CN110434125A - 一种可调角度的激光清洗机手持终端 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可调角度的激光清洗机手持终端，能够用于对于某些固定设备待清洗工件的侧面及背面，并且物理性能优异，包括，用于传输激光的光纤准直系统，其具有外壳，外壳能够作为手持部；可伸缩激光束通道、可调角度的振镜和聚焦镜，手持部通过激光束通道与另一端的容置部相连，容置部表面设有弧形窗口保护镜，所述振镜和聚焦镜置于容置部内；所述容置部内的振镜和聚焦镜可手动或电动调整角度；其中，聚焦镜的调整角度是振镜调整角度的两倍。

Description

一种可调角度的激光清洗机手持终端

技术领域

本发明涉及激光清洗机领域，具体的，涉及一种可调角度的激光清洗机手持终端。

背景技术

激光清洗是主要是基于基材表面污染物(油漆、锈蚀等)吸收激光能量后，或汽化挥发、或瞬间受热膨胀而克服表面对粒子的吸附力，使其脱离物体表面，进而达到清洗的目的。其物理原理可概括如下：a)激光器发射的光束被需处理表面上的污染层所吸收；b)大能量的吸收形成急剧膨胀的等离子体(高度电离的不稳定气体)，产生冲击波；c)冲击波使污染物变成碎片并被剔除；其中，光脉冲宽度必须足够短，以避免使被处理表面遭到破坏的热积累，实验表明当金属表面上有氧化物时，等离子体产生于金属表面。

与传统化学药剂和机械方法清洗相比较激光清洗具有无研磨、非接触、无热效应和适用于各种材质的物体等清洗特点，被认为是最可靠、最有效的解决办法。同时，激光清洗可以解决采用传统清洗方式无法解决的问题。

目前已经出现了与激光清洗机配合使用的手持终端，即激光清洗头，手持终端通过光纤与激光发生机相连，具有使用灵活的特点，可实现对固定设备的部分清洗，由于激光的指向性高，只能清洗固定设备的正面，发明人认为，对于某些固定设备待清洗工件的侧面及背面，特别是操作人员难以进入的待清洗工件面无法清洗；而且，目前的手持终端重量较大，一般达2～3公斤，无法加装延长杆操作，体积也较大，无法探入狭小空间工作。此外，由于激光是不可见光，且只在激光聚焦点的位置产生作用进行清洗工作，焦点位于外壳激光出口前方几十厘米处，工作时设备与工件的位置及距离难掌握，在清洗工件侧面及背面时更难掌握。

发明内容

针对现有的手持终端清洗装置由于激光的指向性高，只能清洗固定设备的正面，对于某些固定设备待清洗工件的侧面及背面，特别是操作人员难以进入的待清洗工件面无法清洗的不足，本发明提供了一种可调角度的激光清洗机手持终端，其能够用于对于某些固定设备待清洗工件的侧面及背面，并且轻质化。

本发明的第一目的，是提供一种可调角度的激光清洗机手持终端。

本发明的第二目的，是提供一种可调角度的激光清洗方法。

为实现上述发明目的，本发明公开了下述技术方案：

首先，本发明公开了一种可调角度的激光清洗机手持终端，包括，

手持部；

激光束通道，其用于连通激光源并能够供准直激光束通过；

容置部，手持部通过激光束通道与另一端的容置部相连，激光束通道能够改变其长度，容置部表面设有弧形窗口保护镜；

可调角度的振镜和聚焦镜，振镜和聚焦镜置于容置部内，；

观测机构；

其中，聚焦镜的调整角度范围θ₁是振镜调整角度范围θ₂的两倍，保证振镜反射的激光束保持直射到聚焦镜以达到聚焦。

进一步，所述激光束通道连接激光源，来自激光源的激光能够依次通过激光束通道、振镜和聚焦镜，透过窗口保护镜照射在待清洗工件。

进一步，所述光源包括连接于激光发生器主机的光纤末端的激光输出头，激光输出头置于手持部内并与振镜连接，经过激光发生器主机准直后的激光束从激光输出头发出通过激光束通道到达振镜。

进一步，所述观测机构包括设于容置部内的用于测定聚焦镜组与被清洗工件之间距离的激光测距仪。使用时，只有在固定焦距范围内，激光测距仪才发射激光进行清洗，以提高清洗效率，保护操作人员安全，并节省能源。

进一步，所述观测机构还包括设于容置部内的用于发射定位用红光的清洗指示线发射机构。使用时，清洗指示线发射机构发射红光定位至待清洗工件表面上的需清洗位置后，激光输出头产生激光照射所述需清洗位置。

进一步，所述观测机构还包括设于容置部内的用于观察被清洗工件表面的摄像头。

进一步，还包括用于控制器，控制器置于手持外壳内并与激光输出头和振镜连接。

进一步，还包括用于控制激光输出头开关的点动开关，点动开关设于外壳上并与所述控制器连接。

进一步，还包括用于参数设定及显示的控制面板，控制面板与所述控制器和所述观测机构连接。

其次，本发明还公开了一种可调角度的激光清洗方法，所述激光输出头产生的激光束依次通过激光束通道、振镜扫描和聚焦镜聚焦后，透过窗口保护镜照射在待清洗工件，待清洗工件表面污染物吸收激光能量后克服待清洗工件表面对粒子的吸附力，激光束脱离待清洗工件表面。

具体的，包括以下步骤：

1)设定聚焦镜与被清洗工件之间的有效距离为l₀，所述激光测距仪测量聚焦镜与被清洗工件之间的距离l₁，当l₀＝l₁时，激光测距仪向控制器发射信号；

2)在控制器接收到来自于激光测距仪的信号之后，清洗指示线发射机构将清洗指示线投射到清洗面的清洗位置；

3)所述激光输出头启动，所述激光输出头产生的激光通过所述激光束通道，然后依次经过所述振镜的扫描和所述聚焦镜的聚焦后，透过窗口保护镜照射在待清洗工件，进行清洗。

进一步，如果在t时间内聚焦镜与被清洗工件之间的距离l₁大于或小于有效距离l₀，所述点动开关自动关闭，将自动暂停清洗，聚焦镜与被清洗工件之间的距离l₁恢复到有效距离内后，可自动再次启动点动开关，进行清洗。

进一步，聚焦镜与被清洗工件之间的有效距离为，聚焦点位于工件清洗面附近时的距离。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1)本发明中，通过可伸缩的激光通道连接杆将激光输出头与振镜聚焦镜组容置部相连，不仅有效的分散了手持终端的重量，而且使得所述手持终端可以达到普通终端难以达到的工件清洗面。

2)本发明中，位于容置部的振镜、聚焦镜组可做角度调整，清洗激光束可以向侧向或侧后向发射，再配合摄像头观察，可以进行工件侧面及背面的清洗。

3)本发明中，通过测量距离、标定清洗点的方法，能够标示不可见的激光，并精准测定距离，能够使的激光在激光聚焦点的位置产生作用进行清洗工作，便于清洗工件侧面及背面。

4)本发明中，控制器安装于手持终端外壳内，另附控制面板及显示屏，可随时设定激光输出的功率、频率、激光工作面积范围，

5)本发明中，激光防护罩前端安装有镀膜高透的窗口保护镜，在不降低激光输出功率的前提下，有效阻隔外部烟雾、粉尘，激光防护罩可快速拆卸替换。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为展示了实施例1在正面和侧面清洗工件时的总体结构示意图，

图2为展示了是实力1在背面清洗工件时的总体结构示意图。

图中，1、光纤，2、手持部，3、点动开关，4、准直激光束，5、激光束通道，6、激光测距仪和清洗指示线发射机构，7、弧形护镜，8、振镜，9、第二旋转机构，10、聚焦镜，11、摄像头，12、清洗激光束，13、被清洗工件，14、容置部。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

正如背景技术所述，针对现有的手持终端清洗装置由于激光的指向性高，只能清洗固定设备的正面，对于某些固定设备待清洗工件的侧面及背面，特别是操作人员难以进入的待清洗工件面无法清洗的不足，本发明提供了一种可调角度的激光清洗机手持终端，其能够用于对于某些固定设备待清洗工件的侧面及背面，并且物理性能优异，现结合附图和具体实施方式对本发明进一步进行说明。

实施例1

如图1～2所示，本实施例公开了一种可调角度的激光清洗机手持终端，包括，手持部2、激光束通道5和容置部14构成的外部壳体机构，外部壳体机构用于遮罩位于其内部的激光处理机构，手持部2通过激光束通道5与另一端的容置部14相连，激光束通道5能够改变其长度，容置部14表面设有弧形窗口保护镜；激光处理机构包括置于容置部14内的振镜8和聚焦镜10，振镜8和聚焦镜10的角度可调；还包括置于容置部14观测机构。

为了实现改变长度的功能，激光束通道5包括第一套管和第二套管，第一套管套接于第二套管，第一套管能够沿着第二套管移动，利用两个套管之间的移动来改变长度。

具体的，手持部2为一圆柱形壳体，容置部14为一截面为扇形的盒体；

其中，聚焦镜10的调整角度范围θ₁是振镜8调整角度范围θ₂的两倍，保证振镜8反射的激光束保持直射到聚焦镜10以达到聚焦。

可以理解的是，容置部14内的振镜8和聚焦镜10均通过旋转机构进行角度范围的调整，振镜8连接第一旋转机构，聚焦镜10连接第二旋转机构9，聚焦镜10组可做角度调整，激光束可以向侧向或侧后向发射。第一旋转机构包括连接于振镜8的第一旋转臂和连接于第一旋转臂的调节把手，调节把手可以根据需要连接电机，或者由人直接调节；第二旋转机构9包括连接于聚焦镜10的第二旋转臂和连接于第二旋转臂的调节把手，调节把手可以根据需要连接电机，或者由人直接调节。

本实施例中的光源为激光输出头，可以理解的是，激光输出头连接于光纤1，光纤1连接与激光发生器主机。

激光输出头产生的激光依次通过可伸缩激光束通道5，经过振镜8扫描和聚焦镜10聚焦后，透过弧形护镜7，照射在待清洗工件上，待清洗工件表面污染物吸收激光能量后克服待清洗工件表面对粒子的吸附力，脱离待清洗工件表面。

观测机构包括设于容置部14内的激光测距仪和清洗指示线发射机构和摄像头11，激光测距仪安装于聚焦镜10，用来测量聚焦镜10组与清洗目标工件之间的距离；清洗指示线发射机构安装于聚焦镜10。

可以理解的是，清洗指示线发射机构在本实施例中为能够发射红色定向光线的灯头。

可以理解的是，手持部2的外侧还安装点动开关3，点动开关3连接激光输出头。

本实施例中，所述激光输出头产生的激光依次通过激光束通道5、振镜8扫描和聚焦镜10聚焦后，透过窗口保护镜照射在待清洗工件上，待清洗工件表面污染物吸收激光能量后克服待清洗工件表面对粒子的吸附力，脱离待清洗工件表面，此时可以通过点动开关3关闭激光输出头。

实施例2

实施例2与实施例1的区别在于，实施例2中，观测机构还包括设于容置部14内的用于观察被清洗工件13表面的摄像头11，摄像头11安装于聚焦镜10。用来观察待清洗工件及清洗指示线。

手持部2内设置控制器，控制器与激光输出头、振镜8、激光测距仪、清洗指示线发射机构和摄像头11。

手持部2的外侧还安装点动开关3，点动开关3连接控制器。

还包括用于参数设定及显示的控制面板，控制面板与所述控制器和所述观测机构连接。

实施例2与实施例1在工作模式上具有区别，具体为，在实施例1中，其操作可以通过手工完成，而在本实施例中，所述控制器可以代替人工操作，自动根据摄像头11采集的数据判断清洗指示线与待清洗工件的位置关系，进而决定是否自动关闭激光输出头。

实施例3

一种可调角度的激光清洗方法，其基于如实施例1或实施例2所公开的设备，所述激光输出头产生的激光束依次通过激光束通道5、振镜8扫描和聚焦镜10聚焦后，透过窗口保护镜照射在待清洗工件，待清洗工件表面污染物吸收激光能量后克服待清洗工件表面对粒子的吸附力，激光束脱离待清洗工件表面。

具体的，包括以下步骤：

1)设定聚焦镜10与被清洗工件13之间的有效距离为l₀，所述激光测距仪测量聚焦镜10与被清洗工件13之间的距离l₁，当l₀＝l₁时，激光测距仪向控制器发射信号；

2)在控制器接收到来自于激光测距仪的信号之后，清洗指示线发射机构将清洗指示线投射到清洗面的清洗位置；

3)所述激光输出头启动，所述激光输出头产生的激光通过所述激光束通道5，然后依次经过所述振镜8的扫描和所述聚焦镜10的聚焦后，透过窗口保护镜照射在待清洗工件，进行清洗。

其中，如果在t时间内聚焦镜10与被清洗工件13之间的距离l₁大于或小于有效距离l₀，所述点动开关3自动关闭，将自动暂停清洗，聚焦镜10与被清洗工件13之间的距离l₁恢复到有效距离内后，可自动再次启动点动开关3，进行清洗。

其中，聚焦镜10与被清洗工件13之间的有效距离为，聚焦点位于工件清洗面附近时的距离。

以上所述仅为本实施例的优选实施例而已，并不用于限制本实施例，对于本领域的技术人员来说，本实施例可以有各种更改和变化。凡在本实施例的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实施例的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种可调角度的激光清洗机手持终端，其特征在于，包括，

手持部；

激光束通道，其用于连通激光源并能够供准直激光束通过；

容置部，手持部通过激光束通道与另一端的容置部相连，激光束通道能够改变其长度，容置部表面设有弧形窗口保护镜；

可调角度的振镜和聚焦镜，振镜和聚焦镜置于容置部内；

观测机构；

其中，聚焦镜的调整角度范围θ₁是振镜调整角度范围θ₂的两倍。

2.如权利要求1所述的可调角度的激光清洗机手持终端，其特征在于，来自激光源的激光能够依次通过激光束通道、振镜和聚焦镜，透过窗口保护镜照射在待清洗工件。

3.如权利要求2所述的可调角度的激光清洗机手持终端，其特征在于，所述光源包括连接于激光发生器主机的光纤末端的激光输出头，激光输出头置于手持部内并与振镜连接，经过激光发生器主机准直后的激光束从激光输出头发出通过激光束通道到达振镜。

4.如权利要求1所述的可调角度的激光清洗机手持终端，其特征在于，所述观测机构包括设于容置部内的用于测定聚焦镜组与被清洗工件之间距离的激光测距仪。

5.如权利要求1所述的可调角度的激光清洗机手持终端，其特征在于，所述观测机构还包括设于容置部内的用于发射定位用红光的清洗指示线发射机构。

6.如权利要求1所述的可调角度的激光清洗机手持终端，其特征在于，所述观测机构还包括设于容置部内的用于观察被清洗工件表面的摄像头。

7.如权利要求1所述的可调角度的激光清洗机手持终端，其特征在于，还包括用于控制器，控制器置于手持部内并与光源、振镜和所述观测机构连接。

8.如权利要求7所述的可调角度的激光清洗机手持终端，其特征在于，还包括用于控制激光输出头开关的点动开关，点动开关设于手持部的外壳并与所述控制器连接。

9.如权利要求7所述的可调角度的激光清洗机手持终端，其特征在于，还包括用于参数设定及显示的控制面板，控制面板与所述控制器和所述观测机构连接。

10.如权利要求1～9任意一项所述的可调角度的激光清洗方法，其特征在于，包括以下步骤：

设定聚焦镜与被清洗工件之间的有效距离为l₀，所述激光测距仪测量聚焦镜与被清洗工件之间的距离l₁，当l₀＝l₁时，激光测距仪向控制器发射信号；

在控制器接收到来自于激光测距仪的信号之后，清洗指示线发射机构将清洗指示线投射到清洗面的清洗位置；

所述激光输出头启动，所述激光输出头产生的激光通过所述激光束通道，然后依次经过所述振镜的扫描和所述聚焦镜的聚焦后，透过窗口保护镜照射在待清洗工件，进行清洗。