CN110695007A - 一种激光清洗设备光路扫描调制方法 - Google Patents

一种激光清洗设备光路扫描调制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种激光清洗设备光路扫描调制方法，通过以下算法调制：原始激光清洗设备的光学振镜是以固定频率f0做往复运动，扫描点距离中心点的距离
Figure DDA0002248739360000011
其中，t0为扫描周期，t为经历的时间；利用调频原理，设立一个调频信号s1，使得调频信号s1的频率f1为光学振镜扫描的固定频率f0的2倍，并且调频信号相位偏差
Figure DDA0002248739360000012
Figure DDA0002248739360000014
Figure DDA0002248739360000015
将此信号对原始激光清洗设备的激光脉冲发射的频率Fpre进行调制，得到调制后的激光脉冲频率Fnew为：Fnew＝f1+Fpre本发明改变了激光脉冲的频率，使得在不改变光学振镜扫描工作的情况下，能扫出一条连续的激光清洗作业线，避免了扫描线的两端光点过度密集现象和中间出现不连续光点的问题，使得激光清洗得以应用到精密清洗领域，且基本没有增加成本。

Description

一种激光清洗设备光路扫描调制方法
技术领域
本发明涉及激光清洗技术领域，具体是指一种激光清洗设备光路扫描调制方法。
背景技术
目前激光清洗技术，利用了物质对激光反射与吸收比例不同的原理，从高反射表面去除高吸收物质：当激光能量照射在高吸收物质和高反射物质的接合面时，激光的能量会使得高吸收物质瞬间气化，产生一个微爆破效应，从而“炸掉”周围一部分的高吸收物质。现有激光清洗设备的操作手柄上安装有光学振镜，利用激光光源，光学振镜做横向扫描，从而扫出一条工作线，工人手持清洗机手柄，纵向作业，完成清洗任务。但由于光学振镜是以设定的固定频率做往复运动，其往复运动所产生的光路效果如同正弦扫描效果，目前对于激光的脉冲并没有调制，而是产生匀速脉冲，这种匀速脉冲一般都以20kHz以上的频率出现，这种扫描所带来的结果是，在激光作业线上，在两端，由于振镜偏转速度慢，导致两端的激光照射的脉冲数量多，能量比较集中；而在中间，由于振镜偏转速度快，照射的激光脉冲少，清洗效果差，甚至出现不连续清洗线的问题。这种问题产生的影响：1.清洗效果不均衡，两边好中间差：2.反复清洗导致两边对于基材损伤较大；3.无法完成平面清洗，始终会存在纵向边框。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服上述技术的缺陷，提供一种激光清洗设备光路扫描调制方法。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为一种激光清洗设备光路扫描调制方法：原始激光清洗设备的操作手柄上安装有光学振镜，利用激光光源，光学振镜做横向扫描，从而扫出一条工作线，工人手持清洗机手柄，纵向作业，完成清洗任务，扫描采用机械式往复扫描，光学振镜是以设定的固定频率f0做往复运动，为近似正弦波方式的扫描，扫描点距离中心点的距离d的数学方程为:
Figure BDA0002248739340000011
其中，t0为扫描周期，t为经历的时间；
现利用调频原理，调制原始激光清洗设备的激光脉冲发射的频率Fpre：设立一个调频信号s1，使得调频信号s1的频率f1为光学振镜扫描的固定频率f0的2倍，并且调频信号相位偏差
Figure BDA0002248739340000013
Figure BDA0002248739340000014
Figure BDA0002248739340000015
将此信号对原始激光清洗设备的激光脉冲发射的频率Fpre进行调制，得到调制后的激光脉冲频率Fnew为：
Fnew＝f1+Fpre
调制以后，光学振镜扫描的固定频率f0仍旧不变，采用机械式往复运动，而激光的脉冲信号，由原来的匀速固定频率脉冲，变成了以光学振镜扫描的固定频率f0为基础的变频脉冲。
作为改进，在原始激光清洗设备的控制系统里加入所述算法，将原始激光清洗设备的激光脉冲发射的频率Fpre进行调制，通过从光学振镜控制单元提取出来的光学振镜位置信号，在FPGA上使用硬件算法进行计算，从而算出针对原始激光清洗设备的激光脉冲发射的频率Fpre的调制信号，来控制下一个激光脉冲距离当前激光脉冲所经历的时间，从而触发下一个脉冲信号。
本发明与现有技术相比的优点在于：本发明对原始激光清洗设备的激光脉冲发射的频率进行调制，改变了激光脉冲的频率，从而使得在不改变光学振镜扫描工作的情况下，能够扫出一条连续的激光清洗作业线，既避免了扫描线的两端光点过度密集现象，又避免了在中间出现不连续光点的问题，使得激光清洗得以应用到精密清洗领域，本发明没有改变原有的电路设计，只是在FPGA上增加了调制算法，基本没有增加成本，却得到了非常好的效果，具有很好的实用性。
附图说明
图1是本发明一种激光清洗设备光路扫描调制方法的激光清洗光路扫描框图。
图2是本发明一种激光清洗设备光路扫描调制方法的原始作业线图。
图3是本发明一种激光清洗设备光路扫描调制方法的原始作业线的端部图。
图4是本发明一种激光清洗设备光路扫描调制方法的原始作业线的中部图。
图5是本发明一种激光清洗设备光路扫描调制方法的原始扫描点图。
图6是本发明一种激光清洗设备光路扫描调制方法的光学振镜扫描的固定频率图。
图7是本发明一种激光清洗设备光路扫描调制方法的光学振镜扫描的固定频率和调频信号s1的频率图。
图8是本发明一种激光清洗设备光路扫描调制方法的原始激光清洗设备的激光脉冲发射的频率图。
图9是本发明一种激光清洗设备光路扫描调制方法的调制后的激光脉冲频率图。
图10是本发明一种激光清洗设备光路扫描调制方法的调制后扫描点图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明一种激光清洗设备光路扫描调制方法做进一步的详细说明。
结合附图1-10，一种激光清洗设备光路扫描调制方法，通过以下算法调制：原始激光清洗设备的操作手柄上安装有光学振镜，利用激光光源，光学振镜做横向扫描，从而扫出一条工作线，工人手持清洗机手柄，纵向作业，完成清洗任务，扫描采用机械式往复扫描，光学振镜是以设定的固定频率f0做往复运动，为近似正弦波方式的扫描，扫描点距离中心点的距离d的数学方程为:
Figure BDA0002248739340000031
其中，t0为扫描周期，t为经历的时间；
现利用调频原理，调制原始激光清洗设备的激光脉冲发射的频率Fpre：设立一个调频信号s1，使得调频信号s1的频率f1为光学振镜扫描的固定频率f0的2倍，并且调频信号相位偏差
Figure BDA0002248739340000033
Figure BDA0002248739340000034
Figure BDA0002248739340000035
将此信号对原始激光清洗设备的激光脉冲发射的频率Fpre进行调制，得到调制后的激光脉冲频率Fnew为：
Fnew＝f1+Fpre
调制以后，光学振镜扫描的固定频率f0仍旧不变，采用机械式往复运动，而激光的脉冲信号，由原来的匀速固定频率脉冲，变成了以光学振镜扫描的固定频率f0为基础的变频脉冲。
在原始激光清洗设备的控制系统里加入所述算法，将原始激光清洗设备的激光脉冲发射的频率Fpre进行调制，通过从光学振镜控制单元提取出来的光学振镜位置信号，在FPGA上使用硬件算法进行计算，从而算出针对原始激光清洗设备的激光脉冲发射的频率Fpre的调制信号，来控制下一个激光脉冲距离当前激光脉冲所经历的时间，从而触发下一个脉冲信号。
本发明在具体实施时，在原始激光清洗设备的控制系统里加入所述算法，原始激光清洗设备的操作手柄上安装有光学振镜，利用激光光源，光学振镜做横向扫描，从而扫出一条工作线，工人手持清洗机手柄，纵向作业，完成清洗任务，扫描采用机械式往复扫描，光学振镜是以设定的固定频率f0做往复运动，为近似正弦波方式的扫描，扫描点距离中心点的距离d的数学方程为:
Figure BDA0002248739340000036
其中，t0为扫描周期，t为经历的时间；由于这种扫描叠加在匀速的激光脉冲上，就会导致在扫描结果上出现扫描点2，利用调频原理，调制原始激光清洗设备的激光脉冲发射的频率Fpre：设立一个调频信号s1，使得调频信号s1的频率f1为光学振镜扫描的固定频率f0的2倍，并且调频信号相位偏差
Figure BDA0002248739340000041
Figure BDA0002248739340000042
Figure BDA0002248739340000044
将此信号对原始激光清洗设备的激光脉冲发射的频率Fpre进行调制，得到调制后的激光脉冲频率Fnew为：
Fnew＝f1+Fpre
调制以后，光学振镜扫描的固定频率f0仍旧不变，采用机械式往复运动，而激光的脉冲信号，由原来的匀速固定频率脉冲，变成了以光学振镜扫描的固定频率f0为基础的变频脉冲，经过调制，扫描点变得均匀密集分布。
本发明对原始激光清洗设备的激光脉冲发射的频率进行调制，改变了激光脉冲的频率，从而使得在不改变光学振镜扫描工作的情况下，能够扫出一条连续的激光清洗作业线，既避免了扫描线的两端光点过度密集现象，又避免了在中间出现不连续光点的问题，使得激光清洗得以应用到精密清洗领域，本发明没有改变原有的电路设计，只是在FPGA上增加了调制算法，基本没有增加成本，却得到了非常好的效果，具有很好的实用性。
以上对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的方案和实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种激光清洗设备光路扫描调制方法，其特征在于通过以下算法调制：
原始激光清洗设备的操作手柄上安装有光学振镜，利用激光光源，光学振镜做横向扫描，从而扫出一条工作线，工人手持清洗机手柄，纵向作业，完成清洗任务，扫描采用机械式往复扫描，光学振镜是以设定的固定频率f0做往复运动，为近似正弦波方式的扫描，扫描点距离中心点的距离d的数学方程为:
Figure FDA0002248739330000011
其中，t0为扫描周期，t为经历的时间；
现利用调频原理，调制原始激光清洗设备的激光脉冲发射的频率Fpre：设立一个调频信号s1，使得调频信号s1的频率f1为光学振镜扫描的固定频率f0的2倍，并且调频信号相位偏差
Figure FDA0002248739330000012
Figure FDA0002248739330000014
Figure FDA0002248739330000015
将此信号对原始激光清洗设备的激光脉冲发射的频率Fpre进行调制，得到调制后的激光脉冲频率Fnew为：
Fnew＝f1+Fpre
调制以后，光学振镜扫描的固定频率f0仍旧不变，采用机械式往复运动，而激光的脉冲信号，由原来的匀速固定频率脉冲，变成了以光学振镜扫描的固定频率f0为基础的变频脉冲。
2.根据权利要求1所述的一种激光清洗设备光路扫描调制方法，其特征在于：在原始激光清洗设备的控制系统里加入所述算法，将原始激光清洗设备的激光脉冲发射的频率Fpre进行调制，通过从光学振镜控制单元提取出来的光学振镜位置信号，在FPGA上使用硬件算法进行计算，从而算出针对原始激光清洗设备的激光脉冲发射的频率Fpre的调制信号，来控制下一个激光脉冲距离当前激光脉冲所经历的时间，从而触发下一个脉冲信号。
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