本發明涉及金屬增材制造，具體為一種激光振鏡點環復合光斑無級切換裝置及切換方法。
背景技術：
1、激光粉末床熔融（lpbf）是目前金屬增材制造的主要工藝之一，廣泛應用于航空航天、醫療器械、汽車制造等領域。傳統的lpbf設備中光斑模式切換多采用機械式的簡易doe切換架，其切換速度慢、精度低，無法實現打印過程中的動態調控。另一方面，傳統設備中光斑尺寸多為固定值，需要更換光學元件才能調整，操作繁瑣、精度低，無法根據打印層厚、材料特性進行適應性調節；同時，傳統設備缺乏對點環光斑功率密度比的精細化調控能力，難以滿足梯度能量加熱需求，自動化程度低，難以與智能制造系統對接。
2、因此，亟需一種集成化、可動態調控的光束整形與調控結構，以提升lpbf設備的成型質量與工藝適應性。
技術實現思路
1、本發明的目的在于提供一種激光振鏡點環復合光斑無級切換裝置及切換方法，以至少部分地解決上述背景技術中提及的技術問題。
2、為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：
3、本發明第一方面提供一種激光振鏡點環復合光斑無級切換裝置，包括總控模塊以及沿光路依次設置的激光發生單元、電動變焦準直模塊、點環光斑無級調節模塊、掃描單元和成型單元；所述電動變焦準直模塊的輸入端與所述激光發生單元光路連接，其輸出端與所述點環光斑無級調節模塊的輸入端光路連接，所述點環光斑無級調節模塊的輸出端與所述掃描單元光路連接；所述總控模塊分別與所述激光發生單元、電動變焦準直模塊、點環光斑無級調節模塊、掃描單元及成型單元電氣連接。
4、在一種優選的實施方案中，所述激光發生單元包括光纖激光器，所述光纖激光器的輸出端設有qbh光纖接口，用于與電動變焦準直模塊的輸入端插接配合。
5、在一種優選的實施方案中，所述電動變焦準直模塊包括用于電動調節焦距的電動變焦準直器，所述電動變焦準直模塊設有與所述總控模塊連接的rs422/485通信接口。
6、在一種優選的實施方案中，所述點環光斑無級調節模塊包括點環光斑無級調節器，所述點環光斑無級調節模塊設有與所述總控模塊連接的tcp/ip通信接口。
7、在一種優選的實施方案中，所述點環光斑無級調節器的殼體底部設有標準化安裝接口。
8、在一種優選的實施方案中，所述標準化安裝接口包括定位銷孔和螺紋連接孔；所述定位銷孔設置為兩個，兩定位銷孔中心沿同一分度圓布置；所述螺紋連接孔設置為四個，均勻分布于所述殼體底部的四角位置。
9、在一種優選的實施方案中，所述掃描單元包括二維掃描振鏡和場鏡；所述二維掃描振鏡設有入射窗口和出射窗口，所述入射窗口與所述點環光斑無級調節模塊的輸出端正對設置，所述場鏡設置于所述出射窗口的正下方。
10、在一種優選的實施方案中，所述電動變焦準直模塊的輸入端和輸出端分別設有保護窗口。
11、在一種優選的實施方案中，所述保護窗口采用彈性浮動安裝結構，用于隔離所述電動變焦準直模塊運動時產生的應力。
12、本發明第二方面提供一種激光振鏡點環復合光斑無級切換方法，采用以上方案所述的激光振鏡點環復合光斑無級切換裝置，包括以下步驟：
13、打印零件輪廓區域，所述總控模塊控制所述點環光斑無級調節模塊切換至純高斯光斑模式，并控制所述電動變焦準直模塊調節焦距以得到第一聚焦光斑尺寸，激光經準直后入射至掃描單元實現零件輪廓的掃描熔化；
14、打印零件填充區域，所述總控模塊控制所述點環光斑無級調節模塊切換至純環形光斑模式，并調節點環功率密度比，同時控制所述電動變焦準直模塊調節焦距以得到第二聚焦光斑尺寸，激光經準直后入射至掃描單元實現金屬粉末的梯度能量加熱；
15、所述總控模塊根據切片路徑的實時變化，進行光斑模式、點環功率密度比和光斑尺寸的無級調控，實現連續性打印。
16、與現有技術相比，本發明的有益效果是：
17、本發明所提供的激光振鏡點環復合光斑無級切換裝置以及切換方法通過將電動變焦準直模塊與點環光斑無級調節模塊集成于?lpbf?設備的?“激光發生單元-振鏡”?光路之間，無需重構設備整體架構，實現高斯/環形光斑的無級電動切換、點環功率密度比精準調控與輸出光斑尺寸的電動無級調節，大幅提升?lpbf?設備的打印靈活性、成型精度與工藝適配性。
1.一種激光振鏡點環復合光斑無級切換裝置，其特征在于，包括總控模塊以及沿光路依次設置的激光發生單元、電動變焦準直模塊、點環光斑無級調節模塊、掃描單元和成型單元；
2.根據權利要求1所述的激光振鏡點環復合光斑無級切換裝置，其特征在于，所述激光發生單元包括光纖激光器，所述光纖激光器的輸出端設有qbh光纖接口，用于與電動變焦準直模塊的輸入端插接配合。
3.根據權利要求1所述的激光振鏡點環復合光斑無級切換裝置，其特征在于，所述電動變焦準直模塊包括用于電動調節焦距的電動變焦準直器，所述電動變焦準直模塊設有與所述總控模塊連接的rs422/485通信接口。
4.根據權利要求1所述的激光振鏡點環復合光斑無級切換裝置，其特征在于，所述點環光斑無級調節模塊包括點環光斑無級調節器，所述點環光斑無級調節模塊設有與所述總控模塊連接的tcp/ip通信接口。
5.根據權利要求4所述的激光振鏡點環復合光斑無級切換裝置，其特征在于，所述點環光斑無級調節器的殼體底部設有標準化安裝接口。
6.根據權利要求5所述的激光振鏡點環復合光斑無級切換裝置，其特征在于，所述標準化安裝接口包括定位銷孔和螺紋連接孔；所述定位銷孔設置為兩個，兩定位銷孔中心沿同一分度圓布置；所述螺紋連接孔設置為四個，均勻分布于所述殼體底部的四角位置。
7.根據權利要求1所述的激光振鏡點環復合光斑無級切換裝置，其特征在于，所述掃描單元包括二維掃描振鏡和場鏡；所述二維掃描振鏡設有入射窗口和出射窗口，所述入射窗口與所述點環光斑無級調節模塊的輸出端正對設置，所述場鏡設置于所述出射窗口的正下方。
8.根據權利要求1所述的激光振鏡點環復合光斑無級切換裝置，其特征在于，所述電動變焦準直模塊的輸入端和輸出端分別設有保護窗口。
9.根據權利要求8所述的激光振鏡點環復合光斑無級切換裝置，其特征在于，所述保護窗口采用彈性浮動安裝結構，用于隔離所述電動變焦準直模塊運動時產生的應力。
10.一種激光振鏡點環復合光斑無級切換方法，其特征在于，采用權利要求1-9任一項所述的激光振鏡點環復合光斑無級切換裝置，包括以下步驟：