CN112246782A - 一种激光清洗头 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种激光清洗头，涉及激光技术领域，其技术方案要点是：包括握持手柄，所述握持手柄的两端分别连接有隔离头与清洗头，所述隔离头连接有光纤连接器，所述握持手柄内设有反射镜，且所述握持手柄上设置有调节件，所述清洗头包括连接筒、滑动设于连接筒内的镜筒以及设于镜筒一端的聚焦镜，所述连接筒上设有驱动机构，所述连接筒的一端设有距离传感器，所述距离传感器连接有控制器，所述镜筒内还设有准直镜，所述聚焦镜包括中心聚焦镜以及若干个位于中心聚焦镜周侧的可调谐聚焦镜，所述镜筒端部设有调整机构。本发明能够自动控制清洗间距，并提高清洗范围，避免清洗过程中在衔接时存在缝隙，具有提高其清洗效果的优点。

Description

一种激光清洗头

技术领域

本发明涉及激光清洗技术领域，更具体地说，它涉及一种激光清洗头。

背景技术

激光清洗是一种高效、绿色的清洗技术，相对于化学清洗及机械清洗有一定的优势，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。现在的激光清洗系统中激光加工头中的激光经过激光反射镜后通过聚焦镜聚焦后作用在清洗样件表面。

如授权公告号为CN210754166U，公告日为2020.06.16的中国专利公开了一种激光清洗头，包括握持手柄，所述握持手柄的前端固定连接有激光隔离器，所述激光隔离器的前端连接有光纤连接器，所述握持手柄的后端通过若干螺栓固定连接有主体外壳，所述主体外壳的后端固定安装有二维扫描镜，所述主体外壳的侧面安装有聚焦镜，所述握持手柄通过该若干对称分布的固定机构与激光隔离器连接。

通过光纤连接器送入激光隔离器中，由聚焦镜聚焦后形成光斑在清洗工件上清洗。但是在使用的过程中，需要工人能够精准的找准手持式激光清洗器中聚焦镜与清洗面之间的距离，以保证激光对清洗面的清洗质量，实际使用中清洗面多为不平整的表面，需要工人能够准确的调整激光清洗器与清洗面之间距离，但是人为控制间距不准确，就会导致清洗不均匀，清洗效果差，并且激光聚焦后只能形成一个很小的光斑，清洗范围窄，在清洗的衔接上会有微小缝隙不好控制，导致整体清洗效果较差。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种激光清洗头，能够自动控制清洗间距，并提高清洗范围，避免清洗过程中在衔接时存在缝隙，具有提高其清洗效果的优点。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种激光清洗头，包括握持手柄，其特征在于，所述握持手柄的两端分别连接有隔离头与清洗头，所述隔离头连接有光纤连接器，所述握持手柄内设有用于将隔离头内光束反射入清洗头内的反射镜，且所述握持手柄上设置有用于调整反射镜角度的调节件，所述清洗头包括设于握持手柄上的连接筒、滑动设于连接筒内的镜筒以及设于镜筒一端的聚焦镜，所述连接筒上设有用于驱动镜筒沿其轴线滑动的驱动机构，所述连接筒远离握持手柄的一端设有距离传感器，所述距离传感器连接有控制器，所述驱动机构连接并受控于控制器设置，所述镜筒内还设有用于传输并准直激光光束的准直镜，所述准直镜设于聚焦镜与反射镜之间，所述聚焦镜包括设于镜筒端部中心的中心聚焦镜以及若干个位于中心聚焦镜周侧的可调谐聚焦镜，所述镜筒端部设有用于调整可调谐聚焦镜聚焦点的调整机构。

进一步设置：所述调节件包括设于握持手柄内的固定架、转动设于固定架上的转动轴以及用于驱动转动轴转动的动力马达，所述动力马达固定于固定架上，所述转动轴远离固定架的一端固定连接于反射镜上，且所述转动轴的轴线垂直于清洗头与隔离头的轴线设置，所述动力马达连接并受控于控制器上。

进一步设置：所述握持手柄位于调节件与反射镜的位置侧壁上设置有透明观察窗，且所述透明观察窗外设有可拆卸的遮光板。

进一步设置：所述驱动机构包括设于连接筒上的电机、与电机连接的齿轮以及与齿轮啮合连接的齿条，所述齿条设置于镜筒外壁上并朝其轴线方向延伸，所述连接筒上设有安装座，所述电机与齿轮均安装于安装座内设置，且所述电机连接并受控于控制器上。

进一步设置：所述连接筒的内壁上设置有导向条，所述镜筒的外壁上开设有导向槽，所述导向槽对应滑动套接于导向条外设置。

进一步设置：所述调整机构包括设于可调谐聚焦镜外的安装套、固定于安装套两侧的连接轴以及与连接轴连接的转动马达，各个所述可调谐聚焦镜的连接轴呈圆周状分布，所述镜筒端部固设有多个转动架，多个所述转动架分别一一对应于多个可调谐聚焦镜设置，所述连接轴转动设于转动架上，所述转动架内设有用于安装转动马达的容纳腔，所述转动马达连接并受控于控制器上。

进一步设置：所述调整机构控制可调谐聚焦镜的转动角度设置为0°-90°，且转动方向朝向靠近或远离镜筒端部中心设置。

进一步设置：所述连接筒远离握持手柄的一端设置有密封折叠罩，所述密封折叠罩的底端设有底座，所述底座上设置有滑动轮，所述密封折叠罩顶部侧壁上设置有抽尘口，所述抽尘口连接有抽尘系统。

进一步设置：所述密封折叠罩的罩体设置为波纹状，所述底座与连接筒之间可拆卸设置有支撑杆。

进一步设置：所述支撑杆通过螺纹结构安装于底座上，且所述连接筒上开设有供支撑杆顶端插入的定位槽。

通过采用上述技术方案，本发明相对现有技术相比，具有以下优点：

1、通过连接筒与镜筒的滑动配合，能够利用驱动机构控制镜筒移动，从而调整聚焦镜与清洗工件之间的间距，方便快捷，便于间距调整，具有提高清洗使用便捷性的效果；

2、通过距离传感器与控制器的配合，能够利用控制器自动化控制驱动机构启闭，方便自动化控制间距，保证间距均匀准确，具有提高激光清洗效果的优点；

3、通过中心聚焦镜与若干个可调谐聚焦镜的配合，能够扩大清洗范围，避免清洗过程中在衔接时存在缝隙，具有提高其清洗效果的优点；

4、通过调整机构调整可调谐聚焦镜聚焦点，方便根据需求调整清洗范围，具有提高清洗范围与清洗效果的优点；

5、通过设置的密封折叠罩，能够避免清洗的粉尘散出，并利用抽尘系统抽出，保证激光清洗的聚焦镜不受杂质影响，从而保证清洗效果，且密封折叠罩能够根据使用需求折叠拉伸，满足多种情况下的清洗需求；

6、通过支撑杆与底座的配合，能够在密封折叠罩展开后进行定位，从而使得清洗过程中将底座的滑动轮抵接在清洗工件上，即可保证清洗过程处于密封，并且移动的过程中间距变化较低，具有提高清洗效果的优点。

附图说明

图1为激光清洗头的结构示意图；

图2为激光清洗头的剖视示意图；

图3为图2中A处的放大示意图；

图4为握持手柄侧面的部分内部结构示意图；

图5为镜筒的端部结构示意图；

图6为激光清洗头安装上密封折叠罩后的结构示意图。

图中：1、握持手柄；2、隔离头；3、清洗头；31、连接筒；311、导向条；312、定位槽；32、镜筒；321、导向槽；33、聚焦镜；331、中心聚焦镜；332、可调谐聚焦镜；333、调整机构；3331、安装套；3332、连接轴；3333、转动马达；3334、转动架；34、准直镜；4、光纤连接器；5、反射镜；6、调节件；61、固定架；62、转动轴；63、动力马达；7、驱动机构；71、电机；72、齿轮；73、齿条；74、安装座；8、距离传感器；9、控制器；10、透明观察窗；101、遮光板；11、密封折叠罩；111、抽尘口；12、底座；13、滑动轮；14、抽尘系统；15、支撑杆。

具体实施方式

参照图1至图6对激光清洗头做进一步说明。

一种激光清洗头，如图1所示，包括握持手柄1，在握持手柄1的两端分别连接有隔离头2与清洗头3，隔离头2远离握持手柄1的一端连接有光纤连接器4，且清洗头3的轴线与握持手柄1轴线相互垂直，以便于通过把持握持手柄1进行使用，且握持手柄1上设有握持槽，握持槽设有防护颗粒，以提高握持舒适性，方便使用。

如图1和图2所示，在握持手柄1靠近清洗头3的一端内设有用于将隔离头2内的光束反射入清洗头3内的反射镜5，且在握持手柄1上设有用于调整反射角度的调节件6，以便于根据使用需求调整反射镜5的倾斜角度，保证光束能够准确射入清洗头3内。其中，在握持手柄1位于调节件6与反射镜5的位置侧壁上设置有透明观察窗10，方便观察反射镜5反射效果，提高调节的便捷性。同时，在透明观察窗10外设有可拆卸的遮光板101，遮光板101通过弹性卡扣卡接于透明观察窗10上并将透明观察窗10封闭，避免激光清洗时光线散出。

如图1和图2所示，清洗头3包括设于握持手柄1远离隔离头2一端的连接筒31、滑动设于连接筒31内的镜筒32以及设于镜筒32一端的聚焦镜33，通过滑动镜筒32，即可调整聚焦镜33与待清洗物之间的间距，从而方便使用。其中，在镜筒32靠近反射镜5的位置处设置有准直镜34，准直镜34位于聚焦镜33与反射镜5之间，以便于通过准直镜34将光束折射为平行光，从而通过聚焦镜33能够更有效聚焦，提高激光清洗效果。

如图1和图2所示，在连接筒31上设有用于驱动镜筒32沿其轴线滑动的驱动机构7，以便于自动驱动镜筒32滑动，提高使用便捷性。其中，在连接筒31远离握持手柄1的一端设有距离传感器8，距离传感器8连接有控制器9，驱动机构7连接并受控于控制器9设置，距离传感器8将连接筒31端部与待清洗物件之间的间距大小实时反馈至控制器9中，在控制器9设定阈值，若距离超出阈值，则由控制器9控制驱动机构7带动镜筒32滑动，直至调整至超出阈值的距离大小处，保证镜筒32的清洗激光与待清洗物件之间的间距时刻保持一致，从而自动化控制间距，提高清洗效果。

如图1、图2和图4所示，调节件6包括设于握持手柄1内的固定架61、转动设于固定架61上的转动轴62以及用于驱动转动轴62转动的动力马达63，动力马达63固定于固定架61上，转动轴62远离固定架61的一端固定连接于反射镜5上，且转动轴62的轴线垂直于清洗头3与隔离头2的轴线设置，动力马达63连接并受控于控制器9上，动力马达63的输出轴通过减速齿轮72组与转动轴62连接。通过控制动力马达63转动，即可带动转动轴62转动，从而自动化带动反射镜5转动，即可调整反射镜5的角度。

如图2和图3所述，驱动机构7包括设于连接筒31上的电机71、与电机71连接的齿轮72以及与齿轮72啮合连接的齿条73，齿条73设置于镜筒32外壁上并朝其轴线方向延伸，连接筒31上设有安装座，电机71固定于安装座上，电机71的输出轴通过减速器连接于齿轮72上，且减速器采用自锁式减速器，能够在电机71停止输出时自行锁死，避免齿轮72进一步转动，从而在电机71带动齿轮72转动过程，能够带动齿条73移动，且停止定位后即可固定住，方便控制镜筒32的滑动。其中，电机71连接并受控于控制器9上，以便于控制器9输出控制信号给电机71进行移动，且移动行程受控制器9自动化控制，方便自动化调整镜筒32与清洗件之间的间距，提高使用的便捷性。

如图2所示，进一步的，连接筒31的内壁上设置有导向条311，镜筒32的外壁上开设有导向槽321，导向槽321对应滑动套接于导向条311外设置，从而提供镜筒32滑动的导向作用，方便镜筒32稳定滑动。

如图1和图6所示，在连接筒31远离握持手柄1的一端设置有密封折叠罩11，密封折叠罩11的罩体采用波纹状设置，能够方便拉伸与折叠，从而根据清洗头3的清洗范围进行调整使用，且清洗时能够受密封折叠罩11的防护，防止杂质跑出。密封折叠罩11顶部侧壁上设置有抽尘口111，所述抽尘口111连接有抽尘系统14，以对清洗过程产生的杂质进行实时抽出，保证清洗效果。在密封折叠罩11的底端设有底座12，底座12上设置有滑动轮13，使得通过滑动轮13抵触于待清洗工件上，使用时控制握持手柄1后推动滑动轮13滚动，即可带动清洗头3在待清洗工件上移动，方便工作人员操作使用。

如图6所示，在底座12与连接筒31之间可拆卸设置有支撑杆15，以便于在密封折叠罩11展开至所需要大小后，利用支撑杆15进行支撑定位，从而保证使用过程中密封折叠罩11的大小不变，提高使用便捷性。其中，支撑杆15通过螺纹结构安装于底座12上，且连接筒31上开设有供支撑杆15顶端插入的定位槽312，方便支撑杆15的拆装使用。

如图1、图2和图5所示，聚焦镜33包括设于镜筒32端部中心的中心聚焦镜331以及若干个位于中心聚焦镜331周侧的可调谐聚焦镜332，镜筒32端部设有用于调整可调谐聚焦镜332聚焦点的调整机构333，以便于调整可调谐聚焦镜332反射角度，使得清洗头3汇聚的清洗光斑范围更大，方便清洗衔接时不留缝隙，提高其清洗效果。其中，通过设置的调整机构333，能够调整可调谐聚焦镜332在0°-90°转动角度进行转动，且转动方向朝向靠近或远离镜筒32端部中心设置，能够多范围调整，使其处于水平状态同步于中心聚焦镜331进行平行折射，以提高清洗范围，亦可使可调谐聚焦镜332的折射对位于中心聚焦镜331聚焦光斑的周测，以扩散光斑大小使用。

如图2和图5所示，调整机构333包括设于可调谐聚焦镜332外的安装套3331、固定于安装套3331两侧的连接轴3332以及与连接轴3332连接的转动马达3333，其中，各个可调谐聚焦镜332的连接轴3332呈圆周状分布，镜筒32端部固设有多个转动架3334，多个转动架3334分别一一对应于多个可调谐聚焦镜332设置，连接轴3332转动设于转动架3334上，转动架3334内设有用于安装转动马达3333的容纳腔，转动马达3333连接并受控于控制器9上。通过控制器9输出控制信号给转动马达3333，即可使得转动马达3333带动转动轴62转动，从而使得安装套3331在转动架3334上转动，即可调整可调谐聚焦镜332的倾斜角度，方便自动化控制使用，提高使用便捷性。

工作原理：使用时，激光通过光纤连接器4送入隔离头2内，之后送入握持手柄1的反射镜5上，由反射镜5反射后经过准直镜34转化为平行光束，接着通过聚焦镜33聚焦射出。聚焦镜33聚焦时通过中心聚焦镜331定位光斑点，通过调整机构333调整可调谐聚焦镜332进行转动，使得可调谐聚焦镜332的光斑点汇聚于中心聚焦镜331的圆周方向上，以扩大光斑清洗范围，避免清洗过程中在衔接时存在缝隙。同时，可通过调整机构333调整可调谐聚焦镜332的角度，以形成不同位置的清洗光斑点，满足多种清洗范围需求。在激光清洗过程中，由距离传感器8实时检测清洗头3与待清洗工件之间的间距，并反馈至控制器9上，若距离发生变化，则有控制器9控制驱动机构7，使得镜筒32在连接筒31内移动，即可调整聚焦镜33与待清洗工件之间的间距，保证整个清晰过程的间距均匀一致，提高清洗效果。通过上述方案，本发明能够自动控制清洗间距，并提高清洗范围，避免清洗过程中在衔接时存在缝隙，具有提高其清洗效果的优点。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种激光清洗头，包括握持手柄(1)，其特征在于，所述握持手柄(1)的两端分别连接有隔离头(2)与清洗头(3)，所述隔离头(2)连接有光纤连接器(4)，所述握持手柄(1)内设有用于将隔离头(2)内光束反射入清洗头(3)内的反射镜(5)，且所述握持手柄(1)上设置有用于调整反射镜(5)角度的调节件(6)，所述清洗头(3)包括设于握持手柄(1)上的连接筒(31)、滑动设于连接筒(31)内的镜筒(32)以及设于镜筒(32)一端的聚焦镜(33)，所述连接筒(31)上设有用于驱动镜筒(32)沿其轴线滑动的驱动机构(7)，所述连接筒(31)远离握持手柄(1)的一端设有距离传感器(8)，所述距离传感器(8)连接有控制器(9)，所述驱动机构(7)连接并受控于控制器(9)设置，所述镜筒(32)内还设有用于传输并准直激光光束的准直镜(34)，所述准直镜(34)设于聚焦镜(33)与反射镜(5)之间，所述聚焦镜(33)包括设于镜筒(32)端部中心的中心聚焦镜(331)以及若干个位于中心聚焦镜(331)周侧的可调谐聚焦镜(332)，所述镜筒(32)端部设有用于调整可调谐聚焦镜(332)聚焦点的调整机构(333)。

2.根据权利要求1所述的一种激光清洗头，其特征在于，所述调节件(6)包括设于握持手柄(1)内的固定架(61)、转动设于固定架(61)上的转动轴(62)以及用于驱动转动轴(62)转动的动力马达(63)，所述动力马达(63)固定于固定架(61)上，所述转动轴(62)远离固定架(61)的一端固定连接于反射镜(5)上，且所述转动轴(62)的轴线垂直于清洗头(3)与隔离头(2)的轴线设置，所述动力马达(63)连接并受控于控制器(9)上。

3.根据权利要求2所述的一种激光清洗头，其特征在于，所述握持手柄(1)位于调节件(6)与反射镜(5)的位置侧壁上设置有透明观察窗(10)，且所述透明观察窗(10)外设有可拆卸的遮光板(101)。

4.根据权利要求1所述的一种激光清洗头，其特征在于，所述驱动机构(7)包括设于连接筒(31)上的电机(71)、与电机(71)连接的齿轮(72)以及与齿轮(72)啮合连接的齿条(73)，所述齿条(73)设置于镜筒(32)外壁上并朝其轴线方向延伸，所述连接筒(31)上设有安装座(74)，所述电机(71)与齿轮(72)均安装于安装座(74)内设置，且所述电机(71)连接并受控于控制器(9)上。

5.根据权利要求4所述的一种激光清洗头，其特征在于，所述连接筒(31)的内壁上设置有导向条(311)，所述镜筒(32)的外壁上开设有导向槽(321)，所述导向槽(321)对应滑动套接于导向条(311)外设置。

6.根据权利要求1所述的一种激光清洗头，其特征在于，所述调整机构(333)包括设于可调谐聚焦镜(332)外的安装套(3331)、固定于安装套(3331)两侧的连接轴(3332)以及与连接轴(3332)连接的转动马达(3333)，各个所述可调谐聚焦镜(332)的连接轴(3332)呈圆周状分布，所述镜筒(32)端部固设有多个转动架(3334)，多个所述转动架(3334)分别一一对应于多个可调谐聚焦镜(332)设置，所述连接轴(3332)转动设于转动架(3334)上，所述转动架(3334)内设有用于安装转动马达(3333)的容纳腔，所述转动马达(3333)连接并受控于控制器(9)上。

7.根据权利要求6所述的一种激光清洗头，其特征在于，所述调整机构(333)控制可调谐聚焦镜(332)的转动角度设置为0°-90°，且转动方向朝向靠近或远离镜筒(32)端部中心设置。

8.根据权利要求1所述的一种激光清洗头，其特征在于，所述连接筒(31)远离握持手柄(1)的一端设置有密封折叠罩(11)，所述密封折叠罩(11)的底端设有底座(12)，所述底座(12)上设置有滑动轮(13)，所述密封折叠罩(11)顶部侧壁上设置有抽尘口(111)，所述抽尘口(111)连接有抽尘系统(14)。

9.根据权利要求8所述的一种激光清洗头，其特征在于，所述密封折叠罩(11)的罩体设置为波纹状，所述底座(12)与连接筒(31)之间可拆卸设置有支撑杆(15)。

10.根据权利要求9所述的一种激光清洗头，其特征在于，所述支撑杆(15)通过螺纹结构安装于底座(12)上，且所述连接筒(31)上开设有供支撑杆(15)顶端插入的定位槽(312)。

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