一种异形光斑光栅衍射系统的制作方法

1.本实用新型涉及激光焊接技术领域，具体涉及一种异形光斑光栅衍射系统。


背景技术：

2.激光锡焊是利用高能量密度的激光束作为热源的一种高效精密焊接方法，在电子装联领域，特别是在高端电子装联领域中得到了广泛的应用。随着电路的集成度越来越高，零件尺寸越来越小，引脚间距也变得更小，以往的工具已经很难在细小的空间操作。由于激光锡焊具备热影响区小、热应力低、加热集中迅速、焊接精度和焊接效率高等优良特性，可以良好地解决上述问题，因而在电子装联领域展现出了其独特的优越性。
3.光学系统作为激光锡焊系统中至关重要的组成部分，其结构将对整个激光锡焊系统的产品性能及工作效率产生重大影响。然而，现有的光学系统往往只能产生圆形光斑，难以满足焊接异形焊盘或狭窄区域的需要。若采用圆形光斑焊接异形焊盘，则焊盘可能会因为受热不均匀而脱落，极大地影响了焊接效率与焊接精度。


技术实现要素：

4.本实用新型所要解决的技术问题是提供一种异形光斑光栅衍射系统，旨在解决上述技术问题。
5.本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：
6.一种异形光斑光栅衍射系统，包括初步整形装置和二次整形装置，所述初步整形装置竖直设置，其上端设有内外贯穿的用于连接激光器的光纤接口，下端设有内外贯穿的出口，且所述初步整形装置的一侧上设有内外贯穿的开口，激光由所述光纤接口射入，经所述初步整形装置一次整形后反射至所述开口处；所述二次整形装置固定安装在所述开口处，用于对一次整形后的激光进行二次整形，并反射回所述初步整形装置，二次整形后的激光经所述初步整形装置反射后由所述出口射出。
7.本实用新型的有益效果是：焊接时，激光器固定安装在光纤接口处，并发射激光；激光由光纤接口射入，经初步整形装置一次整形后反射至开口处；二次整形装置对一次整形后的激光进行二次整形，并反射回初步整形装置，二次整形后的激光经初步整形装置反射后由出口射出，以对加工件进行激光处理，实现激光的多次整形处理，以便获得异形光斑。本实用新型结构紧凑，可实现激光的多次整形，以便获得所需要的异形光斑，从而满足不同的生产需求，使用方便。
8.上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。
9.进一步，所述初步整形装置包括外壳，所述光纤接口和所述出口分别位于所述外壳的上端和下端，所述开口位于所述外壳的一侧。
10.采用上述进一步方案的有益效果是结构简单，通过外壳实现对各个部件的安装及保护。
11.进一步，所述初步整形装置还包括两个光学组合镜片，两个所述光学组合镜片上
下间隔分布在所述外壳内，且其一端与所述外壳固定连接，另一端分别向着二者之间倾斜延伸，并相互垂直；所述开口位于两个所述光学组合镜片另一端之间。
12.采用上述进一步方案的有益效果是结构简单，两个光学组合镜片分布合理，有效改变激光的线路，以便实现激光的多次整形。
13.进一步，还包括反射装置和光学调节装置，所述反射装置的顶部和底部分别设有内外贯穿的入口和射出口，且其一侧设有内外贯穿的通孔；所述初步整形装置固定安装在所述反射装置的顶部，且所述出口与所述入口连通，二次整形后的激光由所述入口射入所述反射装置内，经所述反射装置反射至所述通孔处；所述光学调节装置固定安装在所述通孔处，用于调节由所述反射装置反射的二次整形激光，并将调节后的激光送至所述反射装置，所述反射装置反射调节后的激光并由所述射出口射出。
14.采用上述进一步方案的有益效果是焊接过程中，反射装置将二次整形后的激光反射至光学调节装置，由光学调节装置进行调整，可以获得更准确的激光落点位置。
15.进一步，所述射出口处固定安装有环状的消色差装置。
16.采用上述进一步方案的有益效果是通过消色差装置消除两种或者多种不同波长的色差，此达到多光汇聚重合的目的，提高激光焊接的效果。
17.进一步，所述反射装置包括壳体，所述入口和射出口分别位于所述壳体的顶部和底部，所述通孔位于所述壳体的一侧。
18.采用上述进一步方案的有益效果是结构简单，设计合理，方便安装各个部件。
19.进一步，所述反射装置还包括两个反射镜片，两个所述反射镜片上下间隔在所述壳体内，且其一端与所述壳体固定连接，另一端分别向着二者之间倾斜延伸，并相互垂直；所述通孔位于两个所述反射镜片另一端的位置处。
20.采用上述进一步方案的有益效果是结构简单，两个反射镜片分布合理，有效改变激光的线路，以便实现调整，提高激光焊接的效果。
21.进一步，所述壳体上设有至少一个用于连接安装设备的安装孔。
22.采用上述进一步方案的有益效果是结构简单，设计合理，方便将整个设备安装在其他设备上，拆装方便，省时省力。
23.进一步，所述光学调节装置上固定安装有用于检测激光温度的温度检测件。
24.采用上述进一步方案的有益效果是可对焊点温度及焊接状态进行实时监测与检查，并将检测到的数据反馈给中央控制系统，根据所述中央控制系统传达的指令调节出射激光温度，实现温度控制。
25.进一步，所述温度检测件为温度传感器。
26.采用上述进一步方案的有益效果是结构简单，精确度高，监测精准。
附图说明
27.图1为本实用新型的整体结构示意图；
28.图2为本实用新型中初步整形装置的内部结构示意图；
29.图3为本实用新型中反射装置的内部结构示意图。
30.附图中，各标号所代表的部件列表如下：
31.1、二次整形装置，2、光纤接口，3、光学组合镜片，4、外壳，5、光学调节装置，6、消色
差装置，7、安装孔，8、反射镜片，9、壳体，10、温度检测件。
具体实施方式
32.以下结合附图及具体实施例对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。
33.如图1至图3所示，本实用新型提供一种异形光斑光栅衍射系统，包括初步整形装置和二次整形装置1，初步整形装置竖直设置，其上端设有内外贯穿的用于连接激光器的光纤接口2，下端设有内外贯穿的出口，且初步整形装置的一侧上设有内外贯穿的开口，激光由光纤接口2射入，经初步整形装置一次整形后反射至开口处；二次整形装置1通过螺栓固定安装在开口处，用于对一次整形后的激光进行二次整形，并反射回初步整形装置，二次整形后的激光经初步整形装置反射后由出口射出。焊接时，激光器通过螺栓固定安装在光纤接口2处，并发射激光；激光由光纤接口2射入，经初步整形装置一次整形后反射至开口处；二次整形装置1对一次整形后的激光进行二次整形，并反射回初步整形装置，二次整形后的激光经初步整形装置反射后由出口射出，以对加工件进行激光处理，实现激光的多次整形处理，以便获得异形光斑。本实用新型结构紧凑，可实现激光的多次整形，以便获得所需要的异形光斑，从而满足不同的生产需求，使用方便。
34.上述二次整形装置1为光栅系统，可以是不同性质类型的光栅片，也可以是组合光栅片，使得通过光栅的光得到所需要的第二次不同的光学形态。
35.另外，上述光栅系统采用现有技术，其具体结构及原理在此不再进行赘述。
36.实施例1
37.在上述结构的基础上，本实施例中，初步整形装置包括外壳4，光纤接口2和出口分别位于外壳4的上端和下端，开口位于外壳的一侧。该方案结构简单，通过外壳实现对各个部件的安装及两个光学组合镜片3的保护。
38.实施例2
39.在实施例一的基础上，本实施例中，初步整形装置还包括两个光学组合镜片3，两个光学组合镜片3通过本领域技术人员所能想到的方式上下间隔分布在外壳4内，且其一端与外壳4固定连接(螺栓或焊接)，另一端分别向着二者之间倾斜延伸，并相互垂直；开口位于两个光学组合镜片3另一端的位置处。该方案结构简单，两个光学组合镜片3分布合理，有效改变激光的线路，以便实现激光的多次整形。
40.上述外壳4优选为筒状壳体。
41.实施例3
42.在上述结构的基础上，本实施例还包括反射装置和光学调节装置5，反射装置的顶部和底部分别设有内外贯穿的入口和射出口，且其一侧设有内外贯穿的通孔；初步整形装置通过螺栓固定安装在反射装置的顶部，且出口与入口连通，二次整形后的激光由所述入口射入反射装置内，经反射装置反射至通孔处；光学调节装置5通过螺栓固定安装在通孔处，用于调节由反射装置反射的二次整形激光，并将调节后的激光送至反射装置，反射装置反射调节后的激光并由射出口射出。焊接过程中，反射装置将二次整形后的激光反射至光学调节装置5，由光学调节装置5进行调整，可以获得更准确的激光落点位置。
43.实施例4
44.在实施例三的基础上，本实施例中，射出口处通过螺栓固定安装有环状的消色差装置6。焊接时，通过消色差装置6消除两种或者多种不同波长的色差，此达到多光汇聚重合的目的，提高激光焊接的效果。
45.上述消色差装置6为消色差镜片组，消色差镜片组采用现有技术，其具体结构及原理在此不再进行赘述；消色差镜片组是利用火石玻璃和冕牌玻璃以及其他镜片的组合来消除两种或者多种不同波长的色差，以此达到多光汇聚重合的目的。
46.实施例5
47.在实施例三的基础上，本实施例中，反射装置包括壳体9，入口和射出口分别位于壳体9的顶部和底部，通孔位于壳体9的一侧，结构简单，设计合理，方便安装两个反射镜片。
48.上述壳体9优选为长方体形壳体。
49.实施例6
50.在实施例五的基础上，本实施例中，反射装置还包括两个反射镜片8，两个反射镜片8上下间隔分布在壳体9内，且其一端与壳体9固定连接(焊接或螺栓连接)，另一端分别向着二者之间倾斜延伸，并相互垂直；通孔位于两个反射镜片8另一端的位置处。该方案结构简单，两个反射镜片8分布合理，有效改变激光的线路，以便实现调整，提高激光焊接的效果。
51.实施例7
52.在实施例五的基础上，本实施例中，壳体9上设有至少一个用于连接安装设备的安装孔7，结构简单，设计合理，方便将整个设备安装在其他设备上，拆装方便，省时省力。
53.优选地，上述安装孔7的数量可以为一个，也可以为多个，优选多个，增加安装的稳定性；
54.另外，上述安装孔7优选螺孔。
55.实施例8
56.在实施例三的基础上，本实施例中，光学调节装置5上通过螺栓固定安装有用于检测激光温度的温度检测件10。焊接时，温度检测件10可对焊点温度及焊接状态进行实时监测与检查，并将检测到的数据反馈给中央控制系统，根据所述中央控制系统传达的指令调节出射激光温度，实现温度控制。
57.应用时，上述温度检测件10和激光器分别通过线路或无线连接的方式与中央控制系统连接；监测过程中，温度检测件10将对应的温度信号发送给中央控制系统，中央控制系统接收对应的温度信号并对比分析，当温度超过设定阈值(根据需求设计)时，通过中央控制系统调整激光器发射激光的功率，以调节激光的温度，保证加工件焊接的质量。
58.优选地，本实施例中，温度检测件10为温度传感器，结构简单，精确度高，监测精准。
59.本实用新型的工作原理如下：
60.焊接时，激光器通过螺栓固定安装在光纤接口2处，并发射激光；激光由光纤接口2射入，经初步整形装置一次整形后反射至开口处；二次整形装置1对一次整形后的激光进行二次整形，并反射至初步整形装置，二次整形后的激光经初步整形装置反射后由出口射出；
61.反射装置将二次整形后的激光反射至光学调节装置5，由光学调节装置5进行调整，将调节后的激光送至反射装置，反射装置反射调节后的激光并由射出口射出；由射出口
射出的激光经消色差装置6消除两种或者多种不同波长的色差，然后对加工件进行激光焊接；
62.激光焊接的过程中，通过温度检测件10实时监测激光的温度，并将对应的温度信号发送给中央控制系统，中央控制系统接收对应的温度信号并对比分析，当温度超过设定阈值(根据需求设计)时，通过中央控制系统调整激光器发射激光的功率，以调节激光的温度，保证加工件焊接的质量。
63.需要说明的是，本实用新型所涉及到的各个电子部件均采用现有技术，并且上述各个部件与中央控制系统电连接，中央控制系统与各个部件之间的控制电路为现有技术。
64.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。