CN109719088B - 激光清洗装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例涉及激光清洗技术领域，提供一种激光清洗装置，包括脉冲光路单元、连续光路单元和合束镜。合束镜包括两个侧面，一个侧面为透射镜面，另一个侧面为反射镜面，脉冲光路单元位于合束镜的反射镜面一侧，连续光路单元位于合束镜的透射镜面一侧。脉冲光路单元向反射镜面射出脉冲激光，连续光路单元向透射镜面射出连续激光，连续激光经透射镜面透射并从合束镜的反射镜面射出。经反射镜面反射后的脉冲激光和从反射镜面射出的连续激光相叠合形成用于清洗的合束激光。本发明实施例的激光清洗装置，通过合束镜使脉冲激光和连续激光相叠合并形成用于清洗的合束激光，从而不但提高了激光清洗的效率，而且同时具有良好的除锈和除漆效果。

Description

激光清洗装置

技术领域

本发明实施例涉及激光清洗技术领域，尤其涉及一种激光清洗装置。

背景技术

激光清洗是一种非接触、高效、绿色的清洗技术，其具有不需要任何化学试剂、无研磨、无应力、无耗材、对基材损伤小、清洁度高等优点，广泛应用于航天航空、船舶、汽车、食品加工、生产加工、轮胎橡塑等行业，主要包括涂层清洗、预处理、模具清洗等。现有的激光清洗装置多采用脉冲激光，具有较高的峰值功率和脉冲频率，除锈效果较好，但是除漆效率低、效果差。

发明内容

本发明实施例提供一种激光清洗装置，用以至少解决现有的激光清洗装置存在除漆效率低以及除漆效果差的技术问题之一。

本发明实施例提供一种激光清洗装置，包括脉冲光路单元、连续光路单元和合束镜；所述合束镜包括两个侧面，一个侧面为透射镜面，另一个侧面为反射镜面，所述脉冲光路单元位于所述合束镜的所述反射镜面一侧，所述连续光路单元位于所述合束镜的所述透射镜面一侧；所述脉冲光路单元向所述反射镜面射出脉冲激光，所述连续光路单元向所述透射镜面射出连续激光，所述连续激光经所述透射镜面透射并从所述合束镜的所述反射镜面射出；经所述反射镜面反射后的所述脉冲激光和从所述反射镜面射出的所述连续激光相叠合形成用于清洗的合束激光。

本发明实施例提供的激光清洗装置，通过脉冲光路单元射出脉冲激光，通过连续光路单元射出连续激光，并通过合束镜使脉冲激光和连续激光相叠合并形成用于清洗的合束激光。连续激光主要产生烧蚀作用，可以对待清洗物件表面进行预热，增加待清洗物件表面对激光的吸收效率，除漆效果好；脉冲激光主要产生热致振动效应，除锈效果好。从而整体上不但提高了激光清洗的效率，而且同时具有良好的除锈和除漆效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例激光清洗装置结构示意图；

图2为本发明实施例合束镜光路示意图；

图中：1、连续激光；2、脉冲激光；3、合束镜；4、聚焦镜；5、第一反射镜；6、第一振镜；7、第二反射镜；8、第二振镜；9、第三反射镜。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1、图2所示，本发明实施例的激光清洗装置，包括脉冲光路单元、连续光路单元和合束镜3。合束镜3包括两个侧面，一个侧面为透射镜面，另一个侧面为反射镜面，脉冲光路单元位于合束镜3的反射镜面一侧，连续光路单元位于合束镜3的透射镜面一侧。脉冲光路单元向反射镜面射出脉冲激光2，连续光路单元向透射镜面射出连续激光1，连续激光1经透射镜面透射并从合束镜3的反射镜面射出；经反射镜面反射后的脉冲激光2和从反射镜面射出的连续激光1相叠合形成用于清洗的合束激光。

激光清洗的清洗机理主要包括热致振动效应和烧蚀，在激光除锈过程中以热致振动效应为主，在除漆过程中以烧蚀为主。现有的激光清洗装置多采用脉冲激光2，具有较高的峰值功率和脉冲频率，除锈效果较好，但是除漆效率低、效果差；现有的激光清洗装置还有少部分采用连续激光1，可以充分发挥激光的烧蚀作用，提高清洗效率，具有较好的除漆效果，但除锈效果差。本发明实施例的激光清洗装置，通过脉冲光路单元射出脉冲激光2，通过连续光路单元射出连续激光1，并通过合束镜3使脉冲激光2和连续激光1相叠合并形成用于清洗的合束激光。连续激光1主要产生烧蚀作用，可以对待清洗物件表面进行预热，增加待清洗物件表面对激光的吸收效率，除漆效果好；脉冲激光2主要产生热致振动效应，除锈效果好。从而整体上不但提高了激光清洗的效率，而且同时具有良好的除锈和除漆效果。

本发明实施例的激光清洗装置，合束镜3可以是相对固定、不可转动的，此时，形成合束激光的脉冲激光2和连续激光1夹角相对固定。合束镜3也可以是旋转可调的，以使分别经过合束镜3反射镜面反射射出的脉冲激光2和合束镜3透射镜面透射并从反射镜面射出的连续激光1之间构造有第一夹角。比如，使合束镜3具有-2～2°的旋转幅度，则此时，经合束镜3反射镜面的脉冲激光2将具有-4～4°的旋转幅度，经合束镜3透射的连续激光1方向不变，形成合束激光的脉冲激光2和连续激光1的第一夹角大小范围为-4～4°。

本发明实施例的激光清洗装置，还包括聚焦镜4，聚焦镜4沿合束激光光路的传播方向设于合束镜3之后，组成合束激光的脉冲激光2和连续激光1穿过聚焦镜4并产生聚焦，将待清洗物件表面置于聚焦点处，便可进行清洗作业。通过调整合束镜3发生转动，可以使形成合束激光的脉冲激光2和连续激光1第一夹角发生变化，从而使脉冲激光2和连续激光1聚焦后产生的焦点在待清洗物件表面形成的扫描线具有不同的相对位置关系。比如说，可以使组成合束激光的脉冲激光2经聚焦镜4聚焦后产生的焦点在待清洗物件表面形成第一扫描线，组成合束激光的连续激光1经聚焦镜4聚焦后产生的焦点在待清洗物件表面形成第二扫描线，第一扫描线和第二扫描线的间距可以为0-15毫米。当本发明实施例的激光清洗装置主要进行除锈作业时，可以调整合束镜3角度，使脉冲激光2的第一扫描线位于连续激光1的第二扫面线的前方，以提高除锈效果；当本发明实施例的激光清洗装置以除漆作业为主时，可以调整合束镜3角度，使连续激光1的第二扫描线位于脉冲激光2的第一扫描线的前方，可以提高除漆效果。

本发明实施例的激光清洗装置，连续光路单元还可以包括用于产生连续激光1的连续激光器，连续激光器的功率可以为500-6000W；可以采用波长为915纳米的连续激光1。脉冲光路单元还可以包括用于产生脉冲激光2的脉冲激光器，脉冲激光器的功率可以为50-500W，脉冲激光2的频率可以为10-200kHz；可以采用波长为1064纳米的脉冲激光2。

本发明实施例的连续光路单元还可以包括准直镜、第一反射镜5和第一振镜6；沿连续激光1的传播方向，准直镜位于连续激光器之后，第一反射镜5位于准直镜之后，第一振镜6位于第一反射镜之后；连续激光器射出的连续激光1依次经准直镜的准直、经第一反射镜5的反射、经第一振镜6的振动反射后，射向合束镜3的透射镜面。

本发明实施例的脉冲光路单元还可以包括第二反射镜7、第二振镜8和第三反射镜9；沿脉冲激光2的传播方向，第二反射镜7位于脉冲激光器之后，第二振镜8位于第二反射镜7之后，第三反射镜9位于第二振镜8之后；脉冲激光器射出的脉冲激光2依次经第二反射镜7的反射、经第二振镜8的振动反射、经第三反射镜9的反射后，射向合束镜3的反射镜面。

本发明一个实施例的激光清洗装置，连续光路单元位于合束镜3的透射镜面一侧，包括连续激光器、准直镜、第一反射镜5和第一振镜6。连续激光器为半导体激光器，能够产生波长为915纳米的连续激光1；连续激光器与准直镜通过QBH锁紧套光纤连接；915纳米波长的连续激光1经过准直镜的准直后，以45°入射角射向第一反射镜5并发生反射，然后以45°入射角射向第一振镜6的反射振镜，经第一振镜6的振动反射后穿过合束镜3的透射镜面。脉冲光路单元位于合束镜3的反射镜面一侧，包括脉冲激光器、第二反射镜7、第二振镜8和第三反射镜9。脉冲激光器为光纤激光器，能够产生波长为1064nm的脉冲激光2；脉冲激光器的输出光纤通过QCS锁紧套安装固定，向第二反射镜7射出1064纳米波长的脉冲激光2，射向第二反射镜7的脉冲激光2与射向第一反射镜5的连续激光1相平行；使脉冲激光2以45°入射角射向第二反射镜7并发生反射，然后以45°入射角射向第二振镜8的反射振镜并发生反射，然后再以40°-45°之间的入射角射向第三反射镜9，比如说，脉冲激光2以41.5°的入射角射向第三反射镜9；经第三反射镜9反射的脉冲激光2射向合束镜3的反射镜面并发生反射。穿过合束镜3透射镜面的915纳米波长连续激光1和合束镜3反射镜面反射的1064纳米波长脉冲激光2相叠合并形成合束激光，合束激光穿过聚焦镜4并产生聚焦。将待清洗物件表面置于聚焦点处，便可进行清洗作业。通过调整合束镜3发生转动，可以使形成合束激光的脉冲激光2和连续激光1夹角发生变化，从而使脉冲激光2和连续激光1聚焦后产生的焦点在待清洗物件表面形成的扫描线具有不同的相对位置关系。

由以上实施例可以看出，本发明的激光清洗装置，通过脉冲光路单元射出脉冲激光2，通过连续光路单元射出连续激光1，并通过合束镜3使脉冲激光2和连续激光1相叠合并形成用于清洗的合束激光。连续激光1主要产生烧蚀作用，可以对待清洗物件表面进行预热，增加待清洗物件表面对激光的吸收效率，除漆效果好；脉冲激光2主要产生热致振动效应，除锈效果好。从而本发明的激光清洗装置不但提高了激光清洗的效率，而且同时具有良好的除锈和除漆效果。进一步地，合束镜3可以是相对固定、不可转动的，也可以是旋转可调的。通过调整合束镜3发生转动，可以使形成合束激光的脉冲激光2和连续激光1夹角发生变化，从而使脉冲激光2和连续激光1聚焦后产生的焦点在待清洗物件表面形成的扫描线具有不同的相对位置关系。当本发明实施例的激光清洗装置主要进行除锈作业时，可以调整合束镜3角度，使脉冲激光2的扫描线位于连续激光1的扫面线的前方，以提高除锈效果；当本发明实施例的激光清洗装置以除漆作业为主时，可以调整合束镜3角度，使连续激光1的扫描线位于脉冲激光2的扫描线的前方，可以提高除漆效果。本发明实施例的激光清洗装置可以采用915纳米波长的连续激光1和1064纳米波长的脉冲激光2。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种激光清洗装置，其特征在于，包括脉冲光路单元、连续光路单元和合束镜；所述合束镜包括两个侧面，一个侧面为透射镜面，另一个侧面为反射镜面，所述脉冲光路单元位于所述合束镜的所述反射镜面一侧，所述连续光路单元位于所述合束镜的所述透射镜面一侧；所述脉冲光路单元向所述反射镜面射出脉冲激光，所述连续光路单元向所述透射镜面射出连续激光，所述连续激光经所述透射镜面透射并从所述合束镜的所述反射镜面射出；经所述反射镜面反射后的所述脉冲激光和从所述反射镜面射出的所述连续激光相叠合形成用于清洗的合束激光；

所述合束镜旋转可调，以使分别经所述合束镜射出的所述脉冲激光与所述连续激光之间构造有第一夹角，所述合束镜的旋转角大小范围为-2～2°，所述第一夹角的大小范围为-4～4°；

所述激光清洗装置还包括聚焦镜，所述聚焦镜沿所述合束激光光路传播方向设于所述合束镜之后，组成所述合束激光的所述脉冲激光和所述连续激光穿过所述聚焦镜并产生聚焦；

所述脉冲激光经所述聚焦镜聚焦后在待清洗物件表面形成第一扫描线，所述连续激光经所述聚焦镜后在所述待清洗物件表面形成第二扫描线，所述第一扫描线和所述第二扫描线的间距为0-15毫米。

2.根据权利要求1所述的激光清洗装置，其特征在于，所述连续光路单元包括用于产生所述连续激光的连续激光器，所述连续激光器的功率为500-6000W。

3.根据权利要求2所述的激光清洗装置，其特征在于，所述连续光路单元还包括准直镜、第一反射镜和第一振镜；沿所述连续激光传播方向，所述准直镜位于所述连续激光器之后，所述第一反射镜位于所述准直镜之后，所述第一振镜位于所述第一反射镜之后；所述连续激光器射出的所述连续激光依次经所述准直镜、所述第一反射镜以及所述第一振镜后射向所述合束镜的所述透射镜面。

4.根据权利要求2所述的激光清洗装置，其特征在于，所述连续激光的波长为915纳米。

5.根据权利要求1所述的激光清洗装置，其特征在于，所述脉冲光路单元包括用于产生所述脉冲激光的脉冲激光器，所述脉冲激光器的功率为50-500W，所述脉冲激光的频率为10-200kHz。

6.根据权利要求5所述的激光清洗装置，其特征在于，所述脉冲光路单元还包括第二反射镜、第二振镜和第三反射镜；沿所述脉冲激光传播方向，所述第二反射镜位于所述脉冲激光器之后，所述第二振镜位于所述第二反射镜之后，所述第三反射镜位于所述第二振镜之后；所述脉冲激光器射出的所述脉冲激光依次经所述第二反射镜、所述第二振镜以及所述第三反射镜后射向所述合束镜的所述反射镜面。

7.根据权利要求5所述的激光清洗装置，其特征在于，所述脉冲激光的波长为1064纳米。