镜像对称布置的模块化偏转单元的制作方法

技术特征：
1.一种偏转模块，包括：第一偏转单元(10a)，包括第一扫描装置(12a)，所述第一扫描装置(12a)配置成用于在第一工作场(40a)上方扫描第一工作光束(50a)，其中，所述第一扫描装置(12a)包括：第一可动镜(12a-1)，用于通过绕第一轴(z)倾斜而在第一方向(x)上扫描所述第一工作光束(50a)；以及第二可动镜(12a-2)，用于通过绕第二轴(x)倾斜而在第二方向(y)上扫描所述第一工作光束(50a)；第二偏转单元(10b)，包括第二扫描装置(12b)，所述第二扫描装置(12b)配置成用于在第二工作场(40b)上方扫描第二工作光束(50b)，其中，所述第二扫描装置(12b)包括：第一可动镜(12b-1)，用于通过绕第三轴(z)倾斜而在所述第一方向(x)上扫描所述第二工作光束(50b)；以及第二可动镜(12b-2)，用于通过绕第四轴(z)倾斜而在所述第二方向(y)上扫描所述第二工作光束(50b)；其中，所述第一扫描装置(12a)的所述第二可动镜(12a-2)和所述第二扫描装置(12b)的所述第二可动镜(12b-2)相对于彼此以及相对于镜像对称的公共平面(m)镜像对称地布置，其中，所述第二轴与所述第四轴对准；以及其中，所述第一工作场(40a)和所述第二工作场(40b)在公共重叠区域(42)中重叠。2.根据权利要求1所述的偏转模块，其中，所述第一扫描装置(12a)还包括第一振镜电机(14a-2)，所述第一振镜电机(14a-2)用于倾斜所述第一扫描装置(12a)的所述第二可动镜(12a-2)；其中，所述第二扫描装置(12b)还包括第二振镜电机(14b-2)，所述第二振镜电机(14b-2)用于倾斜所述第二扫描装置(12b)的所述第二可动镜(12b-2)；以及其中，所述第一振镜电机(14a-2)和所述第二振镜电机(14b-2)相对于所述镜像对称的公共平面(m)布置在对应的第二可动镜的相对侧上，使得所述第一振镜电机(14a-2)和所述第二振镜电机(14b-2)相对于彼此以及相对于所述镜像对称的公共平面(m)镜像对称地布置。3.根据权利要求1或2所述的偏转模块，其中，所述第一工作光束(50a)入射到所述第一扫描装置(12a)上，从而在垂直于所述镜像对称的公共平面(m)的第一入射方向(x)上传播，并且其中，所述第二工作光束(50b)入射到所述第二扫描装置(12b)上，从而在垂直于所述镜像对称的公共平面(m)的第二入射方向(x)上传播，其中，所述第一入射方向与所述第二入射方向对准且相反。4.根据前述权利要求中任一项所述的偏转模块，其中，所述第一偏转单元(10a)和所述第二偏转单元(10b)相对于所述镜像对称的公共平面(m)镜像对称地布置，使得所述第一工作光束(50a)在由所述第一扫描装置(12a)扫描之前的光束路径和所述第二工作光束(50b)在由所述第二扫描装置(12b)扫描之前的光束路径相对于彼此以及相对于所述镜像对称的公共平面(m)镜像对称。5.根据前述权利要求中任一项所述的偏转单元，其中，所述第一工作光束(50a)在由所述第一扫描装置(12a)扫描之前的光束路径与所述第二工作光束(50b)在由所述第一扫描装置(12a)扫描之前的光束路径在垂直于所述镜像对称的公共平面(m)的方向上对准。
6.根据前述权利要求中任一项所述的偏转模块，其中，所述第一扫描装置(12a)的所述第二可动镜(12a-2)与所述第二扫描装置(12b)的所述第二可动镜(12b-2)之间的分隔(d)对应于所述第一扫描装置(12a)的所述第二可动镜的和/或所述第二扫描装置(12b)的所述第二可动镜的直径(d1、d2)的不大于1/3，优选地不大于其1/4，更优选地不大于其1/5或1/6。7.根据前述权利要求中任一项所述的偏转模块，其中，所述第一扫描装置(12a)的所述第二可动镜(12a-2)的光学中心与所述第二扫描装置(12b)的所述第二可动镜(12b-2)的光学中心之间的距离(d
oc
)对应于所述第一扫描装置(12a)的所述第一可动镜的和/或所述第二扫描装置(12b)的所述第一可动镜的孔径的不大于4倍，优选地不大于3倍，更优选地不大于2.5或2倍。8.根据权利要求7所述的偏转模块，其中，所述第一工作光束(50a)入射到具有第一1/e2光束直径的所述第一扫描装置(12a)上，并且其中，所述第二工作光束(50b)入射到具有第二1/e2光束直径的所述第二扫描装置(12b)上，其中所述第二光束直径优选等于所述第一光束直径，其中，所述第一扫描装置(12a)的所述第一可动镜的和/或所述第二扫描装置(12b)的所述第一可动镜的孔径分别对应于所述第一1/e2光束直径或所述第二1/e2光束直径的至少1.1倍，优选地至少1.3倍，更优选地至少1.5倍。9.根据前述权利要求中任一项所述的偏转模块，其中，所述第一扫描装置(12a)的所述第二可动镜(12a-2)的光学中心与所述第二扫描装置(12b)的所述第二可动镜(12b-2)的光学中心之间的距离(d
oc
)不大于120mm，优选地不大于80mm，更优选地不大于60mm。10.根据前述权利要求中任一项所述的偏转模块，其中，所述第一工作场和所述第二工作场在平行于所述镜像对称的公共平面的方向上彼此对准，并且其中，所述公共重叠区域(42)在垂直于所述镜像对称的公共平面的重叠方向上具有延伸部，所述公共重叠区域的延伸部对应于在所述重叠方向上由所述第一工作场和/或所述第二工作场覆盖的延伸部的至少75％，优选地至少80％，更优选地至少90％。11.根据前述权利要求中任一项所述的偏转模块，其中，所述第一扫描装置(12a)的所述第二可动镜(12a-2)在所述第一扫描装置(12a)的所述第一可动镜(12a-1)之后沿着所述第一工作光束(50a)的光束路径朝向所述第一工作场(40a)布置，其中，所述第二扫描装置(12b)的所述第二可动镜(12b-2)在所述第二扫描装置(12b)的所述第一可动镜(12b-1)之后沿着所述第二工作光束(50b)的光束路径朝向所述第二工作场(40b)布置，以及其中，所述第一扫描装置(12a)的所述第二可动镜(12a-2)在所述第一工作场(40a)上方的高度(sr)和/或所述第二扫描装置(12b)的所述第二可动镜(12b-2)在所述第二工作场(40b)上方的高度(sr)不大于800mm，优选地不大于600mm，更优选地不大于400mm。12.根据前述权利要求中任一项所述的偏转模块，还包括壳体(60)，其中，所述第一偏转单元(10a)和所述第二偏转单元(10b)封闭在所述壳体(60)内，其中，所述壳体优选地是防尘和/或防水的。13.根据权利要求11所述的偏转模块，其中，所述壳体(60)包括第一透明窗(62a)和第二透明窗(62b)，所述第一透明窗(62a)配置成用于让所述第一工作光束(50a)通过，从所述
第一扫描装置(12a)传播到所述第一工作场(40a)，所述第二透明窗(62b)配置成用于让所述第二工作光束(50b)通过，从所述第二扫描装置(12b)传播到所述第二工作场(40b)，其中，所述第一透明窗(62a)和/或所述第二透明窗(62b)优选包括玻璃板。14.根据权利要求13所述的偏转模块，其中，所述第一透明窗(62a)和所述第二透明窗(62b)彼此相邻，和/或其中，所述第一透明窗(62a)和所述第二透明窗(62b)与所述壳体(60)的相同侧壁(63)相邻，和/或其中，所述第一透明窗(62a)和所述第二透明窗(62b)彼此集成。15.根据前述权利要求中任一项所述的偏转模块，其中，所述第一偏转单元(10a)和/或所述第二偏转单元(10b)还包括光学元件(16a；16b)，优选地为二向色镜和/或反射镜，用于分别至少部分地反射所述第一工作光束或所述第二工作光束(50b)的第一波长范围内的工作光，其中，对应的扫描装置(12a、12b)布置在相应工作场(40a、40b)与相应光学元件(16a、16b)之间的相应工作光束(50a、50b)的所述光束路径中，使得在相应光学元件(16a、16b)处反射的相应工作光束(50a、50b)传播到相应扫描装置(40a、40b)。16.根据权利要求15所述的偏转模块，其中，所述光学元件(16a、16b)还至少部分地透射第二波长范围内的检测光，其中，对应的偏转单元(10a、10b)优选地限定由从相应工作场(40a、40b)到相应检测装置(70a、70b)的所述第二波长范围内的检测光束(52a、52b)遵循的检测光束路径，其中，所述检测光束(52a、52b)优选地从相应工作场(40a、40b)传播到相应的检测窗，所述检测光束(52a、52b)由相应扫描装置(12a、12b)反射，并且由相应光学元件(16a、16b)透射。17.根据前述权利要求中任一项所述的偏转模块，其中，所述第一偏转单元(10a)和/或所述第二偏转单元(10b)还包括聚焦装置(20a、20b)，所述聚焦装置(20a、20b)用于聚焦、变焦和/或准直对应的工作光束(50a、50b)，其中，所述聚焦装置(20a、20b)具有可变焦距，其中，所述聚焦装置(20a、20b)优选地包括第一固定透镜(26a、26b)、第一可动透镜(24a、24b)和另一固定透镜或可动透镜(22a、22b)。18.一种模块化偏转系统(100)，包括根据前述权利要求中任一项所述的第一偏转模块(102)和根据前述权利要求中任一项所述的第二偏转模块(104)，其中，所述第一偏转模块(102)和所述第二偏转模块(104)能够相互附接；其中，当所述第一偏转模块(102)和所述第二偏转模块(104)彼此附接时，所述第一偏转模块(102)的所述公共重叠区域(42)与所述第二偏转模块(104)的所述公共重叠区域(42)重叠，从而形成公共重叠场(44)。19.根据权利要求18所述的模块化偏转系统，其中，当所述第一偏转模块(102)和所述第二偏转模块(104)相互附接时，所述第一偏转模块(102)和所述第二偏转模块(104)相对于彼此镜像对称。20.根据权利要求18或19所述的模块化偏转系统，其中，所述第一偏转模块(102)的所述第一扫描装置(12a)的所述第二可动镜(12a-2)的光学中心与所述第二偏转模块(104)的第一扫描装置(12c)或第二扫描装置(12d)的第二可动镜(12c-2、12d-2)的光学中心之间的距离(d')对应于所述第一偏转模块(102)的所述第一扫描装置(12a)的所述第一可动镜(12a-1)的孔径的不大于4倍，优选不大于3倍，更优选不大于2.5或2倍。21.根据权利要求18至20中任一项所述的模块化偏转系统，其中，所述第一偏转模块
(102)的所述第一扫描装置(12a)的所述第二可动镜(12a-2)的光学中心与所述第二偏转模块(104)的所述第一扫描装置(12c)或所述第二扫描装置(12d)的所述第二可动镜(12c-2、12d-2)的光学中心之间的距离(d'
oc
)不大于120mm，优选不大于80mm，更优选不大于60mm。22.根据权利要求19至21中任一项所述的模块化偏转系统，其中，所述第一偏转模块(102)包括第一壳体(60a)，其中，所述第一偏转模块(102)的所述第一偏转单元(10a)和所述第二偏转单元(10b)封闭在所述第一壳体(60a)内，其中，所述第一壳体(60a)优选地是防尘和/或防水的；以及其中，所述第二偏转模块(104)包括第二壳体(60b)，其中，所述第二偏转模块(104)的所述第一偏转单元(10a)和所述第二偏转单元(10b)封闭在所述第二壳体(60b)内，其中，所述第二壳体(60b)优选地是防尘和/或防水的；其中，当所述第一偏转模块(102)和所述第二偏转模块(104)彼此附接时，所述第一壳体(60a)和所述第二壳体(60b)能够以所述第一壳体(60a)和所述第二壳体(60b)彼此相邻布置的方式相互附接。23.根据权利要求22所述的模块化偏转系统，其中，所述第一壳体(60a)包括第一透明窗(62a)和第二透明窗(62b)，对应的第一工作光束(50a)通过所述第一透明窗(62a)从所述第一偏转模块(102)的所述第一扫描装置(12a)传播到对应的第一工作场(40a)，对应的第二工作光束(50b)通过所述第二透明窗(62b)从所述第一偏转模块(102)的所述第二扫描装置(12b)传播到对应的第二工作场(40b)，其中，所述第二壳体(60b)包括第三透明窗(62c)和第四透明窗(62d)，对应的第一工作光束(50c)通过所述第三透明窗(62c)从所述第二偏转模块(104)的第一扫描装置(12c)传播到对应的第一工作场(40c)，对应的第二工作光束(50d)通过所述第四透明窗(62d)从所述第二偏转模块(104)的第二扫描装置(12d)传播到对应的第二工作场(40d)，其中，当所述第一偏转模块和所述第二偏转模块彼此附接时，所述第一透明窗(62a)、所述第二透明窗(62b)、所述第三透明窗(62c)和/或所述第四透明窗(62d)彼此相邻。24.根据权利要求18至23中任一项所述的模块化偏转系统，其中，所述第一偏转模块(102)的所述第一工作场(40a)和所述第二工作场(40b)在第一重叠方向上彼此对准，并且所述第二偏转模块(104)的所述第一工作场(40a)和所述第二工作场(40b)在所述第一重叠方向上彼此对准，其中，所述第一重叠方向优选地平行于所述第一偏转模块(102)和所述第二偏转模块(104)的所述镜像对称的公共平面，其中，所述第一偏转模块(102)的所述第一工作场(40a)在垂直于所述第一重叠方向的第二重叠方向上，与所述第二偏转模块(104)的第一工作场(40c)和第二工作场(40d)中的一个对准，并且所述第一偏转模块(102)的所述第二工作场(40b)在所述第二重叠方向上与所述第二偏转模块(104)的所述第一工作场(40c)和所述第二工作场(40d)中的另一个对准，其中，在所述第一重叠方向和所述第二重叠方向中的每个上，所述公共重叠场(44)具有延伸部，所述公共重叠场(44)的延伸部对应于在相应的重叠方向上由所述第一偏转模块(102)和/或所述第二偏转模块(104)的第一工作场和/或第二工作场(40a、40b、40c、40d)覆盖的延伸部的至少75％，优选地至少80％，更优选地至少90％。25.一种使用根据权利要求1至17中任一项所述的偏转模块或根据权利要求18至24中任一项的模块化偏转系统激光加工工件的方法，其中，所述方法包括：
‑
通过由第一偏转单元(10a)偏转的第一工作光束(50a)，激光加工(202)所述工件，其中，所述第一工作光束(50a)具有第一功率密度(p1)；以及-通过由第二偏转单元(10b)偏转的第二工作光束(50b)，激光加工(204)所述工件，其中，所述第二工作光束(50b)具有比所述第一功率密度(p1)高的第二功率密度(p2)，所述第二功率密度优选比所述第一功率密度(p1)高至少1.5倍。26.根据权利要求25所述的方法，其中，至少在所述公共重叠区域(42)的子区域中，在由所述第二工作光束(50b)进行激光加工之前，由所述第一工作光束(50a)对所述工件进行激光加工。27.根据权利要求25或26所述的方法，其中，至少在所述公共重叠区域(42)的子区域中，在由所述第二工作光束(50b)进行激光加工之后，由所述第一工作光束(50a)对所述工件进行激光加工。28.根据权利要求25至27中任一项所述的方法，其中，所述第一工作光束和所述第二工作光束具有相同的光束功率，并且其中，所述第一工作光束的光点尺寸比所述第二工作光束大。29.根据权利要求25至28中任一项所述的方法，其中，所述第一工作光束和所述第二工作光束具有相同的光点尺寸，并且其中，所述第一工作光束的光束功率比所述第二工作光束小。

技术总结
本发明涉及包括第一偏转单元(10a)和第二偏转单元(10b)的偏转模块，第一偏转单元(10a)包括用于在第一工作场(40a)上方扫描第一工作光束(50a)的第一扫描装置(12a)，第二偏转单元(10b)包括用于在第二工作场(40b)上方扫描第二工作光束(50b)的第二扫描装置(12b)。第一扫描装置(12a)的至少一个可动镜(12a-2)和第二扫描装置(12b)的至少一个可动镜(12b-2)相对于彼此镜像对称地布置。第一工作场(40a)和第二工作场(40b)在公共重叠区域(42)中重叠。二工作场(40b)在公共重叠区域(42)中重叠。二工作场(40b)在公共重叠区域(42)中重叠。


技术研发人员：雷诺
受保护的技术使用者：瑞莱斯有限公司
技术研发日：2021.04.19
技术公布日：2022/12/8