CN112547698A - 一种镜片在线激光清洗装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种镜片在线激光清洗装置和方法，该装置包括滑动设于固定台上的支撑结构，支撑结构上转动设有若干反射镜，使得激光的传输方向经过若干次改变后，通过聚焦镜，传输到待清洗的镜片上。本发明无需拆装镜片和调试光路系统，可提升清洗效率，节省清洗成本和时间，提高生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及激光加工领域，具体涉及一种在线清洗激光加工系统镜片方法。
背景技术
激光加工技术具有材料浪费少、在规模化生产中成本效应明显、对加工对象具有很强的适应性等优势特点。与传统加工技术相比，激光加工不需要工具、加工速度快、表面变形小，可加工各种材料等，应用广泛。
由于激光加工中容易产生飞溅和碎屑，激光加工的光路系统中镜片特别是临近加工区域的镜片极易被污染，需要定期清洗。
目前镜片普遍清洗方法为：将需要清洗的镜片从光路系统中拆下，经过人工或者放入清洗设备中清洗，清洗完成后再安装上去。但是，由于激光加工系统中光路对镜片的位置和偏转有严格要求，因此清洗完镜片并安装后需要重新调试光路，对操作人员技术要求高，还费时费力，并影响生产进度。
关于激光加工中镜片的清洗，国内外已有一些方法。其中一种装置是通过将光学镜片完全浸泡在清洗试剂中，实现光学镜片快速除污，并通过活塞杆将清洗完的镜片送到吹风口吹干，实现镜片的自动清洗。但这种自动清洗不可避免的是要把光学镜片从光路系统中先拆下，再安装，费时费力。
还有一种装置通过将带有沥青、研磨粉等残留物的光学镜片快速转移至清洗装置内清洗，使得残留物还没有在光学镜片上固化时就及时被洗净，清洗更为容易，可减少后续的清洗工序，提高研磨加工的效率。但仍然需要光学镜片的拆装，不能实现在线清洗。
还有的装置通过聚光透镜和被加工物的吸尘构件收集激光加工过程中的碎片。但实际激光加工过程中飞溅和碎屑多，该激光加工装置可以一定程度上延长清洗镜片的周期，但仍需要定期对镜片进行拆装并清洗。
因此如果能够在线高质量地清洗镜片将能降低生产成本，提高生产效率。关于这种装置，也有公开报道。通过安装在底座上的清洁块喷洒酒精对激光焊接头的激光镜片进行清洁。经过该方法清洗，镜片的清洁度提高，激光的散射和衰减减少，提高了激光焊接机的焊接生产率。但是该方法存在下述问题：喷洒酒精清洗镜片过程中边缘部分清洁不彻底，清洗的清洁度受限，特别是无法清洗加工过程中产生的微米甚至纳米粒子，这种粒子对入射激光产生散射等作用，降低入射激光到达工件的能量。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出一种镜片在线激光清洗装置和方法，通过反射镜改变激光加工系统中的激光传输方向，将激光转动到需要清洗的镜片面，对被洗的镜片进行在线激光清洗。
本发明的技术方案具体如下：
一种镜片在线激光清洗装置，包括滑动设于固定台上的支撑结构，支撑结构上转动设有若干反射镜，使得激光的传输方向经过若干次改变后，通过聚焦镜，聚焦到待清洗的镜片的镜面，通过高功率密度激光气化或者烧蚀镜面灰尘或污染物从而实现对镜面清洗。
进一步地，固定台上设有导轨，滑块设于导轨中，支撑结构转动设于滑块上。
进一步地，支撑结构包括转动设于滑块上的竖直支撑杆，第一水平支撑杆和第二水平支撑杆平行设于竖直支撑杆上，聚焦镜支撑杆滑动设于第二水平支撑杆上。
进一步地，若干反射镜一侧通过轴承转动设于支撑结构上不同位置，且轴承一端与支撑结构球铰接，使得反射镜能够多角度多平面转动。
进一步地，第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜和第四反射镜一侧分别通过球铰接设于第一水平支撑杆端部、第一水平支撑杆与竖直支撑杆连接部位、第二水平支撑杆与竖直支撑杆连接部位和第二水平支撑杆端部，聚焦镜设于聚焦镜支撑杆一端，使得聚焦镜位于第四反射镜上方，待清洗镜片的清洗面位于聚焦镜上方。
进一步地，该装置还包括激光器，激光器设于第一反射镜上方，激光功率为10-30000W，激光扫描速度为10-7000mm/s，扫描间距为0.01-0.2mm。
本发明还涉及的一种镜片在线激光清洗方法，基于上述的装置，包括如下步骤：
步骤（1）、移动滑块，将若干反射镜移动到被清洗镜片附近区域；
步骤（2）、微调移动滑块和支撑结构，将激光传输方向调整到待清洗镜片上；
步骤（3）、打开激光器电源，调整激光工艺参数，清洗镜片；
步骤（4）、清洗完成后关闭激光电源；
步骤（5）、移动滑块，将装置移动到工作台一侧；
步骤（6）、整理工作台，对反射镜和聚焦镜进行保护，待下次使用。
进一步地，激光功率为10-30000W，激光扫描速度为10-7000mm/s，扫描间距为0.01-0.2mm。
本发明中，反射镜用于改变激光的传输方向，将激光传输到需要被洗的镜片上。聚焦镜用于对激光进行聚焦，增加激光能量密度。支撑结构安装在滑块上，滑块沿安装在工作台上的导轨移动。
本发明的镜片在线激光清洗方法，基于上述的装置，包括如下步骤：
步骤（1）、移动滑块，将若干反射镜移动到被清洗镜片附近区域；
步骤（2）、微调移动滑块和支撑结构，将激光传输方向调整到待清洗镜片上；
步骤（3）、打开激光器电源，调整激光工艺参数，清洗镜片；
步骤（4）、清洗完成后关闭激光电源；
步骤（5）、移动滑块，将装置移动到工作台一侧；
步骤（6）、整理工作台，对反射镜和聚焦镜进行保护，待下次使用。
进一步地，激光器的激光功率为10-30000W，激光扫描速度为10-7000mm/s，扫描间距为0.01-0.2mm。
反射镜对激光反射率高，聚焦镜能够很好地透过激光并能聚焦到激光清洗所需要的激光功率密度。
与现有技术相比，本发明的有益效果具体如下：
通过本发明在线清洗激光加工系统镜片，即可以清洗镜片边缘部分，又可以通过聚焦定区域清洗镜片烟尘、颗粒，碎屑、残渣等，还无需拆装镜片和调试光路系统，提高生产效率，降低经济成本。更重要的是，激光清洗可以清洗微米和纳米粒子，实现镜片的高质量清洗。
附图说明
图1为本发明的装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
除非另外定义，本申请实施例中使用的技术术语或者科学术语应当为所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本实施例中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“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。“上”、“下”、“左”、“右”、“横”以及“竖”等仅用于相对于附图中的部件的方位而言的，这些方向性术语是相对的概念，它们用于相对于的描述和澄清，其可以根据附图中的部件所放置的方位的变化而相应地发生变化。
实施例1
本实施例以激光选区熔化成形过程中镜片清洗、激光打标系统镜子和激光切割系统镜子为例。
如图1所示，本实施例的镜片在线激光清洗装置，包括滑动设于固定台11上的支撑结构，支撑结构上转动设有四个反射镜，使得激光的传输方向经过四个次改变后，通过聚焦镜5，聚焦到待清洗的镜片12的待清洗表面上。
固定台11上设有导轨，滑块14设于导轨中，支撑结构通过套筒10转动设于滑块14上。支撑结构包括转动设于滑块14上的竖直支撑杆7，第一水平支撑杆6和第二水平支撑杆8平行设于竖直支撑杆7上，聚焦镜支撑杆9滑动设于第二水平支撑杆8上。
第一反射镜1、第二反射镜2、第三反射镜3和第四反射镜4一侧分别通过球铰接设于第一水平支撑杆6端部、第一水平支撑杆6与竖直支撑杆7连接部位、第二水平支撑杆8与竖直支撑杆7连接部位和第二水平支撑杆8端部，聚焦镜5设于聚焦镜支撑杆9一端，使得聚焦镜5位于第四反射镜4上方，待清洗镜片12的清洗面位于聚焦镜5的焦点。
本实施例的镜片在线激光清洗方法，具体在线清洗激光选区熔化成形加工系统镜子，包括如下步骤：
S1：移动滑块14，将反射镜移动到被清洗镜片附近区域。
S2：微调移动滑块14和反射镜，将激光传输方向调整到通过聚焦镜5聚焦到被洗镜面上。
S3：打开激光器电源，调整激光功率为10W，激光扫描速度为10mm/s，扫描间距为0.1mm，清洗镜片。
S4：清洗完成后关闭激光电源。
S5：移动滑块14将该装置移动到工作台一侧。
S6：整理工作台，对反射镜和聚焦镜进行保护，待下次使用。
实施例2
本实施例的镜片在线激光清洗装置与实施例1相同。
本实施例的镜片在线激光清洗方法，具体在线清洗激光打标系统镜子，包括如下步骤：
S1：移动滑块14，将反射镜移动到被清洗镜片附近区域。
S2：微调移动滑块14和反射镜，将激光传输方向调整到通过聚焦镜5聚焦到被洗镜面上。
S3：打开激光器电源，调整激光功率为30000W，激光扫描速度为7000mm/s，扫描间距为1mm，清洗镜片。
S4：清洗完成后关闭激光电源。
S5：移动滑块14将该装置移动到工作台一侧。
S6：整理工作台，对反射镜和聚焦镜进行保护，待下次使用。
实施例3
本实施例的镜片在线激光清洗装置与实施例1相同。
本实施例的镜片在线激光清洗方法，在线清洗激光切割加工系统镜子，包括如下步骤：
S1：移动滑块14，将反射镜移动到被清洗镜片附近区域。
S2：微调移动滑块14和反射镜将激光传输方向调整到通过聚焦镜5聚焦到被洗镜面上。
S3：打开激光器电源13，调整激光功率为100W，激光扫描速度为3000mm/s，扫描间距为0.01mm，清洗镜片。
S4：清洗完成后关闭激光电源。
S5：移动滑块14将该装置移动到工作台一侧。
S6：整理工作台，对反射镜和聚焦镜进行保护，待下次使用。
以上所述的具体实施例，对发明解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种镜片在线激光清洗装置，其特征在于：包括滑动设于固定台上的支撑结构，支撑结构上转动设有若干反射镜，使得激光的传输方向经过若干次改变后，通过聚焦镜，聚焦到待清洗的镜片的镜面，通过高功率密度激光气化或者烧蚀镜面灰尘或污染物从而实现对镜面清洗。
2.根据权利要求1所述的镜片在线激光清洗装置，其特征在于：固定台上设有导轨，滑块设于导轨中，支撑结构转动设于滑块上。
3.根据权利要求1所述的镜片在线激光清洗装置，其特征在于：支撑结构包括转动设于滑块上的竖直支撑杆，第一水平支撑杆和第二水平支撑杆平行设于竖直支撑杆上，聚焦镜支撑杆滑动设于第二水平支撑杆上。
4.根据权利要求1所述的镜片在线激光清洗装置，其特征在于：若干反射镜一侧通过轴承转动设于支撑结构上不同位置，且轴承一端与支撑结构球铰接，使得反射镜能够多角度多平面转动。
5.根据权利要求3所述的镜片在线激光清洗装置，其特征在于：第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜和第四反射镜一侧分别通过球铰接设于第一水平支撑杆端部、第一水平支撑杆与竖直支撑杆连接部位、第二水平支撑杆与竖直支撑杆连接部位和第二水平支撑杆端部，聚焦镜设于聚焦镜支撑杆一端，使得聚焦镜位于第四反射镜上方，待清洗镜片的清洗面位于聚焦镜上方。
6.根据权利要求1所述的镜片在线激光清洗装置，其特征在于：该装置还包括激光器，激光器设于第一反射镜上方，激光功率为10-30000W，激光扫描速度为10-7000mm/s，扫描间距为0.01-0.2mm。
7.一种镜片在线激光清洗方法，其特征在于：基于权利要求1-6之一的装置，包括如下步骤：
步骤（1）、移动滑块，将若干反射镜移动到被清洗镜片附近区域；
步骤（2）、微调移动滑块和支撑结构，将激光传输方向调整到待清洗镜片上；
步骤（3）、打开激光器电源，调整激光工艺参数，清洗镜片；
步骤（4）、清洗完成后关闭激光电源；
步骤（5）、移动滑块，将装置移动到工作台一侧；
步骤（6）、整理工作台，对反射镜和聚焦镜进行保护，待下次使用。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：激光功率为10-30000W，激光扫描速度为10-7000mm/s，扫描间距为0.01-0.2mm。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210326 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |