专利名称：一种可移动、30度反射镜的装置及控制方法
技术领域：
本发明属于激光器技术，特别是对激光器输出系统中分时分光装置的设计。本发明通过实时控制30度旋转磁铁控制安装其上的反射镜起落，反射镜起落的控制实现异路的输出，从而对激光器激光束进行实时控制，使激光光束快速、准确、高效地达到各输出光口，满足灵活改变光路输出的要求。
背景技术：
随着激光加工技术的迅猛发展，人们对激光器的多光路技术需求在快速增长。现有激光器的多光路技术可分为多光源的多光路技术、能量分光技术、分时分光技术。中国发明专利申请公开说明书CN 201355403Y公开了激光器的三光路分布装置，该装置需要三个激光器同时工作并都分别经过反射扩束镜座扩束反射，反射镜座反射，最后进入发射聚焦系统输出。合理地布置光路后，实现了三条光路同时或者单独工作。但是这种多光路装置需要多个激光器作为光源，只是相当于三台设备机械地相加，没有涉及到分光，因而更没有具体的分光装置。这样的多光路设计成本高，能耗大。中国发明专利申请公开说明书CN 102380712A公开了一种多级等能量分光系统，该系统在激光器的出光口附近放置扩束系统、全反系统、分光系统，通过不同透射率的透射镜对激光进行分光，再经过全反镜的反射使每一路激光在不同出光口输出。这种分光技术属于能量分光，虽然能实现分光，但不可避免的削弱了各个光路的功率，在需要较大功率需求的场合，则不能达到生产要求。另一方面，该专利只是理论上提出分光的方式，且其方式只是简单的改变静态镜片架座上不同透射率的透镜实现的静态分光，没涉及到其装置。且其装置为固定不动的镜片固定架。除此之外，各光路只能同时出光，不能实现个别光路单独出光，使系统缺乏灵活性。分时分光技术可以实现激光器不同时间不同出光口出光，这样能保证输出激光的功率，实现动态分光。在分时分光中，实现其分时分光的动态装置尤为重要，但此装置未见报道。
发明内容
本发明的目的在于克服现有激光器分光装置的不足，即克服能量分光技术无法满足高功率输出的不足，结合分时分光技术优点的基础上，提出可移动、30度反射镜的装置及其控制方法，通过在YAG固体激光器输出光口附近放置本装置、并配合固定不动的30度全反镜，实现把原来的单光路输出系统变成多光路输出系统，并通过实时精确控制，使激光便捷、稳定、准确地在不同输出端口进行切换。为达上述目的，本发明提供了一种可移动、30度反射镜装置，包括底座、活动全反射镜、固定该活动全反射镜的全反镜外框、挡光片、控制电路板、30度旋转部件、机械臂和导轨，所述30度旋转部件安装在所述底座的后面板上、且置于该底座的右上端，所述导轨设置在该底座的左侧并沿纵向延伸的导轨凹槽内；所述全反镜外框包括竖向部和设置在该竖向部下端的横向部，该竖向部设置在所述导轨上并能沿该导轨滑行，该横向部的右侧设置有用于安装所述挡光片的横条，该挡光片垂直设置在该横条的右端部；所述活动全反射镜设置在所述横向部的左端部；所述控制电路板设置在所述底座的右侧下端处，其左侧面上自上而下设置有第一槽型光开关和第二槽型光开关，该第一槽型光开关和第二槽型光开关的凹槽与挡光片正对，且该凹槽的两个侧壁延伸至该挡光片的前、后两侧，以确保当该挡光片插入该凹槽中时能隔断该凹槽的两个侧壁之间的光路；所述机械臂设置在所述底座的前面板上，其右端与30度旋转部件连接，以确保该30度旋转部件能够带动该机械臂转动，该 机械臂的左端与所述竖向部的上端活动联接，以确保能带动所述全反射镜框沿所述导轨上下滑动。上述30度旋转部件是30度旋转磁铁。上述机械臂通过销轴与所述竖向部的上端联接。上述机械臂的右端设置有配重块。上述导轨的下端设置有用以阻挡所述全反射镜框向下继续滑动的挡块。上述挡光片是铁片。上述销轴外设置有轴套，所述机械臂的左端通过该轴套与所述销轴联接。一种可移动、30度反射镜的装置的控制方法，包括以下步骤
1)在所述可移动、30度反射镜的装置中的控制电路板接收到控制信号后，首先检测第一槽型光开关或第二槽型光开关是否被挡光片挡住，如果是第一槽型光开关被挡住，则进至步骤2)，如果是第二槽型光开关被挡住，则进至步骤3)；
2)在控制电路板的控制下，激光器不出光，延时后，停止向30度旋转部件供电，此时，机械臂逆时针旋转30度，使得与之相连的全反镜外框沿着导轨下落，从而将活动全反射镜移至底座下方，同时使安装在全反镜外框横向部的右端的挡光片下落至挡住第二槽型光开关的凹槽的两个侧面之间的光路处，延时，激光器在控制电路板的控制下出光，该光经固定安装的第二 45度全反射镜反射后，再经固定安装的第一 45度全反射镜反射后射出；
3)在控制电路板的控制下，激光器不出光，延时后，向30度旋转部件供电,此时,机械臂顺时针旋转30度，使得与之相连的全反镜外框沿着导轨上升，从而将活动全反射镜移至底座上方，同时使安装在全反镜外框横向部的右端的挡光片上行至挡住第一槽型光开关的凹槽的两个侧面之间的光路处，延时，激光器在控制电路板的控制下出光，该光经固定安装的第二 45度全反射镜反射后，再经活动全反射镜反射后射出。与现有技术相比，本发明具有如下有益效果I、当装置上使用高精度抛光反射镜时，能够方便地把激光切换至不同出光口出光；当装置上使用一定透射率的透射镜时，能够以不同功率多光路同时出光。但该装置未见报道。2、稳定性强，减少了反射镜上下移动时给本装置带来的微振动，降低了反射激光时因振动造成光纤的破坏。3、可移植性强，能配合现有单光路激光器，改进成多光路输出。4、能够根据实际生产状况，进行有针对性的设计。5、操作容易，且简便。
下面结合附图，对本发明的具体实施方式
作详细说明。图I是可移动、30度反射镜装置的应用示意图。CN 102928955 A
说明书3/5页图2是可移动、30度反射镜装置的装置图。图3是可移动、30度反射镜装置的爆炸图。图中1. YAG固体激光器,2.可移动、30度反射镜装置,3.第一光纤I禹合头,4.第二光纤稱合头，5.第一 45度全反射镜,6.第一光纤,7.第二光纤,8.第二 45度全反射镜，9.活动全反射镜，10.全反镜外框，11.底座，12.导轨，13. 30度旋转部件，14.机械臂，15.第一槽型光开关，16.控制电路板，17.第二槽型光开关，18.挡光片，19.轴套，20.后面板，21.竖向部，22.横向部，23.横条，24.前面板，25.销轴，26.配重块，27.挡块。
具体实施例方式为了克服现有激光器分光装置的不足，即克服能量分光技术无法满足高功率输出的不足的问题，本实施例提供了一种图2所示的一种可移动、30度反射镜装置，如图I所示，通过在YAG固体激光器I输出光口附近放置该可移动、45度反射镜2、并配合固定不动的第一 45度全反射镜5、第二 45度全反射镜8、第一光纤稱合头3、第二光纤稱合头4、第一光纤6、第二光纤7,实现把原来的单光路输出系统变成多光路输出系统,并通过实时精确控制，使激光便捷、稳定、准确地在不同输出光口进行切换。由图I不难看出，可移动、30度反射镜装置2、固定的第一 45度全反射镜5、固定的第二 45度全反射镜8，三者处于同一水平线上。可移动、30度反射镜装置2、第二光纤稱合头4、第二光纤7处于同一直线上。可移动、30度反射镜装置2上的全反射镜9与固定的第一 45度全反射镜5、固定的第二 45度全反射镜8平行。第一光纤耦合头3与第一光纤6连接，第二光纤耦合头4与第二光纤7连接，分别形成不同的出光孔。由图2清晰可见，本实施例提供的可移动、30度反射镜，包括底座11、全反射镜9、固定该活动全反射镜9的全反镜外框10、挡光片18、控制电路板16、30度旋转部件13、机械臂14和导轨12，其中，30度旋转部件13安装在底座11的后面板20上、且置于底座11的右上端，导轨12设置在该底座11的左侧并沿纵向延伸的导轨凹槽内；全反镜外框10包括竖向部21和设置在该竖向部21下端的横向部22，该竖向部21设置在导轨12上并能沿该导轨12滑行，该横向部22的右侧设置有用于安装挡光片18的横条23，该挡光片18垂直设置在该横条23的右端部；活动全反射镜9设置在横向部22的左端部；控制电路16板设置在底座11的右侧下端处，其左侧面上自上而下设置有第一槽型光开关15和第二槽型光开关17，该第一槽型光开关15和第二槽型光开关17的凹槽与挡光片18正对，且该凹槽的两个侧壁延伸至该挡光片18的前、后两侧，以确保当该挡光片18插入该凹槽中时能隔断该凹槽的两个侧壁之间的光路；机械臂14设置在底座11的后面板24上，其右端与30度旋转部件13连接，以确保该30度旋转部件13能够带动该机械臂14转动，该机械臂14的左端与竖向部21的上端活动联接，以确保能带动全反镜外框10沿导轨12上下滑动。本实施例中涉及的30度旋转部件13是30度旋转磁铁，机械臂14通过销轴25与竖向部21的上端联接；机械臂14的右端设置有配重块26。导轨凹槽的下端设置有用以阻挡全反镜外框10向下继续滑动的挡块27。销轴25外设置有轴套19，机械臂14的左端通过该轴套19与销轴25联接。本实施例中涉及的挡光片18是铁片。涉及的活动全反射镜9是高精度抛光的全
6反射镜。全反镜外框10是金属框。一种可移动、30度反射镜的装置的控制方法，包括以下步骤1)在所述可移动、30度反射镜的装置中的控制电路板接收到控制信号后，首先检测第一槽型光开关或第二槽型光开关是否被挡光片挡住，如果是第一槽型光开关被挡住，则进至步骤2)，如果是第二槽型光开关被挡住，则进至步骤3)；
2)在控制电路板的控制下，激光器不出光，延时后，停止向30度旋转部件供电，此时，机械臂逆时针旋转30度，使得与之相连的全反镜外框沿着导轨下落，从而将活动全反射镜移至底座下方，同时使安装在全反镜外框横向部的右端的挡光片下落至挡住第二槽型光开关的凹槽的两个侧面之间的光路处，延时，激光器在控制电路板的控制下出光，该光经固定安装的第一 45度全反射镜反射后，再经固定安装的第二 45度全反射镜反射后射出；
3)在控制电路板的控制下，激光器不出光，延时后，向30度旋转部件供电,此时,机械臂顺时针旋转30度，使得与之相连的全反镜外框沿着导轨上升，从而将活动全反射镜移至底座上方，同时使安装在全反镜外框横向部的右端的挡光片上行至挡住第一槽型光开关的凹槽的两个侧面之间的光路处，延时，激光器在控制电路板的控制下出光，该光经固定安装的第二 45度全反射镜反射后，再经活动全反射镜反射后射出。具体工作原理如下所述
当本实施例提供的可移动、30度反射镜装置接收到信号，如果此时挡光片18挡住上面的第一槽型光开关15，即活动全反射镜9处于上方时，第一槽型光开关15识别挡光片18的位置，在控制电路板16的控制下，使YAG固体激光器I停止出光，延时一会，停止向30度旋转磁铁即30度旋转部件13供电，使其不工作，机械臂14以与30度旋转磁铁即30度旋转部件13连接处为轴，逆时针旋转30度，全反镜外框10在轴套19的制约下，被动地随着机械臂14向下摆动而顺着导轨12落下。伴随着嵌套在全反镜外框10中的活动全反射镜9被移至下方，以及连接在全反镜外框10的挡光片18下落，挡住下面的第二槽型光开关17，待其稳定后，YAG固体激光器I开始出光。此时激光被固定的第二 45度全反射镜5反射后，未被活动全反射镜9反射，而是被固定的第一 45度全反射镜5反射，最终反射至第一光纤率禹合头3,沿着第一光纤6出光。当可移动、30度反射镜装置接收到信号，如果此时挡光片18挡住下面的第二槽型光开关17，即活动全反射镜9处于下方时，第二槽型光开关17识别挡光片18的位置，在控制电路板16的控制下，使YAG固体激光器I停止出光，延时一会，向30度旋转磁铁即30旋转部件13供电，使其工作，机械臂14以与30度旋转磁铁即30旋转部件13连接处为轴，顺时针旋转30度，全反镜外框10在轴套19的制约下，被动地随着机械臂14向上摆动而顺着导轨12上升。伴随着嵌套在全反镜外框10中的活动全反射镜9被移至上方，以及连接在全反镜外框10的挡光片18上升，挡住上面的第一槽型光开关15，待稳定后，YAG固体激光器I开始出光，激光被固定的第二 45度全反射镜8反射后，被活动全反射镜9反射至第二光纤耦合头4，沿着第二光纤7出光。另外，上述活动全反射镜9可以换成其它透射率的透射镜，即可实现多个光路按不同功率同时出光。当透射镜被升起时，经固定的第二 45度全反射镜8反射的激光照射到透射镜上，经透射镜反射的激光被反射至第二光纤耦合头4，沿着第二光纤7出光；透射过透射镜的光，经固定的第一 45度全反射镜5反射至第一光纤耦合头3，沿着第一光纤6出光。这样便可实现多光路同时出光。当然，本装置反射镜的切换模式也不止一种，如反射镜的水平平移切换；反射镜的位置检测方式还可以采用反射式光耦等传感器作检测。这样的变换均落在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种可移动、30度反射镜的装置，其特征在于包括底座、活动全反射镜、固定该活动全反射镜的全反镜外框、挡光片、控制电路板、30度旋转部件、机械臂和导轨，所述30度旋转部件安装在所述底座的后面板上、且置于该底座的右上端，所述导轨设置在该底座的左侧并沿纵向延伸的导轨凹槽内；所述全反镜外框包括竖向部和设置在该竖向部下端的横向部，该竖向部设置在所述导轨上并能沿该导轨滑行，该横向部的右侧设置有用于安装所述挡光片的横条，该挡光片垂直设置在该横条的右端部；所述全反射镜设置在所述横向部的左端部；所述控制电路板设置在所述底座的右侧下端处，其左侧面上自上而下设置有第一槽型光开关和第二槽型光开关，该第一槽型光开关和第二槽型光开关的凹槽与所述挡光片正对，且该凹槽的两个侧壁延伸至该挡光片的前、后两侧，以确保当该挡光片插入该凹槽中时能隔断该凹槽的两个侧壁之间的光路；所述机械臂设置在所述底座的前面板上，其右端与所述30度旋转部件连接，以确保该30度旋转部件能够带动该机械臂转动,该机械臂的左端与所述竖向部的上端活动联接，以确保能带动所述全反镜外框沿所述导轨上下滑动。
2.如权利要求I所述的可移动、30度反射镜装置，其特征在于所述30度旋转部件是30度旋转磁铁。
3.如权利要求I所述的可移动、30度反射镜装置，其特征在于所述机械臂通过销轴与所述竖向部的上端联接。
4.如权利要求I所述的可移动、30度反射镜装置，其特征在于所述机械臂的右端设置有配重块。
5.如权利要求I所述的可移动、30度反射镜装置，其特征在于所述导轨凹槽的下端设置有用以阻挡所述全反镜外框向下继续滑动的挡块。
6.如权利要求I所述的可移动、30度反射镜装置，其特征在于所述挡光片是铁片。
7.如权利要求3所述的可移动、30度反射镜装置，其特征在于所述销轴外设置有轴套，所述机械臂的左端通过该轴套与所述销轴联接。
8.—种权利要求所述的可移动、30度反射镜的装置的控制方法，其特征在于，包括以下步骤1)在所述可移动、30度反射镜的装置中的控制电路板接收到控制信号后，首先检测第一槽型光开关或第二槽型光开关是否被挡光片挡住，如果是第一槽型光开关被挡住，则进至步骤2)，如果是第二槽型光开关被挡住，则进至步骤3)；2)在控制电路板的控制下，激光器不出光，延时后，停止向30度旋转部件供电，此时，机械臂逆时针旋转30度，使得与之相连的全反镜外框沿着导轨下落，从而将活动全反射镜移至底座下方，同时使安装在全反镜外框横向部的右端的挡光片下落至挡住第二槽型光开关的凹槽的两个侧面之间的光路处，延时，激光器在控制电路板的控制下出光，该光经固定安装的第二 45度全反射镜反射后，再经固定安装的第一 45度全反射镜反射后射出；3)在控制电路板的控制下，激光器不出光，延时后，向30度旋转部件供电,此时,机械臂顺时针旋转30度，使得与之相连的全反镜外框沿着导轨上升，从而将活动全反射镜移至底座上方，同时使安装在全反镜外框横向部的右端的挡光片上行至挡住第一槽型光开关的凹槽的两个侧面之间的光路处，延时，激光器在控制电路板的控制下出光，该光经固定安装的第二 45度全反射镜反射后，再经活动全反射镜反射后 射出。
全文摘要
本发明公开一种可移动、30度反射镜的装置，包括底座、活动全反射镜、固定该活动全反射镜的全反镜外框、挡光片、控制电路板、30度旋转部件、机械臂和导轨，30度旋转部件安装在底座的后面板上、且置于底座的右上端，导轨设置在该底座的左侧并沿纵向延伸的导轨凹槽内；当本装置接收到信号时，间接带动高精度抛光反射镜即活动全反射镜沿着导轨上下移动，满足灵活改变光路输出的要求，而且导轨大幅度增强本装置的稳定性，降低了反射激光时因振动造成的光纤的破坏。本发明可移植性强，能配合现有单光路激光器，改进成多光路输出，操作简单、便捷。
文档编号G02B7/198GK102928955SQ20121037819
公开日2013年2月13日 申请日期2012年10月8日 优先权日2012年10月8日
发明者张健, 张庆茂, 陈国 , 李泽曦, 吴锐欢, 郭亮, 刘颂豪 申请人:华南师范大学