水龟虫科使用两轴振镜配合ftheta透镜进行激光扫描加工已经获得了广泛应用，但该方式的扫描幅面较小，无法满足大幅面加工的要求。前聚焦式振镜不需要使用ftheta透镜，能够在保持近衍射极限聚焦光斑下获得数倍于ftheta透镜的扫描范围。文章研究讨论了前聚焦式3轴振镜的调焦原理和在典型大幅面加工上的应用。 标签：3轴激光振镜；前聚焦式；调焦光学原理；大幅面加工应用
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引言
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河南省人民政府研究室激光扫描加工技术已经在工业领域获得了广泛的应用。振镜是扫描加工的主流实现途径。在消费电子、汽车零件、动力电池等行业中，使用激光振镜进行工件的远程标记、切割、焊接等已经成为行业标准解决方案，振镜加工具有非接触、柔性化，可任意编辑加工图形，硬件限制小等优点[1]。振镜加工不要求特别严格的工作环境，加工时也不产生废水废料，通常仅需抽尘集尘装置即可。振镜加工技术已经成为激光工业加工领域中的重要加工技术，随着振镜本身的种类和性能不断提高，越来越多的激光精密微细加工工艺得以开拓。
1 前聚焦式3轴振镜的优势
以聚焦方式划分，振镜加工可以分为使用ftheta透镜的后聚焦式加工和不使用ftheta透镜的前聚焦式加工两种。随着终端用户要求同时加工更多工件以进一步提升生产效率，或者开始加工更大尺寸的工件，目前的两轴振镜配合ftheta透镜的方式就遇到了瓶颈。由于ftheta透镜的加工幅面一般都在200mm以下，只有通过多个两轴振镜拼接加工才可以增大幅面，但这样会导致设备调试难度提高。由于存在拼缝，加工精度和长期稳定性也难以保证。
前聚焦式3轴振镜不需要ftheta透镜进行聚焦，因此扫描范围不受透镜最大视场角的限制，可以实现数倍于ftheta透镜的扫描范围，同时保持近衍射极限聚焦光斑。不同于ftheta透镜通过光学设计引入负场曲来获得一定尺寸范围的平坦焦平面，前聚焦式3轴振镜通过电机带动目镜沿着激光束传输方向前后运动，实时改变光束发散角实现调焦，补偿幅面内中心以外聚焦点的光程差，从而获得平坦的焦平面。因此前聚焦方式也叫动态聚焦[2]。
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