CN108543773A - 便携式线扫描激光清洗装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及激光清洗技术领域，特别涉及便携式线扫描激光清洗装置。其外壳内在激光的路径上依次设置的激光器输出头、光束整形结构和聚焦结构；激光器输出头设置激光器连接端；光束整形结构将激光器输出头发射的激光调整为线光源；聚焦结构将线光源聚焦到工件表面；激光器输出头为准直头；外壳内还设置电控结构，电控结构与激光器、光束整形结构、聚焦结构相连接。本发明激光器输出头、光束整形结构、聚焦结构集成在外壳内，方便携带和手持操作。其中，激光器输出头与激光器连接发射激光，光束整形结构将激光进行调节为线光源照射到聚焦结构，聚焦结构将线光源进行压缩光束大小，聚焦到工件表面，对工件进行清洗。

Description

便携式线扫描激光清洗装置

技术领域

本发明涉及激光清洗技术领域，特别涉及便携式线扫描激光清洗装置。

背景技术

对于工件表面污染物，传统清洗行业中多采用化学药剂和机械清洗方法。但随着人们对环保意识的提高，可使用的化学药剂的种类越来越少。而机械清洗方法对工件本身的损伤比较大，不适用于对表面损伤程度要求较高的工件。激光清洗技术依赖于激光器所产生的光脉冲的特性，利用激光的烧蚀作用，使表层污染物直接吸收激光能量气化、分解、达到清洗的目的。与传统的清洗方法相比，激光清洗具备清洗效果好、控制精度稿、应用范围广、运行成本低、不污染环境等优点。激光清洗技术属于一种“非接触式”清洗方式，会减小在清洗过程中对基底造成的损伤程度，并且在一些高精度、危险的场所能够保证加工安全性。

激光清洗技术现在越来越多的应用于室外环境，传统的清洗装置只能在室内的工作移动平台上使用。针对以上几点问题，为了提高清洗效果和效率以及满足多元化的加工需求，需要对现有的技术进行改进。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是提供便携式线扫描激光清洗装置，解决以上至少一种技术问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种便携式线扫描激光清洗装置，其外壳内在激光的路径上依次设置的激光器输出头、光束整形结构和聚焦结构；所述激光器输出头设置激光器连接端；

所述光束整形结构将所述激光器输出头发射的激光调整为线光源；所述聚焦结构将所述线光源聚焦到工件表面；所述激光器输出头为准直头；

所述外壳内还设置电控结构，所述电控结构与所述激光器、光束整形结构、聚焦结构相连接。

在一些实施例中，优选为，所述外壳内还设置吹气结构，所述外壳在激光出口的周边还设置吹气口，所述吹气口与所述吹气结构连通，以向工件表面吹气；所述吹气结构与所述电控结构电连接。

在一些实施例中，优选为，所述光束整形结构包括：扫描振镜或光束整形器。

在一些实施例中，优选为，当所述光束整形结构包括扫描振镜时，所述扫描振镜包括：依次设置在激光路径上的两块以上的一维反射镜，自激光器发出的激光经过所有所述反射镜的反射后垂直照射在所述聚焦结构上；所述一维反射镜配有驱动电机，并在驱动电机的作用下旋转。

在一些实施例中，优选为，第一个所述一维反射镜与入射的激光的夹角为45°，第二个所述一维反射镜处于第一个所述一维反射镜的反射激光路径上，并与所述反射激光的夹角为45°。

在一些实施例中，优选为，所述反射镜的表面镀有符合激光功率损伤阈值的增反膜。

在一些实施例中，优选为，所述外壳上设置短手柄和/或可调节式长手柄，所述可调节式长手柄可拆卸式安装于所述外壳。

在一些实施例中，优选为，所述外壳设置可调节的距离支架，所述距离支架的前端用于接触工件表面，所述距离支架的前端设置导向轮。

在一些实施例中，优选为，所述的便携式线扫描激光清洗装置还包括：便携包、激光器和电源，所述激光器和电源置于所述便携包内；所述激光器与所述激光器输出头通过光纤连接；所述激光器包括脉冲光纤激光器或光纤输出脉冲固体激光器。

在一些实施例中，优选为，所述电控结构包括电连接的驱动电路板和控制按钮，所述驱动电路板设置于所述外壳内部，所述控制按钮设置于所述外壳的外表面。

(三)有益效果

本发明提供的技术方案将激光器输出头、光束整形结构、聚焦结构集成在外壳内，方便携带和手持操作。其中，激光器输出头与激光器连接发射激光，光束整形结构将激光进行调节为线光源照射到聚焦结构，聚焦结构将线光源进行压缩光束大小，聚焦到工件表面，对工件进行清洗。

进一步的，外壳内在聚焦结构的周边设置吹气结构，向工件表面吹送高速气体，将清洗后的物质吹走，以避免污染聚焦结构。

而且，激光器、电源等放置在便携包中，与外壳内的部件相结合更增加了线扫描激光清洗装置的便捷可携带效果。

附图说明

图1为本发明一个实施例中便携式线扫描激光清洗装置的结构示意图；

图2为本发明一个实施例中激光的路径示意图。

标记说明：

1电源；2激光器；3激光器输出头；4扫描振镜；5聚焦透镜组；6吹气结构；7距离支架；8反射镜；9外壳；10短手柄；11长手柄

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。“第一”“第二”“第三”“第四”不代表任何的序列关系，仅是为了方便描述进行的区分。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。“当前”在执行某动作之时的时刻，文中出现多个当前，均为随时间流逝中实时记录。

基于激光清洗装置只能在室内操作的问题，本发明给出了便携式线扫描激光清洗装置。

下面将通过基础设计、扩展设计及替换设计对产品、方法等进行详细描述。

本发明提供一种便携式线扫描激光清洗装置，如图1和2所示，其外壳9内在激光的路径上依次设置的激光器输出头3、光束整形结构和聚焦结构；激光器输出头3设置激光器2连接端；光束整形结构将激光器输出头3发射的激光调整为线光源；聚焦结构将线光源聚焦到工件表面；激光器输出头3为准直头；外壳9内还设置电控结构，电控结构与激光器2、光束整形结构、聚焦结构相连接。

其中激光器输出头3、光束整形结构和聚焦结构集成在外壳9内，方便携带和手持操作。激光器输出头3通过光纤连接至激光器2，激光器2与电控连接，功率可调，可根据需要发射不同的激光。该激光器输出头3为准直头，用于发射激光光源。光束整形结构设置在准直头前方，将激光器输出头3发射的激光调整为线光源。聚焦结构设置在光束整形结构的前方。激光器输出头3发出激光光源后通过光束整形结构后再经过聚焦结构最后照射在工件12表面上，实现清洗工作。

上文提到的激光器2可以设置在便携包(如背包)中，通过提、背等方式提高便携性，而且，背包中设置激光器2、清洗装置外壳9的放置位置，还可以设置电源1的放置位置，清洗时，外壳9内的激光输出头与激光器2连接，电源1与各部件连接，方便清洗。清洗后，拆卸放置在便携包中，方便携带。

其中激光器2可选用脉冲光纤激光器2或者光纤输出脉冲固体激光器2。

激光器2与电源1设置在背包中，可由操作人员背在后背上进行清洗操作，增加了清洗装置的便携性，适用于复杂的室外环境。激光器输出头3提供一个稳定可靠的激光点光源，经过后面两片反射镜8的反射后或经过整形镜整形后使光束平行于原光束照射在聚焦结构上实现对光束的调整。

聚焦结构为聚焦透镜组5，包括一个或多个透镜组(图中仅作为举例示出一个透镜组)，设置于装置外壳9的内底部，主要用来压缩整形后的光斑(光束)大小，对扫描光束进行聚焦，增加激光功率密度，聚焦到工件表面。在保证得到良好的加工效果下，间接的提高了手持移动的加工速度，因此提高了清洗效率。

进一步的，由于聚焦透镜距离工件表面较近，在激光清洗工件表面时，产生的清洗物质会四散，为了避免这些清洗物质污染聚焦透镜，在聚焦透镜的周边设置吹气结构6。吹气结构6同样设置在外壳9内，外壳9底部(以图上所示方向来确定底部)开设吹气孔，吹气孔设置于聚焦透镜的前端，更靠近工件表面，吹气孔与吹气结构6连通，吹气结构6用于产生高速气流，吹气孔中的高速气体吹向工件表面，用于将污染物吹离聚焦透镜组，以将清洗过程中产生的粉末等污染物吹离聚焦镜以免将镜片污染。

前文已经提到光束整形结构用于将光束整形为线光源，该光束整形结构可以为扫描振镜4或光束整形器。一维扫描振镜4用于调整光线方向以及将激光器2发出的点光源扫描为线光源，光束整形器用于将激光器2发出的点光源整形为线光源。

下面对扫描振镜4进行详细描述：扫描振镜4包括：依次设置在激光路径上的两块以上的一维反射镜8，其表面镀有满足激光功率损伤阈值的增反膜。自激光器2发出的激光经过所有反射镜8的反射后垂直照射在聚焦结构上；一维反射镜8配有驱动电机，并在驱动电机的作用下旋转。通过驱动电机的驱动，扫描振镜4结构能够实现对一维反射镜8的振动幅值和摆动频率的调节。其工作原理是通过扫描振镜4结构中的驱动电路板来控制驱动电机的旋转状态，驱动电机一端连接一维反射镜8，当电机的状态改变时，一维反射镜8会随着驱动电机旋转，从而达到将点光源扫描成线光源以及能够对线光源的幅值和频率进行调整的目的。具体实现方式是电路板上连接的有两个小的电位器，通过旋转电位器旋钮从小到大的来改变这两个扫面参数，这样对于不同的加工件，就可以设定不同的线长以及摆动频率的快慢。

在图1中给出的两个一维反射镜8的角度设置为：第一个一维反射镜8与入射的激光的夹角为45°，第二个一维反射镜8处于第一个一维反射镜8的反射激光路径上，并与反射激光的夹角为45°。这样，经过第二个一维反射镜8的反射激光平行于激光输出头发出的激光。

当然在其他的实施例中，一维反射镜8的数目，设置角度可以调，只要能够达到光束整形的目的即可。

为了方便手持该清洗装置进行清洗操作，在该便携式线扫描激光清洗装置的外壳9上设置短手柄10，该短手柄10可以固定在外壳9上，固定短手柄10设置于外壳9外重心位置处，用于对整个装置能够进行手持式操作。

不过在实际操作中还需要考虑远距离清洗操作，因此，在外壳9上可以设置长手柄11安装位，需要远距离操作时将长手柄11安装到该位置即可，不需要时拆下。当然，在一些实施例中，该长手柄11优选为长度可调节，以适应不同长度和距离的清洗操作。

也就是说，清洗装置外壳9上装有固定的手柄，当工件距离操作人员较近时，即可使用固定短手柄10进行操作。当工件距离操作人员较远时，可在外壳9上安装长手柄11，长手柄11长度可根据工件距离调节，从而实现更高效的清洗操作。

为了提高清洗的精准性，有效控制激光的清洗距离非常关键，因此，外壳9设置可调节的距离支架7，距离支架7的前端用于接触工件表面，距离支架7的前端设置导向轮。距离支架7能控制清洗装置与工件的距离，长度与角度可调节。通过清洗参数可得知清洗装置与工件的最佳距离，通过调节距离支架7的长度即可精确控制此距离，从而实现更好的清洗效果。

电控结构包括电连接的驱动电路板和控制按钮，驱动电路板设置于外壳9内部，控制按钮设置于外壳9的外表面。电路控制模块用于控制激光器2的供电、一维扫描振镜4中的驱动电机以及吹气结构6中的驱动电机，用于控制激光器2的电源1供电、一维扫描振镜4中的驱动电机运行状态以及吹气结构6中的驱动电机运行状态。控制按钮设置在清洗装置外壳9上，另一端与驱动电路板连接，用于调节一维扫描振镜4的运行状态以及吹气结构6中的驱动电机运行状态。

本发明将点光源扫描成线光源的问题，并且最关键的是能够对扫描光束的幅度和频率进行调节，满足不同的加工对象，提高了加工效率和效果。将各个模块集成在一块，将激光器与电池设置在背包内方便携带，通过手持式装置进行清洗操作，能够在室外更加复杂的环境下工作。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种便携式线扫描激光清洗装置，其特征在于，其外壳内在激光的路径上依次设置的激光器输出头、光束整形结构和聚焦结构；所述激光器输出头设置激光器连接端；

所述光束整形结构将所述激光器输出头发射的激光调整为线光源；所述聚焦结构将所述线光源聚焦到工件表面；所述激光器输出头为准直头；

所述外壳内还设置电控结构，所述电控结构与所述激光器、光束整形结构、聚焦结构相连接。

2.如权利要求1所述的便携式线扫描激光清洗装置，其特征在于，所述外壳内还设置吹气结构，所述外壳在激光出口的周边还设置吹气口，所述吹气口与所述吹气结构连通，以向工件表面吹气；

所述吹气结构与所述电控结构电连接。

3.如权利要求1所述的便携式线扫描激光清洗装置，其特征在于，所述电控结构包括电连接的驱动电路板和控制按钮，所述驱动电路板设置于所述外壳内部，所述控制按钮设置于所述外壳的外表面。

4.如权利要求1所述的便携式线扫描激光清洗装置，其特征在于，所述光束整形结构包括：扫描振镜或光束整形器。

5.如权利要求4所述的便携式线扫描激光清洗装置，其特征在于，当所述光束整形结构包括扫描振镜时，所述扫描振镜包括：依次设置在激光路径上的两块以上的一维反射镜，自激光器发出的激光经过所有所述一维反射镜的反射后垂直照射在所述聚焦结构上；

所述一维反射镜配有驱动电机，并在驱动电机的作用下旋转。

6.如权利要求5所述的便携式线扫描激光清洗装置，其特征在于，第一个所述一维反射镜与入射的激光的夹角为45°，第二个所述一维反射镜处于第一个所述一维反射镜的反射激光路径上，并与所述反射激光的夹角为45°。

7.如权利要求5所述的便携式线扫描激光清洗装置，其特征在于，所述反射镜的表面镀有符合激光功率损伤阈值的增反膜。

8.如权利要求1-7任一项所述的便携式线扫描激光清洗装置，其特征在于，所述外壳上设置短手柄和/或可调节式长手柄，所述可调节式长手柄可拆卸式安装于所述外壳。

9.如权利要求1-7任一项所述的便携式线扫描激光清洗装置，其特征在于，所述外壳设置可调节的距离支架，所述距离支架的前端用于接触工件表面，所述距离支架的前端设置导向轮。

10.如权利要求1-7任一项所述的便携式线扫描激光清洗装置，其特征在于，还包括：便携包、激光器和电源，所述激光器和电源置于所述便携包内；所述激光器与所述激光器输出头通过光纤连接；

所述激光器包括脉冲光纤激光器或光纤输出脉冲固体激光器。