CN105215007A - 物体表面污染物清洗用的光路系统 - Google Patents
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Abstract
一种物体表面污染物清洗用的光路系统，包括：一激光器，其发出圆形光斑；一方形光斑整形器，该方形光斑整形器将圆形光斑变换成发散的方形光斑；一第一、第二透镜，其依序位于激光器的输出光路上，该第一柱透镜用于将方形光斑的一边长a方向进行准直，该第二透镜用于将方形光斑另一边长b方向进行准直；一第一、第二扫描镜，其依序位于激光器的输出光路上，该第一、第二扫描振镜用于控制清洗用扫描光斑摆动位置，控制清洗；一聚焦场镜，其位于第二扫描镜的光路上，该聚焦场镜用于将平行长方形光斑聚焦形成尺寸为百微米级的清洗用长方形光斑。本发明可实现聚焦方形光斑两边长方向不同尺寸调节，长方形聚焦光斑清洗可在减少重叠率的基础上，消除清洗盲区，提高清洗质量及清洗效率。
Description
技术领域
本发明属于激光应用领域，具体涉及一种采用激光进行物体表面污染物清洗用的光路系统。本发明主要可实现清洗光斑尺寸的改变，提高清洗效率。
背景技术
传统工业清洗方法包括机械摩擦清洗法、化学腐蚀清洗法、液体固体喷射清洗法和高频超声清洗法，尽管它们在工业清洗行业得到了广泛的应用，但在我国环境保护法规要求越来越严格和高精密器件应用越来越广泛的情况下传统清洗方法的应用受到了很大的限制。
激光清洗是近十年来飞速发展起来的新型高效、绿色清洗技术，由于其具有众多优点正逐步取代传统清洗工艺。该技术国际已应用于文物、战机、舰船各重要领域，而国内刚刚起步。
激光清洗用光斑通常为一聚焦后的圆形光斑，通过振镜系统快速扫描被清洗物表面，完成物体表面一定范围清洗工作。由于采用圆形光斑进行清洗时，需要光斑间一定的重叠率才能将物体表面完全清洗干净，如不进行重叠，圆形光斑间存在一定量未清洗的盲区。
本发明提出一种方形原始光斑不等比例扩束系统，形成方形光斑两边长方向尺寸不一样的长方形平行光斑，在通过振镜系统中的场镜进行聚焦，形成方形光斑两边长方向尺寸不一样的长方形聚焦光斑。本系统可实现聚焦方形光斑两边长方向不同尺寸调节，进一步提高清洗质量及清洗效率。长方形聚焦光斑清洗可在减少重叠率的基础上，消除清洗盲区，提高清洗质量及清洗效率。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种物体表面污染物清洗用的光路系统，可实现聚焦方形光斑两边长方向不同尺寸调节，长方形聚焦光斑清洗可在减少重叠率的基础上，消除清洗盲区，提高清洗质量及清洗效率。
本发明提供一种物体表面污染物清洗用的光路系统，包括：
一激光器，其发出圆形光斑；
一方形光斑整形器，其位于激光器的输出光路上，该方形光斑整形器将圆形光斑变换成发散的方形光斑；
一第一、第二透镜，其依序位于激光器的输出光路上，该第一柱透镜用于将方形光斑的一边长a方向进行准直，该第二透镜用于将方形光斑另一边长b方向进行准直；
一第一、第二扫描镜，其依序位于激光器的输出光路上，位于第一、第二透镜之后，该第一、第二扫描振镜用于控制清洗用扫描光斑摆动位置，控制清洗；
一聚焦场镜，其位于第二扫描镜的光路上，该聚焦场镜用于将平行长方形光斑聚焦形成尺寸为百微米级的清洗用长方形光斑。
本发明的有益效果是，可实现聚焦方形光斑两边长方向不同尺寸调节，长方形聚焦光斑清洗可在减少重叠率的基础上，消除清洗盲区，提高清洗质量及清洗效率。
附图说明
为进一步说明本发明的技术内容，以下结合附图对本发明作进一步阐述，其中：
图1为本发明中一种激光清洗系统原理图；
图2为本发明中一种激光清洗系统形成的清洗用可调长方形聚焦光斑与圆形光斑清洗过程中光斑分布示意图。
图3为普通圆形聚焦光斑完成的平面清洗扫描。
具体实施方式
请参阅图1所示，本发明提供一种物体表面污染物清洗用的光路系统，包括：
一激光器1，其发出圆形光斑2，该激光器1为脉冲激光器，光斑形状为圆形光斑2。
一方形光斑整形器3，其位于激光器1的输出光路上，该方形光斑整形器3将圆形光斑2变换成发散的方形光斑10，方形光斑整形器3通常为经过特殊设计的微透镜阵列或经特殊设计的光纤。
一第一、第二透镜4、5，其依序位于激光器1的输出光路上，该第一柱透镜4用于将方形光斑10的一边长a方向进行准直，该第二透镜5用于将方形光斑10另一边长b方向进行准直，该第一、第二透镜4、5为柱透镜，这样第一柱透镜4与第二柱透镜5共同将发散的方形光斑10准直成a，b边长方向不同的平行长方形光斑12。
一第一、第二扫描镜6、7，其依序位于激光器1的输出光路上，位于第一、第二透镜4、5之后，该第一、第二扫描振镜6、7用于控制清洗用扫描光斑摆动位置，控制清洗，该第一、第二扫描振镜6、7为反射扫描镜；
一聚焦场镜8，其位于第二扫描镜7的光路上，该聚焦场镜8用于将平行长方形光斑12聚焦形成尺寸为百微米级的清洗用长方形光斑13，该聚焦场镜8为凸透镜，用于清洗，被清洗的锈蚀板9通常在聚焦场镜8的焦点附近。
第一柱透镜4距方形光斑整形器3光斑输出端的距离为第一柱透镜4的焦距，第二柱透镜5距方形光斑整形器3光斑输出端的距离为第二柱透镜5的焦距。
第一扫描振镜6与第二扫描振镜7可控制聚焦长方形光斑13的位置，进行X，Y方向平面扫描完成清洗工作。
第一柱透镜4的圆弧面轴线方向与方形光斑整形器3输出的方形光斑某一边a平行，第二柱透镜5的圆弧面轴线方向与方形光斑整形器3输出的方形光斑另一边b平行，第一柱透镜4圆弧面轴线方向与第二柱透镜5圆弧面轴线方向垂直。
图2为用本系统产生的长方形聚焦光斑13完成的平面清洗扫描，图3为普通圆形聚焦光斑完成的平面清洗扫描。圆形聚焦光斑15平面清洗扫描存在部分未清洗干净的盲区14，需要提高重叠率，消除盲区14，而长方形聚焦光斑13平面清洗扫描不存在未清洗的盲区，不需要提高重叠率，并且该系统还可以根据需要，设计成任意边长比例的长方形聚焦光斑13。因此本系统相对于传统激光清洗系统具有清洗效率高，清洗质量好的优点。
应当说明的同，上述实施例只是本发明的一种具体实施方式，本领域技术人员可以对其中的器件结构及数量进行修改、替换或减小，或采用不同方式实现长方形聚焦光斑13清洗系统。但均为本发明所涉及采用的方式，从而实现清洗物体表面污染物的清洗工作。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种物体表面污染物清洗用的光路系统，包括：
一激光器，其发出圆形光斑；
一方形光斑整形器，其位于激光器的输出光路上，该方形光斑整形器将圆形光斑变换成发散的方形光斑；
一第一、第二透镜，其依序位于激光器的输出光路上，该第一柱透镜用于将方形光斑的一边长a方向进行准直，该第二透镜用于将方形光斑另一边长b方向进行准直；
一第一、第二扫描镜，其依序位于激光器的输出光路上，位于第一、第二透镜之后，该第一、第二扫描振镜用于控制清洗用扫描光斑摆动位置，控制清洗；
一聚焦场镜，其位于第二扫描镜的光路上，该聚焦场镜用于将平行长方形光斑聚焦形成尺寸为百微米级的清洗用长方形光斑。
2.根据权利要求1所述的物体表面污染物清洗用的光路系统，其中激光器为脉冲激光器。
3.根据权利要求1所述的物体表面污染物清洗用的光路系统，其中第一、第二透镜为柱透镜。
4.根据权利要求1所述的物体表面污染物清洗用的光路系统，其中第一扫描镜为反射扫描镜。
5.根据权利要求1所述的物体表面污染物清洗用的光路系统，其中第二扫描镜为反射扫描镜。
6.根据权利要求1所述的物体表面污染物清洗用的光路系统，其中聚焦场镜为凸透镜。
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