CN114535783A - 一种激光镜头保护装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种激光镜头保护装置，包括：第一箱体，所述第一箱体内部形成有向下开口的环形内腔，所述第一箱体中部形成有空心轴，所述第一箱体的内壁形成有螺旋气道，所述第一箱体形成有通风孔，所述通风孔一端与环形内腔相连通，另一端与吹气装置和/或吸气装置相连通。本发明通过使用风扇和螺旋气道，对风扇和螺旋气道进行优化设计，使保护气以涡流的形式吹出或者将烟尘及飞溅等以涡流的形式吸走，从而实现了对高价值激光聚焦镜片的保护，且不需要频繁的检查更换，经济环保，解决了烟尘或飞溅物损伤激光聚焦镜片或保护镜片的问题；通过对保护镜片实时监测并自动报警，防止因未及时发现及更换污损的保护镜片而带来的一系列生产损失的产生。
Description
技术领域
本发明涉及激光加工领域，尤其是一种激光镜头保护装置。
背景技术
激光技术是20世纪60年代初发展起来的一门高新技术，激光的能量密度高及迅速准确的特性使其在工业生产上发挥重要作用，如激光切割、激光打标、激光焊接等。激光保护镜片主要用于激光切割和焊接机中阻挡或防止烟尘及高温飞溅物损伤价值贵的激光聚焦镜片，同时又不会减弱激光输出能量。
日常使用过程中，通过定期的检查及更换保护镜片来保证镜片保护效果，并防止因镜片污染造成激光输出能量减弱。实际应用过程中，频繁的检查及更换保护镜片既不方便也不经济，且极易发生因忘记检查损坏的镜片导致激光输出功率不足，进而导致产品切割或焊接失败，造成较大的经济损失。
发明内容
本发明旨在解决上述问题，提供了一种激光镜头保护装置，解决了烟尘或飞溅物损伤激光聚焦镜片或保护镜片的问题。
一种激光镜头保护装置，包括：第一箱体，所述第一箱体内部形成有向下开口的环形内腔，所述第一箱体中部形成有空心轴，所述第一箱体的内壁形成有螺旋气道，所述第一箱体形成有通风孔，所述通风孔一端与环形内腔相连通，另一端与吹气装置和/或吸气装置相连通。
进一步地，还包括风扇，所述风扇位于环形内腔内部，所述风扇套装在空心轴外侧并与空心轴转动连接。
进一步地，还包括驱动装置，所述驱动装置驱动风扇相对空心轴转动。
进一步地，还包括第二箱体、红外距离传感器、控制装置和报警装置，所述第二箱体位于第一箱体上方，所述第一箱体相对第二箱体位置固定并与第二箱体可拆卸连接，所述第二箱体内部形成有阶梯孔，所述阶梯孔与空心轴的内腔相连通，所述阶梯孔的台阶用于放置保护镜片，所述红外距离传感器固定安装在第二箱体内部，所述红外距离传感器与控制装置电性连接，所述控制装置与报警装置电性连接。
进一步地，所述报警装置包括声音报警器和/或报警灯，所述报警装置固定安装在第二箱体外侧。
进一步地，所述第一箱体内壁形成有从上到下直径逐渐减小的圆锥面。
进一步地，还包括摄像机，所述摄像机固定安装在第二箱体内部，所述摄像机用于拍摄保护镜片，所述摄像机与控制装置电性连接。
进一步地，还包括投射器，所述投射器固定安装在第二箱体内部，所述投射器用于向保护镜片投射光线，所述投射器与控制装置电性连接。
进一步地，所述风扇的最大外径比环形内腔的内径小0到0.5mm。
本发明具有如下优点：通过使用风扇和螺旋气道，对风扇和螺旋气道进行优化设计，使保护气以涡流的形式吹出或者将烟尘及飞溅等以涡流的形式吸走，从而实现了对高价值激光聚焦镜片的保护，且不需要频繁的检查更换，经济环保，解决了烟尘或飞溅物损伤激光聚焦镜片或保护镜片的问题；通过对保护镜片实时监测并自动报警，防止因未及时发现及更换污损的保护镜片而带来的一系列生产损失的产生。
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简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一种实施例，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，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
图1：第一箱体的立体结构示意图；
图2：第二箱体的立体结构示意图；
图3：实施例一的剖视结构示意图；
图4：实施例一的气流方向示意图；
图5：实施例二的剖视结构示意图；
图6：图5中A处的局部放大图；
图7：实施例二的气流方向示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实例对本发明作进一步说明：
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
实施例一：
如图1到图5所示，本实施例提供了一种激光镜头保护装置，包括：第一箱体1，所述第一箱体1内部形成有向下开口的环形内腔，所述第一箱体1中部形成有空心轴11，所述第一箱体1的内壁形成有螺旋气道12，所述第一箱体1形成有通风孔13，所述通风孔13一端与环形内腔相连通，另一端与吹气装置和/或吸气装置相连通。优选地，所述螺旋气道12为螺旋凸起或螺旋凹槽。进一步地，所述吹气装置为空压机，所述吸气装置为气泵。
进一步地，还包括风扇14，所述风扇14位于环形内腔内部，所述风扇14套装在空心轴11外侧并与空心轴11转动连接。
进一步地，还包括驱动装置，所述驱动装置驱动风扇14相对空心轴11转动。优选地，所述驱动装置为电机。
进一步地，还包括第二箱体2、红外距离传感器23、控制装置24和报警装置，所述第二箱体2位于第一箱体1上方，所述第一箱体1相对第二箱体2位置固定并与第二箱体2可拆卸连接，所述第二箱体2内部形成有阶梯孔21，所述阶梯孔21与空心轴11的内腔相连通，所述阶梯孔21的台阶22用于放置保护镜片3，所述红外距离传感器23固定安装在第二箱体2内部，所述红外距离传感器23与控制装置24电性连接，所述控制装置24与报警装置电性连接。优选地，所述红外距离传感器23位于保护镜片3的径向侧面。
进一步地，所述报警装置包括声音报警器和/或报警灯25，所述报警装置固定安装在第二箱体2外侧。
进一步地，所述风扇14的最大外径比环形内腔的内径小0到0.5mm。风扇的最大外径与环形内腔的内径存在较小的间隙(≤0.5mm)，间隙越小越容易保证在相同的吹力或吸力下风扇的转速越快，进而更容易形成涡流，增大了风扇的吹力或吸力。
工作原理：
工作时，第一箱体1和第二箱体2均位于激光头4下方，并随着激光头4同步移动。激光头4发出的激光从上到下依次穿过保护镜片3和空心轴11的内腔，向下照射在工件上。优选地，激光头4下方与第二箱体2固定连接。
吹气装置或吸气装置工作，风扇14转动，在第一箱体1下方形成强大的涡流气旋(气流5如图4所示)，将激光加工时产生的烟尘和飞溅物吹走或吸走。
当激光加工产生的烟尘较多时，采用吸气(此时风扇14反转吸气)，以减少周围空间的烟尘。
当激光加工产生的飞溅物较多时，采用吹气(此时风扇14正转吹气)，将飞溅物排出的效率更高。
当保护镜片3(玻璃镜片)干净无污损时，红外距离传感器23向保护镜片3发出红外线，红外距离传感器23检测到的距离位设计距离，无报警；当玻保护镜片3产生污损时(激光会在保护镜片3内部烧出轴向的结构)，红外距离传感器23发出的红外线被烧出的轴向的结构所阻挡，红外距离传感器23测量出的距离小于设计距离，则控制装置24控制报警灯25亮起或声音报警器响起，提醒工程师及时更换保护镜片3。
其中：
1、单独的风扇结构，形成的气流不够均匀和稳定；
2、单独的螺旋气道，容易形成中空的涡流，不利于中心位置的保护；
3、螺旋气道的设计，一是可以形成规律的气流，防止气体紊乱；二是可以使气体在多道次的旋转中增加冲击力，提高风扇的转速，进而提高涡流的吸引力或吹力。
4、风扇和螺旋气道相结合，可以形成稳定的气流，同时风扇使涡流覆盖的范围扩散，从而使涡流覆盖中心位置(保护镜片3下方)，避免形成中空的涡流。
实施例二：
如图5到图7所示，本实施例提供了一种激光镜头保护装置，包括：第一箱体1，所述第一箱体1内部形成有向下开口的环形内腔，所述第一箱体1中部形成有空心轴11，所述第一箱体1的内壁形成有螺旋气道12，所述第一箱体1形成有通风孔13，所述通风孔13一端与环形内腔相连通，另一端与吹气装置和/或吸气装置相连通。优选地，所述螺旋气道12为螺旋凸起或螺旋凹槽。
进一步地，还包括风扇14，所述风扇14位于环形内腔内部，所述风扇14套装在空心轴11外侧并与空心轴11转动连接。
进一步地，还包括驱动装置，所述驱动装置驱动风扇14相对空心轴11转动。优选地，所述驱动装置为电机。
进一步地，还包括第二箱体2、红外距离传感器23、控制装置24和报警装置，所述第二箱体2位于第一箱体1上方，所述第一箱体1相对第二箱体2位置固定并与第二箱体2可拆卸连接，所述第二箱体2内部形成有阶梯孔21，所述阶梯孔21与空心轴11的内腔相连通，所述阶梯孔21的台阶22用于放置保护镜片3，所述红外距离传感器23固定安装在第二箱体2内部，所述红外距离传感器23与控制装置24电性连接，所述控制装置24与报警装置电性连接。优选地，所述红外距离传感器23位于保护镜片3的径向侧面。
进一步地，所述报警装置包括声音报警器和/或报警灯25，所述报警装置固定安装在第二箱体2外侧。
进一步地，所述第一箱体1内壁形成有从上到下直径逐渐减小的圆锥面15。
进一步地，还包括摄像机26，所述摄像机26固定安装在第二箱体2内部，所述摄像机26用于拍摄保护镜片3，所述摄像机26与控制装置24电性连接。
进一步地，还包括投射器27，所述投射器27固定安装在第二箱体2内部，所述投射器27用于向保护镜片3投射光线，所述投射器27与控制装置24电性连接。
进一步地，红外距离传感器23为多个并沿台阶22在半个及以上圆周上做均匀排布。
进一步地，红外距离传感器23为半圆环形。
工作原理：
工作时，第一箱体1和第二箱体2均位于激光头4下方，并随着激光头4同步移动。激光头4发出的激光从上到下依次穿过保护镜片3和空心轴11的内腔，向下照射在工件上。优选地，激光头4下方与第二箱体2固定连接。
吹气装置或吸气装置工作，风扇14转动或不转动，在第一箱体1下方形成从上到下直径逐渐减小的涡流气旋(气流5如图7所示)，涡流气旋最终形成一股向下的气流吹到工件上，将激光加工时产生的烟尘和飞溅物吹走或吸走。其中，向下的气流位于空心轴11下方。
吹气装置和吸气装置均与同一个三通阀相连通，三通阀与通风孔13相连通，三通阀用于仅将吹气装置和吸气装置中的一个与通风孔13相连通，从而可以根据情况选择吹气、吸气。当激光加工产生的烟尘较多时，采用吸气，以减少周围空间的烟尘；当激光加工产生的飞溅物较多时，采用吹气，将飞溅物排出的效率更高。在激光焊接时，吹气装置通过通风孔13向下吹出保护气体。
工作时，投射器27向当保护镜片3下表面投射离散光斑、条形光或编码结构光。摄像机26接收保护镜片3下表面的反射光，形成图片，根据光斑的畸变情况，通过控制装置24计算物体各点距离摄像机26平面的距离。当保护镜片3下表面干净无污损时，距离数据与设定数据相同，无报警；当飞溅物穿过气流附着在保护镜片3下表面时，距离数据与设定数据不相同，控制装置24控制激光头4停止发射激光，同时空气报警灯25亮起或声音报警器响起，提醒工程师及时清洁保护镜片3的下表面。
优选地，还包括第二摄像机，第二摄像机安装在第二箱体2内部，向上拍摄保护镜片3下表面。当拍摄的图片与设定的标准图片相同时，无报警；当保护镜片3下表面沾染烟尘或油污后，控制装置24将标准图片和拍摄图片相对比发现二者不同，控制装置24控制激光头4停止发射激光，同时空气报警灯25亮起或声音报警器响起，提醒工程师及时清洁保护镜片3的下表面。
当保护镜片3(玻璃镜片)干净无污损时，红外距离传感器23向保护镜片3发出红外线，红外距离传感器23检测到的距离位设计距离，无报警；当摄像机26和第二摄像机均没有检测到保护镜片3产生污损时，保护镜片3产生污损时(激光会在保护镜片3内部烧出轴向的结构)，红外距离传感器23发出的红外线被烧出的轴向的结构所阻挡，红外距离传感器23测量出的距离小于设计距离，则控制装置24控制报警灯25亮起或声音报警器响起，提醒工程师及时更换保护镜片3。
上面以举例方式对本发明进行了说明，但本发明不限于上述具体实施例，凡基于本发明所做的任何改动或变型均属于本发明要求保护的范围。
Claims (9)
1.一种激光镜头保护装置，其特征在于，包括：第一箱体(1)，所述第一箱体(1)内部形成有向下开口的环形内腔，所述第一箱体(1)中部形成有空心轴(11)，所述第一箱体(1)的内壁形成有螺旋气道(12)，所述第一箱体(1)形成有通风孔(13)，所述通风孔(13)一端与环形内腔相连通，另一端与吹气装置和/或吸气装置相连通。
2.根据权利要求1所述的一种激光镜头保护装置，其特征在于：还包括风扇(14)，所述风扇(14)位于环形内腔内部，所述风扇(14)套装在空心轴(11)外侧并与空心轴(11)转动连接。
3.根据权利要求2所述的一种激光镜头保护装置，其特征在于：还包括驱动装置，所述驱动装置驱动风扇(14)相对空心轴(11)转动。
4.根据权利要求1所述的一种激光镜头保护装置，其特征在于：还包括第二箱体(2)、红外距离传感器(23)、控制装置(24)和报警装置，所述第二箱体(2)位于第一箱体(1)上方，所述第一箱体(1)相对第二箱体(2)位置固定并与第二箱体(2)可拆卸连接，所述第二箱体(2)内部形成有阶梯孔(21)，所述阶梯孔(21)与空心轴(11)的内腔相连通，所述阶梯孔(21)的台阶(22)用于放置保护镜片(3)，所述红外距离传感器(23)固定安装在第二箱体(2)内部，所述红外距离传感器(23)与控制装置(24)电性连接，所述控制装置(24)与报警装置电性连接。
5.根据权利要求4所述的一种激光镜头保护装置，其特征在于：所述报警装置包括声音报警器和/或报警灯(25)，所述报警装置固定安装在第二箱体(2)外侧。
6.根据权利要求1所述的一种激光镜头保护装置，其特征在于：所述第一箱体(1)内壁形成有从上到下直径逐渐减小的圆锥面(15)。
7.根据权利要求4所述的一种激光镜头保护装置，其特征在于：还包括摄像机(26)，所述摄像机(26)固定安装在第二箱体(2)内部，所述摄像机(26)用于拍摄保护镜片(3)，所述摄像机(26)与控制装置(24)电性连接。
8.根据权利要求7所述的一种激光镜头保护装置，其特征在于：还包括投射器(27)，所述投射器(27)固定安装在第二箱体(2)内部，所述投射器(27)用于向保护镜片(3)投射光线，所述投射器(27)与控制装置(24)电性连接。
9.根据权利要求2所述的一种激光镜头保护装置，其特征在于：所述风扇(14)的最大外径比环形内腔的内径小0到0.5mm。
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