CN108405490A - 激光清洗装置及激光清洗方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种激光清洗装置及方法。激光清洗装置包括激光器、清洗头及控制器。激光器用于产生主激光。清洗头包括调节镜、第一振镜及第二振镜。调节镜设置于主激光的光路上。调节镜包括分光镜片，分光镜片将主激光分为第一激光和第二激光。第一激光经过第一振镜反射后能够入射到工件的第一表面上。第二激光经过第二振镜反射后能够入射到工件的第二表面上。控制器分别与第一振镜及第二振镜通信连接，控制器控制第一振镜摆动和控制第二振镜摆动。第一振镜的摆动以使第一激光沿第一方向往复扫描，第二振镜的摆动以使第二激光沿第二方向往复扫描。激光清洗装置能够同时清洗第一表面和第二表面，清洗效率较高。

Description

激光清洗装置及激光清洗方法

技术领域

本发明涉及激光清洗技术领域，特别是涉及一种激光清洗装置及激光清洗方法。

背景技术

随着环保意识的逐渐增强，传统的清洗方式，如机械打磨、化学清洗以及超声波清洗等清洗方式越来越不能满足对环境保护的需求。激光清洗技术作为一种新兴的清洗技术，具有非接触、清洗效率高、不伤基材、清洁度高、运行成本低以及无二次污染等特点，已经得到了广泛的应用。

传统的激光清洗装置，一次仅能清洗工件的一个表面，当需要清洗工件的其他表面时，则需要翻转待清洗工件。但是，工件的重量一般较大，工件翻转不易，操作难度大。传统的激光清洗装置清洗工件的多个表面时，清洗效率较低。

发明内容

基于此，有必要针对传统的激光清洗装置清洗工件的多个表面时，清洗效率较低的问题，提供一种激光清洗装置及激光清洗方法。

一种激光清洗装置，用于清洗工件，所述工件包括第一表面及第二表面，所述激光清洗装置包括：

激光器，用于产生主激光；

清洗头，包括调节镜、第一振镜及第二振镜，所述调节镜设置于所述主激光的光路上，所述调节镜包括分光镜片，所述分光镜片用于将所述主激光分为第一激光及第二激光，所述第一振镜设置于所述第一激光的光路上，所述第二振镜设置于所述第二激光的光路上，所述第一激光经过所述第一振镜反射后能够入射到所述第一表面上，所述第二激光经过所述第二振镜反射后能够入射到所述第二表面上；及

控制器，所述控制器分别与所述第一振镜及所述第二振镜通信连接，所述控制器控制所述第一振镜摆动和控制所述第二振镜摆动，所述第一振镜的摆动以使所述第一激光沿第一方向往复扫描，所述第二振镜的摆动以使所述第二激光沿第二方向往复扫描。

在其中一个实施例中，所述第一激光的传播方向与所述主激光的传播方向相同，所述控制器与所述调节镜通信连接，所述控制器控制所述调节镜转动，以使所述主激光入射到所述第一振镜上，所述主激光经过所述第一振镜反射后能够入射到所述第一表面上，所述第一振镜的摆动以使所述主激光沿所述第一方向往复扫描。

在其中一个实施例中，所述调节镜还包括反射镜片，所述反射镜片与所述分光镜片相连接，所述控制器与所述调节镜通信连接，所述控制器控制所述调节镜转动，以使所述主激光入射到所述反射镜片上，所述主激光经过所述反射镜片反射后能够入射到所述第二振镜上，所述主激光经过所述第二振镜反射后能够入射到所述第二表面上，所述第二振镜的摆动以使所述主激光沿第二方向往复扫描。

在其中一个实施例中，所述清洗头还包括第一场镜，所述第一场镜设置于所述第一振镜与所述工件之间，所述第一振镜反射的激光通过所述第一场镜聚焦后入射到所述第一表面上。

在其中一个实施例中，所述清洗头还包括第二场镜，所述第二场镜设置于所述第二振镜与所述工件之间，所述第二振镜反射的激光通过所述第二场镜聚焦后入射到所述第二表面上。

在其中一个实施例中，所述分光镜片为半透半反镜片，所述分光镜片将所述主激光分为反射光及透射光，所述透射光为所述第一激光，所述反射光为所述第二激光。

在其中一个实施例中，还包括整形器，所述整形器设置于所述主激光的光路上，且所述整形器位于所述激光器与所述调节镜之间。

在其中一个实施例中，还包括冷却机构，所述冷却机构与所述激光器相连接，所述控制器与所述冷却机构通信连接，所述控制器控制所述冷却机构向所述激光器提供冷却液，以冷却所述激光器。

一种利用如上述任意一项所述的激光清洗装置对工件进行清洗的方法，所述工件包括第一表面及第二表面，包括以下步骤：

将所述工件放置于工作台上，且使所述第一表面与第一振镜相对，所述第二表面与第二振镜相对；

启动所述激光清洗装置，第一激光沿第一方向往复扫描，第二激光沿第二方向往复扫描；及

使所述工件相对清洗头运动，所述第一激光清洗所述第一表面，所述第二激光清洗所述第二表面。

在其中一个实施例中，调节镜还包括反射镜片，所述反射镜片与分光镜片相连接，所述第一激光的传播方向与主激光的传播方向相同，控制器与所述调节镜通信连接，所述控制器控制所述调节镜转动，所述激光清洗方法包括：

当只清洗所述第一表面时，控制所述调节镜旋转到第一位置，所述主激光入射到所述第一振镜上，所述主激光经过所述第一振镜反射后入射到所述第一表面上，所述主激光清洗所述第一表面；

当只清洗所述第二表面时，控制所述调节镜旋转到第二位置，所述主激光入射到所述反射镜片上，所述反射镜片将所述主激光反射到所述第二振镜上，所述主激光经过所述第二振镜反射后入射到所述第二表面上，所述主激光清洗所述第二表面；

当需要清洗所述第一表面和所述第二表面时，控制所述调节镜旋转到第三位置，所述分光镜片将所述主激光分为所述第一激光及所述第二激光，所述第一激光清洗所述第一表面，所述第二激光清洗所述第二表面。

上述激光清洗装置及激光清洗方法，分光镜片将主激光分为第一激光及第二激光，第一激光经过第一振镜反射后能够入射到第一表面上，第二激光经过第二振镜反射后能够入射到第二表面上。第一振镜的摆动以使第一激光沿第一方向往复扫描，第二振镜的摆动以使第二激光沿第二方向往复扫描。当工件相对清洗头移动时，第一激光能够清洗第一表面，第二激光能够清洗第二表面。激光清洗装置能够同时清洗第一和第二表面，清洗效率较高。清洗的过程中无需翻转工件，操作简单方便。

附图说明

图1为一实施方式中激光清洗装置清洗第一表面和第二表面的示意图；

图2为调节镜处于第一位置时，调节镜与主激光相平行的示意图；

图3为调节镜处于第二位置时，反射镜片反射主激光的示意图；

图4为调节镜处于第三位置时，分光镜片将主激光分为第一激光和第二激光的示意图；

图5为一实施方式中激光清洗方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

请参阅图1，一实施方式中的激光清洗装置10，用于清洗工件20。工件20包括第一表面22及第二表面24，激光清洗装置10能够同时清洗第一表面22和第二表面24，清洗效率较高。具体地，该激光清洗装置10包括激光器100、清洗头200及控制器300。

激光器100用于产生主激光110。一实施方式中，激光器100为脉冲激光器100。具体地，激光器100可以为光纤激光器、半导体激光器或者二氧化碳激光器。激光器100的功率不小于200W，以保证工件20的第一表面22和第二表面24能够被清洗干净。

清洗头200包括调节镜210、第一振镜220及第二振镜230。调节镜210设置于主激光110的光路上，激光器100产生的主激光110能够入射到调节镜210上。调节镜210包括分光镜片212，分光镜片212用于将主激光110分为第一激光112和第二激光114。一实施方式中，分光镜片212为半透半反镜片，分光镜片212将激光器100产生的主激光110分为反射光和透射光。其中，透射光为第一激光112，反射光为第二激光114。第一激光112的传播方向与主激光110的传播方向相同。

一实施方式中，第一激光112的光量为主激光110光量的二分之一，第二激光114的光量为主激光110光量的二分之一。第一激光112的光量与第二激光114的光量相同，以保证第一激光112和第二激光114的清洗效果相同。可以理解的是，在其他实施方式中，第一激光112的光量与第二激光114的光量的比例可以根据需要具体设置。

第一振镜220设置于第一激光112的光路上，工件20的第一表面22与第一振镜220相对。第一激光112经过第一振镜220反射后能够入射到第一表面22上。第一振镜220可以摆动，以使第一激光112沿第一方向往复扫描。一实施方式中，可以通过电机来驱动第一振镜220摆动。第一方向为X轴方向。

第二振镜230设置于第二激光114的光路上，工件20的第二表面24与第二振镜230相对。第二激光114经过第二振镜230反射后能够入射到第二表面24上。第二振镜230可以摆动，以使第二激光114沿第二方向往复扫描。一实施方式中，可以通过电机来驱动第二振镜230摆动。第二方向为Y轴方向，第二方向与第一方向相垂直。

控制器300分别与第一振镜220及第二振镜230通信连接，控制器300可以控制第一振镜220摆动，控制器300也可以控制第二振镜230摆动。具体地，控制器300控制驱动第一振镜220摆动的电机即可控制第一振镜220摆动，控制器300控制驱动第二振镜230摆动的电机即可控制第二振镜230摆动。一实施方式中，控制器300还与激光器100通信连接，控制器300可以控制激光器100输出的主激光110的参数。

一实施方式中，控制器300也与调节镜210通信连接，控制器300可以控制调节镜210转动。调节镜210还包括反射镜片214，反射镜片214与分光镜片212相连接。一实施方式中，反射镜片214与分光镜片212位于同一平面上。分光镜片212与反射镜片214可以通过光学胶连接在一起。可以通过电机来驱动调节镜210转动，控制器300通过控制电机以控制调节镜210的转动。调节镜210转动的过程中，调节镜210具有第一位置、第二位置和第三位置。当调节镜210处于不同的位置时，激光清洗装置10处于不同的清洗模式。

请一并参阅图2，具体地，当调节镜210处于第一位置时，调节镜210与主激光110相平行。由于第一振镜220设置于第一激光112的光路上，而第一激光112的传播方向与主激光110的传播方向相同，因此主激光110能够直接入射到第一振镜220上。主激光110经过第一振镜220反射后能够入射到第一表面22上。第一振镜220的摆动能够使主激光110沿第一方向往复扫描，以使主激光110能够清洗第一表面22。

请一并参阅图3，当调节镜210处于第二位置时，反射镜片214位于主激光110的光路上。主激光110入射到反射镜片214上，经过反射镜片214反射后能够入射到第二振镜230上。然后主激光110经过第二振镜230反射后入射到第二表面24上。第二振镜230的摆动能够使主激光110沿第二方向往复扫描，以使主激光110能够清洗第二表面24。

请一并参阅图4，当调节镜210处于第三位置时，分光镜片212位于主激光110的光路上。分光镜片212将主激光110分为第一激光112和第二激光114。第一激光112经过第一振镜220反射后能够入射到第一表面22上，第一振镜220的摆动以使第一激光112沿第一方向往复扫描，使第一激光112能够清洗第一表面22。第二激光114经过第二振镜230反射后能够入射到第二表面24上，第二振镜230的摆动以使第二激光114沿第二方向往复扫描，使第二激光114能够清洗第二表面24。

一实施方式中，清洗头200还包括第一场镜240，第一场镜240设置于第一振镜220与工件20之间。第一振镜220反射的激光经过第一场镜240聚焦后入射到第一表面22上。第一场镜240可以将激光束聚焦形成光斑，从而提高清洗效率和降低激光清洗装置10的能耗。

一实施方式中，清洗头200还包括第二场镜250，第二场镜250设置于第二振镜230与工件20之间。第二振镜230反射的激光经过第二场镜250聚焦后入射到第二表面24上。第二场镜250可以将激光束聚焦形成光斑，从而提高清洗效率和降低激光清洗装置10的能耗。一实施方式中，第二场镜250的焦距与第一场镜240的焦距相同，以保证第一激光112和第二激光114的清洗效果相同。

一实施方式中，激光清洗装置10还包括整形器400，整形器400设置于主激光110的光路上，且整形器400位于激光器100与调节镜210之间。整形器400可以将主激光110准直。整形器400也可以将主激光110进行扩束，以使激光能够被聚焦成更小的光斑，提高激光清洗的效果。激光器100产生的主激光110的能量分布为高斯分布，整形器400可以将主激光110整形成能量分布为平顶分布的激光。

一实施方式中，激光清洗装置10还包括冷却机构500，冷却机构500与激光器100相连接，控制器300与冷却机构500通信连接。控制器300控制冷却机构500向激光器100提供冷却液，以冷却激光器100，保证激光器100的温度在正常范围内，防止激光器100温度过高而损坏。一实施方式中，冷却机构500向激光器100提供冷却水以冷却激光器100。

请参阅图5，本发明还提供一种激光清洗方法。为实现该激光清洗方法，其采用上述激光清洗装置10。该激光清洗方法具体包括如下步骤：

步骤S110：将工件20放置于工作台上，且使第一表面22与第一振镜220相对，第二表面24与第二振镜230相对。

具体地，将工件20水平放置到工作台上，且使第一表面22与第一振镜220相对，第二表面24与第二振镜230相对，保证第一激光112能够入射到第一表面22上，第二激光114能够入射到第二表面24上。一实施方式中，第一表面22与水平面相平行，第二表面24与水平面相垂直。

步骤S120：启动激光清洗装置10，第一激光112沿第一方向往复扫描，第二激光114沿第二方向往复扫描。

具体地，激光清洗装置10启动后，激光器100射出主激光110，此时分光镜片212位于主激光110的光路上。分光镜片212将主激光110分为第一激光112和第二激光114。第一激光112经过第一振镜220反射后能够入射到第一表面22上，第一振镜220的摆动以使第一激光112沿第一方向往复扫描。第二激光114经过第二振镜230反射后能够入射到第二表面24上，第二振镜230的摆动以使第二激光114沿第二方向往复扫描。一实施方式中，第一方向为X轴方向，第二方向为Y轴方向，第二方向与第一方向相垂直。

步骤S130：使工件20相对清洗头200运动，第一激光112清洗第一表面22，第二激光114清洗第二表面24。

具体地，工作台可以运动，工作台的运动可以带动工件20运动，从而可以使工件20相对清洗头200运动。或者，清洗头200可以运动，清洗头200的运动以使工件20相对清洗头200运动。一实施方式中，通过工作台带动工件20运动，并且工件20的运动方向与第一方向及第二方向相垂直。工件20的运动可以使第一表面22经过第一激光112，使第二表面24经过第二激光114。第一表面22经过第一激光112的过程中，第一激光112可以清洗第一表面22，第二表面24经过第二激光114的过程中，第二激光114可以清洗第二表面24。

一实施方式中，激光清洗装置10具有不同的清洗模式，因此可以根据具体需要选择不同的清洗模式。例如，当仅需清洗第一表面22时，控制器300控制调节镜210旋转到第一位置，此时调节镜210与主激光110相平行。主激光110入射到第一振镜220上，主激光110经过第一振镜220反射后入射到第一表面22上。激光清洗装置10使用主激光110清洗第一表面22。

当只需清洗第二表面24时，控制器300控制调节镜210旋转到第二位置，此时反射镜片214位于主激光110的光路上。主激光110入射到反射镜片214上，主激光110经过反射镜片214反射到第二振镜230上，然后主激光110经过第二振镜230反射后入射到第一表面22上。激光清洗装置10此时使用主激光110清洗第二表面24。

当需要同时清洗第一表面22和第二表面24时，控制器300控制调节镜210旋转到第三位置，此时分光镜片212位于主激光110的光路上，分光镜片212将主激光110分为第一激光112和第二激光114。第一激光112可以清洗第一表面22，第二激光114可以清洗第二表面24。此时，由于第一激光112和第二激光114由主激光110分光得到，第一激光112的光量和第二激光114的光量较低，第一激光112和第二激光114的清洗效果不佳。为了保证第一激光112和第二激光114的清洗效果，需要增大激光器100的功率，以增加主激光110的光量，进而增加第一激光112的光量和第二激光114的光量。一实施方式中，激光器100的功率增加一倍，以保证第一激光112清洗第一表面22的清洗效果和前述主激光110清洗第一表面22的效果相同，第二激光114清洗第二表面24的清洗效果和前述主激光110清洗第二表面24的效果相同。

上述激光清洗装置10及激光清洗方法，可以根据需要选择不同的清洗模式，使用灵活方便。并且，激光清洗装置10可以同时清洗工件20的第一表面22和第二表面24，避免了在清洗过程中翻转清洗头200或者翻转工件20，清洗效率较高。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种激光清洗装置，用于清洗工件，所述工件包括第一表面及第二表面，其特征在于，所述激光清洗装置包括：

激光器，用于产生主激光；

清洗头，包括调节镜、第一振镜及第二振镜，所述调节镜设置于所述主激光的光路上，所述调节镜包括分光镜片，所述分光镜片用于将所述主激光分为第一激光及第二激光，所述第一振镜设置于所述第一激光的光路上，所述第二振镜设置于所述第二激光的光路上，所述第一激光经过所述第一振镜反射后能够入射到所述第一表面上，所述第二激光经过所述第二振镜反射后能够入射到所述第二表面上；及

控制器，所述控制器分别与所述第一振镜及所述第二振镜通信连接，所述控制器控制所述第一振镜摆动和控制所述第二振镜摆动，所述第一振镜的摆动以使所述第一激光沿第一方向往复扫描，所述第二振镜的摆动以使所述第二激光沿第二方向往复扫描。

2.根据权利要求1所述的激光清洗装置，其特征在于，所述第一激光的传播方向与所述主激光的传播方向相同，所述控制器与所述调节镜通信连接，所述控制器控制所述调节镜转动，以使所述主激光入射到所述第一振镜上，所述主激光经过所述第一振镜反射后能够入射到所述第一表面上，所述第一振镜的摆动以使所述主激光沿所述第一方向往复扫描。

3.根据权利要求1所述的激光清洗装置，其特征在于，所述调节镜还包括反射镜片，所述反射镜片与所述分光镜片相连接，所述控制器与所述调节镜通信连接，所述控制器控制所述调节镜转动，以使所述主激光入射到所述反射镜片上，所述主激光经过所述反射镜片反射后能够入射到所述第二振镜上，所述主激光经过所述第二振镜反射后能够入射到所述第二表面上，所述第二振镜的摆动以使所述主激光沿第二方向往复扫描。

4.根据权利要求1所述的激光清洗装置，其特征在于，所述清洗头还包括第一场镜，所述第一场镜设置于所述第一振镜与所述工件之间，所述第一振镜反射的激光通过所述第一场镜聚焦后入射到所述第一表面上。

5.根据权利要求1所述的激光清洗装置，其特征在于，所述清洗头还包括第二场镜，所述第二场镜设置于所述第二振镜与所述工件之间，所述第二振镜反射的激光通过所述第二场镜聚焦后入射到所述第二表面上。

6.根据权利要求1所述的激光清洗装置，其特征在于，所述分光镜片为半透半反镜片，所述分光镜片将所述主激光分为反射光及透射光，所述透射光为所述第一激光，所述反射光为所述第二激光。

7.根据权利要求1所述的激光清洗装置，其特征在于，还包括整形器，所述整形器设置于所述主激光的光路上，且所述整形器位于所述激光器与所述调节镜之间。

8.根据权利要求1所述的激光清洗装置，其特征在于，还包括冷却机构，所述冷却机构与所述激光器相连接，所述控制器与所述冷却机构通信连接，所述控制器控制所述冷却机构向所述激光器提供冷却液，以冷却所述激光器。

9.一种利用如权利要求1～8任意一项所述的激光清洗装置对工件进行清洗的方法，所述工件包括第一表面及第二表面，其特征在于，包括以下步骤：

将所述工件放置于工作台上，且使所述第一表面与第一振镜相对，所述第二表面与第二振镜相对；

启动所述激光清洗装置，第一激光沿第一方向往复扫描，第二激光沿第二方向往复扫描；及

使所述工件相对清洗头运动，所述第一激光清洗所述第一表面，所述第二激光清洗所述第二表面。

10.根据权利要求9所述的激光清洗方法，其特征在于，调节镜还包括反射镜片，所述反射镜片与分光镜片相连接，所述第一激光的传播方向与主激光的传播方向相同，控制器与所述调节镜通信连接，所述控制器控制所述调节镜转动，所述激光清洗方法包括：

当只清洗所述第一表面时，控制所述调节镜旋转到第一位置，所述主激光入射到所述第一振镜上，所述主激光经过所述第一振镜反射后入射到所述第一表面上，所述主激光清洗所述第一表面；

当只清洗所述第二表面时，控制所述调节镜旋转到第二位置，所述主激光入射到所述反射镜片上，所述反射镜片将所述主激光反射到所述第二振镜上，所述主激光经过所述第二振镜反射后入射到所述第二表面上，所述主激光清洗所述第二表面；

当需要清洗所述第一表面和所述第二表面时，控制所述调节镜旋转到第三位置，所述分光镜片将所述主激光分为所述第一激光及所述第二激光，所述第一激光清洗所述第一表面，所述第二激光清洗所述第二表面。