本發(fā)明涉及光能加工技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種光能加工裝置及其加工方法。適用于自動化控制精密機(jī)械加工或光機(jī)電加工一體化裝置，激光加工機(jī)械及裝置，光學(xué)零件加工領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

強(qiáng)光源能(自然光)是一種清潔能源，取之不盡、用之不竭，也不會造成環(huán)境污染，強(qiáng)光源能產(chǎn)品越來越多，強(qiáng)光源能路燈、強(qiáng)光源能交通信號燈、強(qiáng)光源能手機(jī)、強(qiáng)光源能充電器、強(qiáng)光源能遙控器、強(qiáng)光源能熱水器、強(qiáng)光源能電站等等，強(qiáng)光源能技術(shù)已經(jīng)從高科技領(lǐng)域進(jìn)入到人們的日常生活。

利用強(qiáng)光源能技術(shù)在金屬加工領(lǐng)域的應(yīng)用還很少，主要受限于所述光能的采集、傳輸以及匯聚加工等方面，所獲得的光斑溫度低，匯聚度不夠，所以還不能滿足金屬加工領(lǐng)域的要求，另外，目前的光能加工轉(zhuǎn)置，只能適用于戶外加工，沒能對光能進(jìn)行傳輸再利用，使得光能切割的場所嚴(yán)重受限，難以進(jìn)一步普及。

以上背景技術(shù)內(nèi)容的公開僅用于輔助理解本發(fā)明的發(fā)明構(gòu)思及技術(shù)方案，其并不必然屬于本專利申請的現(xiàn)有技術(shù)，在沒有明確的證據(jù)表明上述內(nèi)容在本專利申請的申請日已經(jīng)公開的情況下，上述背景技術(shù)不應(yīng)當(dāng)用于評價本申請的新穎性和創(chuàng)造性。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明主要目的在于提出一種光能加工裝置及其加工方法，以解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的溫度低、匯聚度以及光能傳輸再利用困難的技術(shù)問題。

為此，本發(fā)明提出一種光能加工裝置，包括光能模組，所述光能模組包括采光機(jī)構(gòu)、聚光機(jī)構(gòu)和工作頭，所述采光機(jī)構(gòu)包括多個導(dǎo)光管，所述多個導(dǎo)光管包括管體，和設(shè)于所述管體上的采光透鏡組及傳輸透鏡組，所述采光透鏡組設(shè)于所述管體的采集端，用于收集光能，所述傳輸透鏡組設(shè)于所述管體內(nèi)部，用于改變光的傳輸方向，所述聚光機(jī)構(gòu)包括聚光本體和設(shè)于所述聚光本體中的聚光透鏡組，所述聚光機(jī)構(gòu)設(shè)于所述管體的輸出端下方，多個所述導(dǎo)光管的輸出端垂直地均勻陣列排布在所述聚光透鏡組的上方，用于將多個所述導(dǎo)光管輸出的光進(jìn)行匯聚，所述工作頭設(shè)于所述聚光本體上。

優(yōu)選地，本發(fā)明還可以具有如下技術(shù)特征：

所述聚光透鏡組包括第一聚光透鏡和第二聚光透鏡，所述第一聚光透鏡用于一次聚光，所述第二聚光透鏡用于二次聚光。

所述第一聚光透鏡為菲涅爾透鏡。

多個所述導(dǎo)光管的輸出端于所述聚光透鏡組的上方均勻陣列排列成圓形。

所述導(dǎo)光管的輸出端的形狀為矩形、圓形或多邊形。

還包括光源模組，所述光源模組和所述光能模組設(shè)于轉(zhuǎn)換器上，用于光源條件不理想的情況下進(jìn)行加工工作。

所述采光透鏡組包括主采光鏡和次采光鏡，所述主采光鏡進(jìn)行光能的一次匯聚采集，所述次采光鏡將所述一次匯聚采集的光轉(zhuǎn)換成光密度大的平行光送至導(dǎo)光管中。

此外，本發(fā)明還提出了一種光能加工方法，利用上述的光能加工裝置進(jìn)行光能加工，包括以下步驟：

S1、采光機(jī)構(gòu)采集光能，并對光能進(jìn)行匯聚和轉(zhuǎn)換，將采集的光能傳輸至導(dǎo)光管的采集端中；

S2、通過導(dǎo)光管中的傳輸透鏡組將光能在管體中傳輸至輸出端的管口，投射出光斑；

S3、多個均勻陣列排布的導(dǎo)光管將輸出至管口的多個光斑垂直投射于所述聚光機(jī)構(gòu)的聚光透鏡組上，通過所述聚光透鏡組將多個光斑進(jìn)行聚焦，于聚光本體中形成焦點；

S4、形成焦點的光斑從工作頭輸出，用于加工。

優(yōu)選地，本發(fā)明提出的方法還可包括以下技術(shù)特征：

該方法還包括于光源條件不理想的情況下運用光源模組進(jìn)行加工工作，通過轉(zhuǎn)換器進(jìn)行光能模組和光源模組的切換。

在步驟S1中：通過主采光鏡進(jìn)行光能的一次匯聚采集，通過次采光鏡對一次匯聚采集的光轉(zhuǎn)換成光密度大的平行光送至導(dǎo)光管中；在步驟S3中：通過聚光透鏡組的第一聚光透鏡對光能進(jìn)行一次聚光，通過第二聚光透鏡對光能進(jìn)行二次聚光。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)對比的有益效果包括：本發(fā)明利用強(qiáng)光源能作為機(jī)械加工的能源，通過采集、傳輸、聚焦再利用以實現(xiàn)機(jī)械加工地有效進(jìn)行，克服了現(xiàn)有的光能加工方法溫度、場地的限制；本發(fā)明的光能模組采用多個導(dǎo)光管進(jìn)行光能的收集，多個導(dǎo)光管戶外的一端設(shè)有采光透鏡組，另一端設(shè)有聚光透鏡組，光能通過采光透鏡組采集到，然后通過管體中多個傳輸透鏡組進(jìn)行傳輸，傳輸透鏡組可將送入管體中的光能進(jìn)行換向，這樣，導(dǎo)光管可以根據(jù)室內(nèi)的結(jié)構(gòu)和戶外的設(shè)置位置以合理的曲度進(jìn)行設(shè)置，最終將多根導(dǎo)光管匯聚至聚光機(jī)構(gòu)上方，實現(xiàn)光能的傳輸，聚光機(jī)構(gòu)上方的輸出端垂直地均勻陣列排布，以將各管口輸出的光斑均勻地投影于聚光透鏡組上，通過聚光透鏡組實現(xiàn)采集到的光能的聚焦再利用；通過多根導(dǎo)光管進(jìn)行光能的采集，最終匯聚在聚光機(jī)構(gòu)上，確保了足夠的入光量，使得經(jīng)聚光機(jī)構(gòu)聚光后的光斑光密度大大提高，以使加工光斑的溫度大幅提高，滿足機(jī)械加工或金屬加工的要求。

此外，由于本發(fā)明在采集、傳輸、聚焦再利用的過程中，通過多次聚焦讓光斑達(dá)到應(yīng)有的匯聚度，在采集端，采光透鏡組包括主采光鏡和次采光鏡，通過主采光鏡進(jìn)行光能的一次匯聚采集，通過次采光鏡對一次匯聚采集的光轉(zhuǎn)換成光密度大的平行光送至導(dǎo)光管中，送入管體中的光為經(jīng)過一次匯聚采集的平行光，光斑大小適應(yīng)管口的大??；在輸出端，通過聚光透鏡組的第一聚光透鏡對光能進(jìn)行一次聚光，此時獲得光斑比一次匯聚采集后的平行光光斑更小，通過第二聚光透鏡對光能進(jìn)行二次聚光，此時的光斑大小可以用于加工生產(chǎn)，第一次聚光可以獲得φ1～100mm的光斑，經(jīng)第二次聚光后可以獲得φ0.0001～φ1mm的光斑。

進(jìn)一步的，結(jié)合轉(zhuǎn)換器和光源模組可以彌補(bǔ)加工裝置依賴天氣的弊端，可用于光源條件不理想的情況下進(jìn)行加工工作。

附圖說明

圖1是本發(fā)明具體實施方式一的光能加工裝置整體示意圖。

圖2是本發(fā)明具體實施方式一的采光機(jī)構(gòu)示意圖。

圖3是本發(fā)明具體實施方式一的導(dǎo)光管示意圖。

圖4是本發(fā)明具體實施方式一的聚光機(jī)構(gòu)示意圖。

圖5是本發(fā)明具體實施方式二的工作頭切割工件示意圖。

圖6是本發(fā)明具體實施方式二的流程圖。

1-導(dǎo)光管，2-聚光機(jī)構(gòu)，3-工作頭，4-采集端，5-主采光鏡，6-次采光鏡，7-管體，8-傳輸透鏡組，9-輸出端，10-管口，11-光斑，12-聚光本體，13-第二聚光透鏡，14-第一聚光透鏡，15-工件，16-第一管道透鏡，17-第二管道透鏡。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施方式并對照附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是，下述說明僅僅是示例性的，而不是為了限制本發(fā)明的范圍及其應(yīng)用。

參照以下附圖1-6，將描述非限制性和非排他性的實施例，其中相同的附圖標(biāo)記表示相同的部件，除非另外特別說明。

實施例一：

本實施例提出一種光能加工裝置，包括光能模組，所述光能模組包括采光機(jī)構(gòu)、聚光機(jī)構(gòu)2和工作頭3，所述采光機(jī)構(gòu)包括多個導(dǎo)光管1，所述多個導(dǎo)光管1包括管體7，和設(shè)于所述管體7上的采光透鏡組及傳輸透鏡組8，所述采光透鏡組設(shè)于所述管體7的采集端4，用于收集光能，所述傳輸透鏡組8設(shè)于所述管體7內(nèi)部，用于改變光的傳輸方向，所述聚光機(jī)構(gòu)2包括聚光本體12和設(shè)于所述聚光本體12中的聚光透鏡組，所述聚光機(jī)構(gòu)2設(shè)于所述管體7的輸出端9下方，多個所述導(dǎo)光管1的輸出端9垂直地均勻陣列排布在所述聚光透鏡組的上方，用于將多個所述導(dǎo)光管1輸出的光進(jìn)行匯聚，所述工作頭3設(shè)于所述聚光本體12上。

本實施例中具體的為，所述聚光透鏡組包括第一聚光透鏡14和第二聚光透鏡13，所述第一聚光透鏡14用于一次聚光，所述第二聚光透鏡13用于二次聚光。所述采光透鏡組包括主采光鏡5和次采光鏡6，所述主采光鏡5進(jìn)行光能的一次匯聚采集，所述次采光鏡6將所述一次匯聚采集的光轉(zhuǎn)換成光密度大的平行光送至導(dǎo)光管1中。

本實施例中，為了做到多次聚光，可以在傳輸透鏡組8再增設(shè)聚光鏡，如圖3所示，在導(dǎo)光管內(nèi)部設(shè)有用于將導(dǎo)光管中的光進(jìn)行聚光的第一管道透鏡16，和用于將聚光后的光源轉(zhuǎn)換成平行光的第二管道透鏡17，由此將獲得的光斑進(jìn)一步縮小，以滿足加工的要求。

為了更好的聚光，多個所述導(dǎo)光管1的輸出端9于所述聚光透鏡組的上方均勻陣列排列成圓形，本實施例中，所述導(dǎo)光管1的輸出端9的形狀為矩形，優(yōu)選為矩形能夠在第一聚光透鏡14獲得更為均勻的光斑11，當(dāng)然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員還可以根據(jù)實際的情況設(shè)置其他形狀，例如圓形或其他多邊形等。

所述第一聚光透鏡14為菲涅爾透鏡，菲涅爾透鏡具有比常規(guī)凸透鏡體積更小，重量小，且加工成本小，并能獲得比常規(guī)凸透鏡更強(qiáng)的聚光能力。

本實施例，優(yōu)選地，還包括光源模組，所述光源模組和所述光能模組設(shè)于轉(zhuǎn)換器上，用于光源條件不理想的情況下進(jìn)行加工工作。

利用本裝置進(jìn)行光能加工時，加工設(shè)備可設(shè)置在室內(nèi)，采光機(jī)構(gòu)設(shè)在室外的，可以為房頂或其他地方，通過在戶外設(shè)置多個導(dǎo)光管1，來采集強(qiáng)光源光，可以保證足夠的入光量，進(jìn)而達(dá)到應(yīng)有的加工溫度，導(dǎo)光管1可以任意設(shè)置，通過傳輸透鏡組8進(jìn)行平行光的傳輸，最終匯聚在聚光機(jī)構(gòu)2上，用于加工，實現(xiàn)了光能的傳輸，本實施例中傳輸透鏡組8為多個設(shè)于管體7中的多個反射鏡，通過該反射鏡進(jìn)行光的換向、切換。

多次聚光后可以獲得φ0.0001-φ1mm的光斑，以實現(xiàn)利用光能進(jìn)行機(jī)械或金屬加工，利用強(qiáng)光源能作為機(jī)械加工的能源，能降低加工成本，提高加工精度。

實施例二：

本實施例提出了一種光能加工方法，利用上述的光能加工裝置進(jìn)行光能加工，如圖6所示，包括以下步驟：

S1、采光機(jī)構(gòu)采集光能，并對光能進(jìn)行匯聚和轉(zhuǎn)換，將采集的光能傳輸至導(dǎo)光管的采集端中；

S2、通過導(dǎo)光管中的傳輸透鏡組將光能在管體中傳輸至輸出端的管口10，投射出光斑；

S3、多個均勻陣列排布的導(dǎo)光管將輸出至管口10的多個光斑垂直投射于所述聚光機(jī)構(gòu)的聚光透鏡組上，通過所述聚光透鏡組將多個光斑進(jìn)行聚焦，于聚光本體中形成焦點；

S4、形成焦點的光斑從工作頭輸出，用于加工。

優(yōu)選地，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以根據(jù)實際情況增加光源模組，以彌補(bǔ)光能加工受天氣影響較大的弊端，該方法還包括于光源條件不理想的情況下運用光源模組進(jìn)行加工工作，通過轉(zhuǎn)換器進(jìn)行光能模組和光源模組的切換。

本實施例中，在步驟S1中：通過主采光鏡進(jìn)行光能的一次匯聚采集，通過次采光鏡對一次匯聚采集的光轉(zhuǎn)換成光密度大的平行光送至導(dǎo)光管中；在步驟S3中：通過聚光透鏡組的第一聚光透鏡對光能進(jìn)行一次聚光，通過第二聚光透鏡對光能進(jìn)行二次聚光。

本實施例利用強(qiáng)光源能作為機(jī)械加工的能源，通過采集、傳輸、聚焦再利用以實現(xiàn)機(jī)械加工地有效進(jìn)行，克服了現(xiàn)有的光能加工方法溫度、場地的限制；本實施例的光能模組采用多個導(dǎo)光管進(jìn)行光能的收集，多個導(dǎo)光管戶外的一端設(shè)有采光透鏡組，另一端設(shè)有聚光透鏡組，光能通過采光透鏡組采集到，然后通過管體中多個傳輸透鏡組進(jìn)行傳輸，傳輸透鏡組可將送入管體中的光能進(jìn)行換向，這樣，導(dǎo)光管可以根據(jù)室內(nèi)的結(jié)構(gòu)和戶外的設(shè)置位置以合理的曲度進(jìn)行設(shè)置，最終將多根導(dǎo)光管匯聚至聚光機(jī)構(gòu)上方，實現(xiàn)光能的傳輸，聚光機(jī)構(gòu)上方的輸出端垂直地均勻陣列排布，以將各管口輸出的光斑均勻地投影于聚光透鏡組上，通過聚光透鏡組實現(xiàn)采集到的光能的聚焦再利用；通過多根導(dǎo)光管進(jìn)行光能的采集，最終匯聚在聚光機(jī)構(gòu)上，確保了足夠的入光量，使得經(jīng)聚光機(jī)構(gòu)聚光后的光斑光密度大大提高，以使加工光斑的溫度大幅提高，滿足機(jī)械加工或金屬加工的要求。

此外，由于本實施例在采集、傳輸、聚焦再利用的過程中，通過多次聚焦讓光斑達(dá)到應(yīng)有的匯聚度，在采集端，采光透鏡組包括主采光鏡和次采光鏡，通過主采光鏡進(jìn)行光能的一次匯聚采集，通過次采光鏡對一次匯聚采集的光轉(zhuǎn)換成光密度大的平行光送至導(dǎo)光管中，送入管體中的光為經(jīng)過一次匯聚采集的平行光，光斑大小適應(yīng)管口的大??；在輸出端，通過聚光透鏡組的第一聚光透鏡對光能進(jìn)行一次聚光，此時獲得光斑比一次匯聚采集后的平行光光斑更小，通過第二聚光透鏡對光能進(jìn)行二次聚光，此時的光斑大小可以用于加工生產(chǎn)，第一次聚光可以獲得φ1～100mm的光斑，經(jīng)第二次聚光后可以獲得φ0.0001～φ1mm的光斑，如圖5所示，為工作頭對工件進(jìn)行加工的示意圖。

進(jìn)一步的，結(jié)合轉(zhuǎn)換器和光源模組可以彌補(bǔ)加工裝置依賴天氣的弊端，可用于光源條件不理想的情況下進(jìn)行加工工作。

本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識到，對以上描述做出眾多變通是可能的，所以實施例僅是用來描述一個或多個特定實施方式。

盡管已經(jīng)描述和敘述了被看作本發(fā)明的示范實施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員將會明白，可以對其作出各種改變和替換，而不會脫離本發(fā)明的精神。另外，可以做出許多修改以將特定情況適配到本發(fā)明的教義，而不會脫離在此描述的本發(fā)明中心概念。所以，本發(fā)明不受限于在此披露的特定實施例，但本發(fā)明可能還包括屬于本發(fā)明范圍的所有實施例及其等同物。