡時，能夠以不同功率多光路同時出光。但該裝置未見報道。2、穩(wěn)定性強，減少了反射鏡上下移動時給本裝置帶來的微振動，降低了反射激光時因振動造成光纖的破壞。3、可移植性強，能配合現(xiàn)有單光路激光器，改進成多光路輸出。4、能夠根據(jù)實際生產(chǎn)狀況，進行有針對性的設(shè)計。5、操作容易，且簡便。


下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的具體實施方式
作詳細說明。圖I是可移動、30度反射鏡裝置的應(yīng)用示意圖。CN 102928955 A
說明書3/5頁圖2是可移動、30度反射鏡裝置的裝置圖。圖3是可移動、30度反射鏡裝置的爆炸圖。圖中1. YAG固體激光器,2.可移動、30度反射鏡裝置,3.第一光纖I禹合頭,4.第二光纖稱合頭，5.第一 45度全反射鏡,6.第一光纖,7.第二光纖,8.第二 45度全反射鏡，9.活動全反射鏡，10.全反鏡外框，11.底座，12.導軌，13. 30度旋轉(zhuǎn)部件，14.機械臂，15.第一槽型光開關(guān)，16.控制電路板，17.第二槽型光開關(guān)，18.擋光片，19.軸套，20.后面板，21.豎向部，22.橫向部，23.橫條，24.前面板，25.銷軸，26.配重塊，27.擋塊。
具體實施例方式為了克服現(xiàn)有激光器分光裝置的不足，即克服能量分光技術(shù)無法滿足高功率輸出的不足的問題，本實施例提供了一種圖2所示的一種可移動、30度反射鏡裝置，如圖I所示，通過在YAG固體激光器I輸出光口附近放置該可移動、45度反射鏡2、并配合固定不動的第一 45度全反射鏡5、第二 45度全反射鏡8、第一光纖稱合頭3、第二光纖稱合頭4、第一光纖6、第二光纖7,實現(xiàn)把原來的單光路輸出系統(tǒng)變成多光路輸出系統(tǒng),并通過實時精確控制，使激光便捷、穩(wěn)定、準確地在不同輸出光口進行切換。由圖I不難看出，可移動、30度反射鏡裝置2、固定的第一 45度全反射鏡5、固定的第二 45度全反射鏡8，三者處于同一水平線上。可移動、30度反射鏡裝置2、第二光纖稱合頭4、第二光纖7處于同一直線上?？梢苿?、30度反射鏡裝置2上的全反射鏡9與固定的第一 45度全反射鏡5、固定的第二 45度全反射鏡8平行。第一光纖耦合頭3與第一光纖6連接，第二光纖耦合頭4與第二光纖7連接，分別形成不同的出光孔。由圖2清晰可見，本實施例提供的可移動、30度反射鏡，包括底座11、全反射鏡9、固定該活動全反射鏡9的全反鏡外框10、擋光片18、控制電路板16、30度旋轉(zhuǎn)部件13、機械臂14和導軌12，其中，30度旋轉(zhuǎn)部件13安裝在底座11的后面板20上、且置于底座11的右上端，導軌12設(shè)置在該底座11的左側(cè)并沿縱向延伸的導軌凹槽內(nèi)；全反鏡外框10包括豎向部21和設(shè)置在該豎向部21下端的橫向部22，該豎向部21設(shè)置在導軌12上并能沿該導軌12滑行，該橫向部22的右側(cè)設(shè)置有用于安裝擋光片18的橫條23，該擋光片18垂直設(shè)置在該橫條23的右端部；活動全反射鏡9設(shè)置在橫向部22的左端部；控制電路16板設(shè)置在底座11的右側(cè)下端處，其左側(cè)面上自上而下設(shè)置有第一槽型光開關(guān)15和第二槽型光開關(guān)17，該第一槽型光開關(guān)15和第二槽型光開關(guān)17的凹槽與擋光片18正對，且該凹槽的兩個側(cè)壁延伸至該擋光片18的前、后兩側(cè)，以確保當該擋光片18插入該凹槽中時能隔斷該凹槽的兩個側(cè)壁之間的光路；機械臂14設(shè)置在底座11的后面板24上，其右端與30度旋轉(zhuǎn)部件13連接，以確保該30度旋轉(zhuǎn)部件13能夠帶動該機械臂14轉(zhuǎn)動，該機械臂14的左端與豎向部21的上端活動聯(lián)接，以確保能帶動全反鏡外框10沿導軌12上下滑動。本實施例中涉及的30度旋轉(zhuǎn)部件13是30度旋轉(zhuǎn)磁鐵，機械臂14通過銷軸25與豎向部21的上端聯(lián)接；機械臂14的右端設(shè)置有配重塊26。導軌凹槽的下端設(shè)置有用以阻擋全反鏡外框10向下繼續(xù)滑動的擋塊27。銷軸25外設(shè)置有軸套19，機械臂14的左端通過該軸套19與銷軸25聯(lián)接。本實施例中涉及的擋光片18是鐵片。涉及的活動全反射鏡9是高精度拋光的全
6反射鏡。全反鏡外框10是金屬框。一種可移動、30度反射鏡的裝置的控制方法，包括以下步驟1)在所述可移動、30度反射鏡的裝置中的控制電路板接收到控制信號后，首先檢測第一槽型光開關(guān)或第二槽型光開關(guān)是否被擋光片擋住，如果是第一槽型光開關(guān)被擋住，則進至步驟2)，如果是第二槽型光開關(guān)被擋住，則進至步驟3)；
2)在控制電路板的控制下，激光器不出光，延時后，停止向30度旋轉(zhuǎn)部件供電，此時，機械臂逆時針旋轉(zhuǎn)30度，使得與之相連的全反鏡外框沿著導軌下落，從而將活動全反射鏡移至底座下方，同時使安裝在全反鏡外框橫向部的右端的擋光片下落至擋住第二槽型光開關(guān)的凹槽的兩個側(cè)面之間的光路處，延時，激光器在控制電路板的控制下出光，該光經(jīng)固定安裝的第一 45度全反射鏡反射后，再經(jīng)固定安裝的第二 45度全反射鏡反射后射出；
3)在控制電路板的控制下，激光器不出光，延時后，向30度旋轉(zhuǎn)部件供電,此時,機械臂順時針旋轉(zhuǎn)30度，使得與之相連的全反鏡外框沿著導軌上升，從而將活動全反射鏡移至底座上方，同時使安裝在全反鏡外框橫向部的右端的擋光片上行至擋住第一槽型光開關(guān)的凹槽的兩個側(cè)面之間的光路處，延時，激光器在控制電路板的控制下出光，該光經(jīng)固定安裝的第二 45度全反射鏡反射后，再經(jīng)活動全反射鏡反射后射出。具體工作原理如下所述
當本實施例提供的可移動、30度反射鏡裝置接收到信號，如果此時擋光片18擋住上面的第一槽型光開關(guān)15，即活動全反射鏡9處于上方時，第一槽型光開關(guān)15識別擋光片18的位置，在控制電路板16的控制下，使YAG固體激光器I停止出光，延時一會，停止向30度旋轉(zhuǎn)磁鐵即30度旋轉(zhuǎn)部件13供電，使其不工作，機械臂14以與30度旋轉(zhuǎn)磁鐵即30度旋轉(zhuǎn)部件13連接處為軸，逆時針旋轉(zhuǎn)30度，全反鏡外框10在軸套19的制約下，被動地隨著機械臂14向下擺動而順著導軌12落下。伴隨著嵌套在全反鏡外框10中的活動全反射鏡9被移至下方，以及連接在全反鏡外框10的擋光片18下落，擋住下面的第二槽型光開關(guān)17，待其穩(wěn)定后，YAG固體激光器I開始出光。此時激光被固定的第二 45度全反射鏡5反射后，未被活動全反射鏡9反射，而是被固定的第一 45度全反射鏡5反射，最終反射至第一光纖率禹合頭3,沿著第一光纖6出光。當可移動、30度反射鏡裝置接收到信號，如果此時擋光片18擋住下面的第二槽型光開關(guān)17，即活動全反射鏡9處于下方時，第二槽型光開關(guān)17識別擋光片18的位置，在控制電路板16的控制下，使YAG固體激光器I停止出光，延時一會，向30度旋轉(zhuǎn)磁鐵即30旋轉(zhuǎn)部件13供電，使其工作，機械臂14以與30度旋轉(zhuǎn)磁鐵即30旋轉(zhuǎn)部件13連接處為軸，順時針旋轉(zhuǎn)30度，全反鏡外框10在軸套19的制約下，被動地隨著機械臂14向上擺動而順著導軌12上升。伴隨著嵌套在全反鏡外框10中的活動全反射鏡9被移至上方，以及連接在全反鏡外框10的擋光片18上升，擋住上面的第一槽型光開關(guān)15，待穩(wěn)定后，YAG固體激光器I開始出光，激光被固定的第二 45度全反射鏡8反射后，被活動全反射鏡9反射至第二光纖耦合頭4，沿著第二光纖7出光。另外，上述活動全反射鏡9可以換成其它透射率的透射鏡，即可實現(xiàn)多個光路按不同功率同時出光。當透射鏡被升起時，經(jīng)固定的第二 45度全反射鏡8反射的激光照射到透射鏡上，經(jīng)透射鏡反射的激光被反射至第二光纖耦合頭4，沿著第二光纖7出光；透射過透射鏡的光，經(jīng)固定的第一 45度全反射鏡5反射至第一光纖耦合頭3，沿著第一光纖6出光。這樣便可實現(xiàn)多光路同時出光。當然，本裝置反射鏡的切換模式也不止一種，如反射鏡的水平平移切換；反射鏡的位置檢測方式還可以采用反射式光耦等傳感器作檢測。這樣的變換均落在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種可移動、30度反射鏡的裝置，其特征在于包括底座、活動全反射鏡、固定該活動全反射鏡的全反鏡外框、擋光片、控制電路板、30度旋轉(zhuǎn)部件、機械臂和導軌，所述30度旋轉(zhuǎn)部件安裝在所述底座的后面板上、且置于該底座的右上端，所述導軌設(shè)置在該底座的左側(cè)并沿縱向延伸的導軌凹槽內(nèi)；所述全反鏡外框包括豎向部和設(shè)置在該豎向部下端的橫向部，該豎向部設(shè)置在所述導軌上并能沿該導軌滑行，該橫向部的右側(cè)設(shè)置有用于安裝所述擋光片的橫條，該擋光片垂直設(shè)置在該橫條的右端部；所述全反射鏡設(shè)置在所述橫向部的左端部；所述控制電路板設(shè)置在所述底座的右側(cè)下端處，其左側(cè)面上自上而下設(shè)置有第一槽型光開關(guān)和第二槽型光開關(guān)，該第一槽型光開關(guān)和第二槽型光開關(guān)的凹槽與所述擋光片正對，且該凹槽的兩個側(cè)壁延伸至該擋光片的前、后兩側(cè)，以確保當該擋光片插入該凹槽中時能隔斷該凹槽的兩個側(cè)壁之間的光路；所述機械臂設(shè)置在所述底座的前面板上，其右端與所述30度旋轉(zhuǎn)部件連接，以確保該30度旋轉(zhuǎn)部件能夠帶動該機械臂轉(zhuǎn)動,該機械臂的左端與所述豎向部的上端活動聯(lián)接，以確保能帶動所述全反鏡外框沿所述導軌上下滑動。
2.如權(quán)利要求I所述的可移動、30度反射鏡裝置，其特征在于所述30度旋轉(zhuǎn)部件是30度旋轉(zhuǎn)磁鐵。
3.如權(quán)利要求I所述的可移動、30度反射鏡裝置，其特征在于所述機械臂通過銷軸與所述豎向部的上端聯(lián)接。
4.如權(quán)利要求I所述的可移動、30度反射鏡裝置，其特征在于所述機械臂的右端設(shè)置有配重塊。
5.如權(quán)利要求I所述的可移動、30度反射鏡裝置，其特征在于所述導軌凹槽的下端設(shè)置有用以阻擋所述全反鏡外框向下繼續(xù)滑動的擋塊。
6.如權(quán)利要求I所述的可移動、30度反射鏡裝置，其特征在于所述擋光片是鐵片。
7.如權(quán)利要求3所述的可移動、30度反射鏡裝置，其特征在于所述銷軸外設(shè)置有軸套，所述機械臂的左端通過該軸套與所述銷軸聯(lián)接。
8.—種權(quán)利要求所述的可移動、30度反射鏡的裝置的控制方法，其特征在于，包括以下步驟1)在所述可移動、30度反射鏡的裝置中的控制電路板接收到控制信號后，首先檢測第一槽型光開關(guān)或第二槽型光開關(guān)是否被擋光片擋住，如果是第一槽型光開關(guān)被擋住，則進至步驟2)，如果是第二槽型光開關(guān)被擋住，則進至步驟3)；2)在控制電路板的控制下，激光器不出光，延時后，停止向30度旋轉(zhuǎn)部件供電，此時，機械臂逆時針旋轉(zhuǎn)30度，使得與之相連的全反鏡外框沿著導軌下落，從而將活動全反射鏡移至底座下方，同時使安裝在全反鏡外框橫向部的右端的擋光片下落至擋住第二槽型光開關(guān)的凹槽的兩個側(cè)面之間的光路處，延時，激光器在控制電路板的控制下出光，該光經(jīng)固定安裝的第二 45度全反射鏡反射后，再經(jīng)固定安裝的第一 45度全反射鏡反射后射出；3)在控制電路板的控制下，激光器不出光，延時后，向30度旋轉(zhuǎn)部件供電,此時,機械臂順時針旋轉(zhuǎn)30度，使得與之相連的全反鏡外框沿著導軌上升，從而將活動全反射鏡移至底座上方，同時使安裝在全反鏡外框橫向部的右端的擋光片上行至擋住第一槽型光開關(guān)的凹槽的兩個側(cè)面之間的光路處，延時，激光器在控制電路板的控制下出光，該光經(jīng)固定安裝的第二 45度全反射鏡反射后，再經(jīng)活動全反射鏡反射后 射出。
全文摘要
本發(fā)明公開一種可移動、30度反射鏡的裝置，包括底座、活動全反射鏡、固定該活動全反射鏡的全反鏡外框、擋光片、控制電路板、30度旋轉(zhuǎn)部件、機械臂和導軌，30度旋轉(zhuǎn)部件安裝在底座的后面板上、且置于底座的右上端，導軌設(shè)置在該底座的左側(cè)并沿縱向延伸的導軌凹槽內(nèi)；當本裝置接收到信號時，間接帶動高精度拋光反射鏡即活動全反射鏡沿著導軌上下移動，滿足靈活改變光路輸出的要求，而且導軌大幅度增強本裝置的穩(wěn)定性，降低了反射激光時因振動造成的光纖的破壞。本發(fā)明可移植性強，能配合現(xiàn)有單光路激光器，改進成多光路輸出，操作簡單、便捷。
文檔編號G02B7/198GK102928955SQ20121037819
公開日2013年2月13日 申請日期2012年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月8日
發(fā)明者張健, 張慶茂, 陳國 , 李澤曦, 吳銳歡, 郭亮, 劉頌豪 申請人:華南師范大學