掃描振鏡雷射焊接系統
掃描振鏡是一種優良的矢量掃描器件，它是一種特殊的擺動電機，基本原理是通電線圈在磁場中產生力矩，但振鏡不能像普通電機一樣旋轉，只能偏轉，偏轉角與電流成正比，與電流計一樣，不同的是，鏡片取代了錶針。
圖1為掃描振鏡系統的結構示意圖，該系統主要由雷射器、擴束鏡、反射鏡、電機底座、振鏡電機、X和Y反射鏡、F-THETA聚焦鏡組等幾大部分組成，其中X、Y軸反射鏡反射鏡和F-THETA聚焦鏡為該系統最重要的組成部分。雷射束以脈衝或連續方式入射到振鏡上，兩個反射鏡可分別沿X、Y軸掃描，用計算機控制反射鏡的反射角度，實現雷射束的偏轉運動對待加工材料進行焊接。普通聚焦鏡的焦平面為一曲面，無法保證焊接的均勻性，而F-THETA鏡的焦平面為一平面，該鏡組具有平場聚焦的效果，能在雷射束的不同入射角方向（遠場與近場）上獲得平整焦平面的聚焦效果，故可以使掃描系統的焦平面與待加工的工件表面相重合，能夠保證焊接的均勻性。
圖1 掃描振鏡結構示意圖
小功率雷射掃描振鏡系統焊接應用
小功率雷射掃描振鏡焊接通常指使用1000W雷射功率以下的，以Nd-YAG脈衝雷射器或光纖雷射器作為焊接光源，掃描振鏡作為輸出裝置的雷射振鏡焊接系統；具有雷射光斑移動速度快（3000mm/s），定位精度高（0.001mm），焊接範圍大，無需水冷等特點，在IT、電池製造行業有大量應用，其中18650電池及其模組製造中應用最為廣泛，如圖2所示，包括：18650蓋帽防爆閥焊接、蓋帽鋁圈焊接、蓋帽-電芯極耳焊接，模組匯流片焊接等，幾乎18650電池製造的雷射焊接都會採用掃描振鏡雷射焊接系統。18650蓋帽-電芯極耳焊接通常是在自動化流水線上完成，工件流轉到振鏡焊接頭下時，夾具壓緊工件，振鏡高速完成焊接，焊接時間僅需不到1秒，大族雷射精密焊接事業部針對這些應用開發了ST300高速時間分光雷射焊接機，一臺ST300雷射器可以同時搭配到幾臺振鏡焊接系統上，工作時可由雷射器內高速振鏡擺動將每個脈衝雷射分配輸出到各個振鏡系統上，充分利用了雷射功率，如接到4臺振鏡系統上，1秒種可以完成4個以上的電池極耳焊接。圖2.d.中的18650模組匯流板是並聯模組中數十到數百個電池電極的裝置，通常有薄銅板和薄鎳板組成，需要雷射將兩者焊接到一起，焊點通常分布在50*30cm或更大的範圍上，使用振鏡系統焊接，雷射光束可以以3000mm/s的速度快速在各個焊點間跳躍，比其他雷射焊接方式快數倍。
圖2 a.蓋帽鋁圈焊接 b.極耳-蓋帽焊接 c.防爆閥焊接 d.匯流板焊接
高功率雷射振鏡掃描焊接系統
高功率雷射振鏡焊接通常採用1000w及以上雷射功率的雷射器作為焊接雷射光源，常搭配4000-6000w光纖雷射器，可高速穿透焊接2-3mm鋁及鋁合金。更高的雷射功率意味著鏡片需要承受更高的熱量，這對鏡片材料、鏡片的鍍膜、散熱結構、製造工藝和裝配工藝等都提出了極大要求。首先，由於鏡片需要承受的功率很高，需要鏡片本身具有很強的熱穩定性，這就導致了鏡片肖材選擇很單一，無法利用多鍾折射率的肖材組合設計，所以高功率平場鏡頭及準直鏡的光學設計難度大大提高；其次為了承受更大能量的雷射，鍍膜工藝的要求極為嚴格，需要更為專業的鍍膜設備及更加合理的膜系；第三，由於雷射功率很大，必然帶來系統的溫度升高，系統的冷卻是必須要解決的重中之重，既要確保光學部件、電器部件的工作溫度保持在合適的範圍內，還要保證工作過程中的絕對可靠性及冷卻線路布置的合理性，水冷系統需要反覆試驗和設計更改最終確認最優效果。經過大量研發，2015年，大族雷射精密焊接事業部推出了首臺自主研發的工業用高功率雷射振鏡加工系統Dragon系列，圖3，Dragon系列適用與6kw及以下光纖雷射器加工應用，特別適用於動力電池模組的雷射焊接。
圖3 Dragon系列高功率雷射振鏡加工系統