CN106199951A - 一种激光清洗机的紧凑型单轴扫描装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种激光清洗机的紧凑型单轴扫描装置，涉及激光清洗技术领域。所述装置包括激光器组件、激光传导系统、激光头组件，激光器组件连接激光传导系统，激光传导系统连接激光头组件，激光头组件包括激光入射头、反射镜组件、聚焦透镜；其中，反射镜组件至少包括一片振镜，振镜紧邻聚焦透镜；由激光入射头出射的准直激光经反射镜组件进入聚焦透镜，经振镜以中心出射光线为基准进行扫描，输出线状光斑，所述中心出射光线在空间上垂直于所述激光入射头的中心轴。采用上述结构，解决现有技术中存在的激光清洗机的单轴扫描装置体积和重量大、空间复杂、不利于站立式清洗操作的技术问题，结构紧凑，体积小，满足轻量化要求，方便用户站立式操作。

Description

一种激光清洗机的紧凑型单轴扫描装置

技术领域

本发明涉及激光清洗技术领域，特别涉及一种激光清洗机的紧凑型单轴扫描装置。

背景技术

激光清洗是一种新型激光表面处理技术，激光清洗比传统清洗更高效、更环保。它是利用高能激光束投射到被清洗物的表面，使物体表面的污染物产生瞬时蒸发、烧蚀或剥离，从而达到清洁物体表面的目的。激光清洗不需要使用化学试剂，不会产生二次污染，具有无研磨、非接触、无热效应和适用于各种材质的物体等清洗特点。

中国专利《便携式激光清洗头》(公开号：CN 102886364A，公开日：2013.01.23)公开了一种便携式激光清洗头，所述便携式激光清洗头的扫描装置采用与主光路成45°角的全反镜及与主光路成45°角的振镜，全反镜与振镜的反射面在空间上相互平行，使得入射光与出射光平行，不利于用户站立式清洗操作。

中国专利《一种微型激光清洗机》(公开号：CN 104127959A，公开日：2014.11.05)公开了一种微型激光清洗机，所述清洗机不含扫描装置，通过棱镜反射来自于石英光纤的点状光斑在皮肤表面来回反复移动，实现对人体皮肤表面污染物的清洗。虽然其可进行手持式清洗，但点状光斑在对大面积的纹身、胎记、黑斑的清洗过程中存在清洗效率低的问题。

中国专利《一种用于激光清洗的单轴扫描装置》(公开号：CN204536650U，公开日：2015.08.05)公开了一种用于激光清洗的单轴扫描装置，所述单轴扫描装置包括四片反射镜和一片旋转反射镜片，一方面反射镜片过多增加了空间复杂度和安装维修的复杂性；另一方面激光经旋转反射镜扫描输出后，再一次经反射镜偏转后聚焦，如此的空间布局增大了聚焦透镜的通光口径，进一步加大了系统体积和重量。

综上所述，现有的激光清洗机的单轴扫描装置存在体积和重量大、空间复杂、不利于站立式清洗操作等缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种激光清洗机的紧凑型单轴扫描装置，解决了现有技术中存在的激光清洗机的单轴扫描装置体积和重量大、空间复杂、不利于站立式清洗操作的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：

一种激光清洗机的紧凑型单轴扫描装置，包括激光器组件、激光传导系统、激光头组件，所述激光器组件连接所述激光传导系统，所述激光传导系统连接激光头组件，其特征在于，所述激光头组件包括激光入射头、反射镜组件、聚焦透镜；其中，

所述反射镜组件至少包括一片振镜，所述振镜紧邻所述聚焦透镜，以减小聚焦透镜的通光口径，进一步缩减系统体积；

所述激光入射头与所述激光传导系统相连，由激光入射头出射的准直激光经反射镜组件进入聚焦透镜，经所述振镜以中心出射光线为基准进行扫描，输出线状光斑，所述中心出射光线在空间上垂直于所述激光入射头的中心轴，实现站立式操作。

可选的，所述反射镜组件还包括反射镜，所述反射镜位于所述激光入射头与所述振镜之间，入射光经所述反射镜后进入所述振镜。

进一步地，所述反射镜与主光路成45°角设置。

进一步地，所述激光器组件由激光器、制冷系统、控制系统组成；所述控制系统与所述激光器连接，用于控制所述激光器的工作状态和模式；所述制冷系统与所述激光器连接，用于对所述激光器散热。

进一步地，所述激光传导系统为高能传导光纤。

进一步地，所述振镜的振动幅度为±15°。

进一步地，所述扫描装置还包括振镜电机，所述振镜电机与所述振镜连接，带动所述振镜做周期运动。

进一步地，所述扫描装置还包括振镜座，所述振镜座用于安装所述振镜电机和振镜。

进一步地，所述扫描装置还包括防护罩，所述防护罩设置于所述聚焦透镜前端。

本发明实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本发明实施例提供的激光清洗机的紧凑型单轴扫描装置，包括激光器组件、激光传导系统、激光头组件，所述激光器组件连接所述激光传导系统，所述激光传导系统连接激光头组件，所述激光头组件包括激光入射头、反射镜组件、聚焦透镜；其中，所述反射镜组件至少包括一片振镜，所述振镜紧邻所述聚焦透镜；由激光入射头出射的准直激光经反射镜组件进入聚焦透镜，经所述振镜以中心出射光线为基准进行扫描，输出线状光斑，所述中心出射光线在空间上垂直于所述激光入射头的中心轴。通过将振镜紧邻聚焦透镜设置，以减小聚焦透镜的通光口径，进一步缩减系统体积，满足轻量化要求；通过最少数量的反射镜组件来满足最优化空间设计，有利于实现紧凑型结构，空间紧凑，安装及维护简单；中心出射光线在空间上垂直于所述激光入射头的中心轴，方便用户站立式操作，可优化手持机的用户体验，亦可用于满足其他激光清洗设备单轴扫描时激光垂直出射的方向要求；从而解决现有技术中存在的激光清洗机的单轴扫描装置体积和重量大、空间复杂、不利于站立式清洗操作的技术问题，进而实现了紧凑型结构，体积小，满足轻量化要求，方便用户站立式操作的技术效果。

附图说明

图1是本发明实施例提供的激光清洗机的紧凑型单轴扫描装置的结构示意图；

图2是本发明实施例1的激光头组件的结构示意图；

图3是本发明实施例2的激光头组件的结构示意图。

图中，1-激光器组件，2-激光传导系统，3-激光入射头，4-反射镜组件，41-振镜，42-反射镜，5-聚焦透镜，6-振镜电机，7-振镜座。

具体实施方式

本发明实施例通过提供一种激光清洗机的紧凑型单轴扫描装置，解决了现有技术中存在的激光清洗机的单轴扫描装置体积和重量大、空间复杂、不利于站立式清洗操作的技术问题；实现了紧凑型结构，体积小，满足轻量化要求，方便用户站立式操作的技术效果。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供技术方案的总体思路如下：

本发明提供一种激光清洗机的紧凑型单轴扫描装置，参见图1，包括激光器组件1、激光传导系统2、激光头组件，所述激光器组件1连接所述激光传导系统2，所述激光传导系统2连接激光头组件，所述激光头组件包括激光入射头3、反射镜组件4、聚焦透镜5；其中，

所述反射镜组件4至少包括一片振镜41，所述振镜41紧邻所述聚焦透镜5，以减小聚焦透镜5的通光口径，进一步缩减系统体积；

所述激光入射头3与所述激光传导系统2相连，由所述激光入射头3出射的准直激光经反射镜组件4进入聚焦透镜5，经所述振镜41以中心出射光线为基准进行扫描，输出线状光斑，所述中心出射光线在空间上垂直于所述激光入射头3的中心轴，实现站立式操作。将聚焦线状光斑照射于清洗件表面，物体表面附着的锈斑、污物和涂层吸收激光能量后，产生瞬时蒸发、烧蚀或剥离。

为了更好的理解上述技术方案，下面通过具体实施例对上述技术方案进行详细说明。

实施例1

参见图2，激光器发出的高能激光经激光传导系统2依次进入激光入射头3、振镜41和聚焦透镜5进行聚焦，并经振镜41扫描形成线状光斑。激光入射头3为准直模块，将入射激光进行准直，而后进入扫描轴线垂直于主光路的振镜41，再进入聚焦透镜5汇聚成高功率聚焦光斑，振镜电机6带动振镜41做周期运动完成单轴扫描，将点状光斑转化为线状光斑在被清洗工件表面完成清洗操作。优选地，所述聚焦透镜5前端配有防护罩，仅留出光区域，尽量减少清洗过程中的气化颗粒及空气中的灰尘在镜头表面形成附着。

本实施例中，位于基准位置的振镜41将沿Z轴入射的准直光线转向Y轴负方向，再经聚焦透镜5出射并聚焦，在平行于YZ的平面扫出一条平行于Z轴的线形光斑。

本实施例中，振镜座7和振镜电机6的轴心所代表的扫描轴线与激光入射头3的轴心在空间上互相垂直。

本实施例中，聚焦透镜5焦距选为30～160m，振镜41振动幅度选为±15°，所述振镜41由控制系统控制在振镜电机6带动下完成一维扫描，在清洗面上形成的线形光斑长度约35～180mm。

本实施例中，激光光源选用输出波长为1064nm激光器，输出平均功率为10～100W。1μm左右的激光波长，适用于生锈和腐蚀的钢材、铝材及各种模具的清洗。

本实施例的特点在于仅采用了一个空间反射镜(即一个振镜41)，可靠性高，操作、维修方便，适合手持机的轻量化设计，方便移动工作。

最后所应说明的是，本实施例采用的单个空间反射镜结构亦可用作非手持式的激光清洗设备的单轴扫描装置。

实施例2

本实施例的原理与实施例1不同之处在于反射镜组件4除振镜41外，在激光入射头3和振镜41之间增加了一个反射镜42，参见图3，反射镜42和振镜41在XYZ坐标系中的法线坐标的向量表示分别为(0,-1,-1)和(1,1,0)，激光器发出的高能激光经激光传导系统2依次进入激光入射头3、反射镜42、振镜41和聚焦透镜5进行聚焦，并经振镜41扫描形成线状光斑。激光入射头3为准直模块，将入射激光进行准直，而后依次进入与主光路成45°角的反射镜42和扫描轴线垂直于主光路的振镜41，再进入聚焦透镜5汇聚成高功率聚焦光斑，振镜电机6带动振镜41做周期运动完成单轴扫描，将点状光斑转化为线状光斑在被清洗工件表面完成清洗操作。优选地，所述聚焦透镜5前端配有防护罩，仅留出光区域，尽量减少清洗过程中的气化颗粒及空气中的灰尘在镜头表面形成附着。

本实施例中，反射镜42将沿Z轴入射的准直光线转向Y轴负方向，进而入射到位于基准位置的振镜41，光线沿X轴出射，再经聚焦透镜5聚焦，在平行于XY的平面扫出一条平行于Y轴的线形光斑。

本实施例中，振镜座7和振镜电机6的轴心所代表的扫描轴线与激光入射头3的轴心在空间上互相平行。

本实施例中，聚焦透镜5焦距选为30～160m，振镜41振动幅度选为±15°，所述振镜41由控制系统控制在振镜电机6带动下完成一维扫描，在清洗面上形成的线形光斑长度约35～180mm。

本实施例中，激光光源选用输出波长为1064nm的激光器，输出平均功率为10～100W。

本实施例的特点在于振镜座7和振镜电机6的轴心与激光入射头3的轴心在空间上互相平行，相对于实施例1中二者相互垂直的空间关系，增加一个反射镜42反而可更好的满足紧凑化的空间设计。

最后所应说明的是，本实施例采用的两个空间反射镜结构(即一个振镜41和一个反射镜42)亦可用作非手持式的激光清洗设备的单轴扫描装置。

本发明实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本发明实施例提供的激光清洗机的紧凑型单轴扫描装置，包括激光器组件、激光传导系统、激光头组件，所述激光器组件连接所述激光传导系统，所述激光传导系统连接激光头组件，所述激光头组件包括激光入射头、反射镜组件、聚焦透镜；其中，所述反射镜组件至少包括一片振镜，所述振镜紧邻所述聚焦透镜；由激光入射头出射的准直激光经反射镜组件进入聚焦透镜，经所述振镜以中心出射光线为基准进行扫描，输出线状光斑，所述中心出射光线在空间上垂直于所述激光入射头的中心轴。通过将振镜紧邻聚焦透镜设置，以减小聚焦透镜的通光口径，进一步缩减系统体积，满足轻量化要求；通过最少数量的反射镜组件来满足最优化空间设计，有利于实现紧凑型结构，空间紧凑，安装及维护简单；中心出射光线在空间上垂直于所述激光入射头的中心轴，方便用户站立式操作，可优化手持机的用户体验，亦可用于满足其他激光清洗设备单轴扫描时激光垂直出射的方向要求；从而解决现有技术中存在的激光清洗机的单轴扫描装置体积和重量大、空间复杂、不利于站立式清洗操作的技术问题，进而实现了紧凑型结构，体积小，满足轻量化要求，方便用户站立式操作的技术效果。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种激光清洗机的紧凑型单轴扫描装置，包括激光器组件、激光传导系统、激光头组件，所述激光器组件连接所述激光传导系统，所述激光传导系统连接激光头组件，其特征在于，所述激光头组件包括激光入射头、反射镜组件、聚焦透镜；其中，

所述反射镜组件至少包括一片振镜，所述振镜紧邻所述聚焦透镜，以减小聚焦透镜的通光口径，进一步缩减系统体积；

所述激光入射头与所述激光传导系统相连，由激光入射头出射的准直激光经反射镜组件进入聚焦透镜，经所述振镜以中心出射光线为基准进行扫描，输出线状光斑，所述中心出射光线在空间上垂直于所述激光入射头的中心轴，实现站立式操作。

2.如权利要求1所述的激光清洗机的紧凑型单轴扫描装置，其特征在于，所述反射镜组件还包括反射镜，所述反射镜位于所述激光入射头与所述振镜之间，入射光经所述反射镜后进入所述振镜。

3.如权利要求2所述的激光清洗机的紧凑型单轴扫描装置，其特征在于，所述反射镜与主光路成45°角设置。

4.如权利要求1所述的激光清洗机的紧凑型单轴扫描装置，其特征在于，所述激光器组件由激光器、制冷系统、控制系统组成；所述控制系统与所述激光器连接，用于控制所述激光器的工作状态和模式；所述制冷系统与所述激光器连接，用于对所述激光器散热。

5.如权利要求1所述的激光清洗机的紧凑型单轴扫描装置，其特征在于，所述激光传导系统为高能传导光纤。

6.如权利要求1或2所述的激光清洗机的紧凑型单轴扫描装置，其特征在于，所述振镜的振动幅度为±15°。

7.如权利要求1所述的激光清洗机的紧凑型单轴扫描装置，其特征在于，所述扫描装置还包括振镜电机，所述振镜电机与所述振镜连接，带动所述振镜做周期运动。

8.如权利要求1或7所述的激光清洗机的紧凑型单轴扫描装置，其特征在于，所述扫描装置还包括振镜座，所述振镜座用于安装所述振镜电机和振镜。

9.如权利要求1所述的激光清洗机的紧凑型单轴扫描装置，其特征在于，所述扫描装置还包括防护罩，所述防护罩设置于所述聚焦透镜前端。