(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210942066.7 (22)申请日 2022.08.05 (71)申请人 中国科学院宁波材 料技术与工程研 究所 地址 315201 浙江省宁波市镇海区庄市大 道519号 (72)发明人 陈晓晓　易承诺　陈涛　张文武　 (74)专利代理 机构 南京利丰知识产权代理事务 所(特殊普通 合伙) 32256 专利代理师 赵世发 (51)Int.Cl. B23K 26/08(2014.01) B23K 26/082(2014.01) B23K 26/06(2014.01) B23K 26/70(2014.01)B23K 26/352(2014.01) (54)发明名称 旋转式选区表面处理激光加工系统及加工 方法 (57)摘要 本发明公开了一种旋转式选区表面处理激 光加工系统及加工方法。 所述旋转式选区表面处 理激光加工系统包括旋转式激光加工模块、 机器 视觉检测模块、 运动辅助模块、 振动模块和控制 单元， 所述控制单元与所述旋转式激光加工模 块、 运动辅助模块、 振动模块及机器视觉检测模 块连接。 本发 明实施例提供的一种旋转式选区表 面处理激光加工系统及加工方法， 采用经光场调 制处理的调剂光斑(如线光斑)实现光斑内能量 强度均匀分布， 同时进行高速扫描， 可进一步结 合高速旋转运动， 实现旋转式振镜高速扫描加 工， 单次扫描可以覆盖较大面积， 可显著提高材 料去除效率。 权利要求书2页 说明书9页 附图7页 CN 115229334 A 2022.10.25 CN 115229334 A 1.一种旋转式选区表面处 理激光加工系统， 其特 征在于包括： 旋转式激光加工模块， 至少用于以由激光光束旋转形成的旋转式激光光斑对工件进行 激光加工； 机器视觉检测模块， 至少用于识别工件的加工面的典型特征， 以形成用于驱使所述旋 转式激光加工模块对所述典型 特征进行加工的驱动数据； 运动辅助模块， 至少用于驱使所述旋转式激光光斑与所述工件沿一三维坐标系的x、 y、 z轴中的至少一 者产生相对运动； 振动模块， 至少用于驱使所述工件与所述旋转式激光光斑沿所述三维坐标系内的xy平 面方向产生相对 振动； 控制单元， 至少与所述旋转式激光加工模块、 运动辅助模块、 振动模块及机器视觉检测 模块连接， 并至少用于调控所述激光扫描加工模块、 旋转式激光加工模块、 运动辅助模块、 振动模块及机器视 觉检测模块的工作状态。 2.根据权利要求1所述的旋转式选区表面处理激光加工系统， 其特征在于： 所述旋转式 激光光斑能够绕自身轴线旋转。 3.根据权利要求1所述的旋转式选区表面处理激光加工系统， 其特征在于： 所述旋转式 激光加工模块包括激光光源、 依次设置在所述激光光源提供的激光光束的光路上的激光扩 束器、 光束整形器、 激光反射镜、 扫描振镜和聚焦透镜， 以及， 第一驱动机构， 所述第一驱动 机构与所述光束整形器传动连接， 并用于驱使所述光束整形器绕自身轴线旋转， 由所述光 束整形器调制形成的整形光斑能够 在工件表面绕自身轴线旋转； 或者， 所述旋转式激光加工模块包括激光光源、 依次设置在所述激光光源提供的激光 光束的光路上的激光扩束器、 分光元件和激光反射镜， 以及， 第一驱动机构， 所述第一驱动 机构与所述分光元件传动连接， 并用于驱使所述分光元件绕自身轴线旋转， 由所述分光元 件调制形成的多个激光 光斑能够 在工件表面绕一旋转轴线旋转。 4.根据权利要求1所述的旋转式选区表面处理激光加工系统， 其特征在于： 所述运动辅 助模块包括第二驱动机构， 所述第二驱动机构与旋转式激光加工模块或者工件传动配合， 并用于驱使所述旋转式激光加工模块或者工件沿所述 三维坐标系的x轴运动； 和/或， 所述运动辅助模块还包括第 三驱动机构， 所述第 三驱动机构与旋转式激光加工 模块或者工件传动配合， 并用于驱使 所述旋转式激光加工模块或者工件沿所述三 维坐标系 的y轴运动； 和/或， 所述运动辅助模块还包括第四驱动机构， 所述第四驱动机构与旋转式激光加工 模块或者工件传动配合， 并用于驱使 所述旋转式激光加工模块或者工件沿所述三 维坐标系 的z轴运动。 5.根据权利要求1或4所述的旋转式选区表面处理激光加工系统， 其特征在于： 所述运 动辅助模块还用于驱使所述工件绕至少一旋转轴线旋转； 优选的， 所述运动辅助模块还包括第五驱动机构， 所述第五驱动机构与所述工件传动 配合， 并用于驱使所述工件绕所述 三维坐标系的z轴旋转。 6.根据权利要求1所述的旋转式选区表面处理激光加工系统， 其特征在于： 所述振动模 块包括振动发生机构， 所述振动发生机构用于驱使所述旋转式激光加工模块或者工件沿所 述三维坐标系的xy平面内振动。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115229334 A 27.根据权利要求1所述的旋转式选区表面处理激光加工系统， 其特征在于： 所述机器视 觉检测模块包括C CD相机和/或光场成像相机 。 8.根据权利要求1所述的旋转式选区表面处理激光加工系统， 其特征在于， 还包括气体 辅助模块， 所述气体辅助模块至少用于提供选定气体， 并使所述选定气体接触或覆盖所述 工件的加工区域。 9.一种旋转式选区表面处 理激光加工方法， 其特 征在于包括： 提供权利要求1 ‑8中任一项所述的旋转式选区表面处 理激光加工系统； 以旋转式激光加工模块 提供的旋转式激光 光斑对工件的加工面进行激光加工； 以机器视觉检测模块识别经过所述激光加工后的工件的加工面的典型特征， 从而形成 用于驱使所述旋转式激光加工模块对所述典型 特征进行加工的驱动数据； 基于所述驱动数据使所述旋转式激光加工模块对所述典型特征进行加工， 直至获得所 需的工件加工质量。 10.根据权利要求9所述的旋转式选区表面处 理激光加工方法， 其特 征在于， 还 包括： 在以旋转式激光光斑对工件的加工面进行激光加工过程中， 使所述旋转式激光光斑绕 自身轴线旋转或绕一旋转轴线旋转； 和/或， 所述的旋转式选区表面处理激光加工方法还包括： 以运动辅助模块驱使所述旋 转式激光 光斑与所述工件沿一 三维坐标系的x、 y、 z轴中的至少一 者产生相对运动； 和/或， 所述的旋转式选区表面处理激光加工方法还包括： 以运动辅助模块驱使所述工 件绕所述 三维坐标系的z轴旋转； 和/或， 所述的旋转式选区表面处理激光加工方法还包括： 以振动模块驱使所述工件与 所述旋转式激光 光斑沿所述 三维坐标系内的xy平面方向产生相对 振动； 和/或， 所述的旋转式选区表面处理激光加工方法还包括： 以气体辅助模块提供选定气 体， 并使所述选 定气体接触或覆盖所述工件的加工区域。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115229334 A 3