CN115379919A - 激光处理装置和激光处理方法 - Google Patents

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Abstract

在第一方面,本发明涉及一种激光处理头,该激光处理头包括用于激光束的输入端,并且还设置有用于会聚所述激光束的透镜系统和用于根据一维或二维触摸图案来偏折激光束的扫描系统。具体地,激光处理头还包括有向主体,所述有向主体可相对于壳体在至少第一位置和第二位置之间配置,以在至少第一发射方向或第二发射方向上不同地发射具有所述触摸图案的偏折激光束。在进一步的方面,本发明涉及激光处理装置和激光处理方法。

Description

激光处理装置和激光处理方法
技术领域
本发明涉及表面的激光处理。具体地,本发明涉及激光清洁设备、激光清洁头和激光清洁方法。
背景技术
激光处理和激光清洁本身在相关技术中是已知的。
例如,CN 206661838(Herolaser)描述了一种用于清洁表面的激光装置。该装置由激光源和连接到激光源的单独的便携式激光头组成。激光头包括准直器和两个可移动反射镜。这些反射镜的移动使得准直激光束通过场透镜和具有保护玻璃的出射窗扫描表面。场透镜和保护玻璃以倾斜角永久地安装在激光头中。场透镜在表面上提供会聚。保护玻璃屏蔽场透镜。约20°的倾斜角被认为是最佳的。然后相应地设置可移动反射镜。
此外,DE 202017103770(4JET)描述了另一种用于输送脉冲激光束的便携式激光清洁头。这里也是以相对于激光清洁装置的轴线倾斜的角度发射激光束。优选地,为约50°的斜角。
激光清洁和激光清洁设备的一些重要特性是其有效性、容量和速度,以及其自主性、可操纵性、用户友好性和人体工程学。特别注意用户的最大安全性。
现有激光清洁设备的缺点是激光头的可操纵性有限。此外,现有的激光头通常具有安装在激光头前部的场透镜。这种透镜笨重且昂贵。此外,它们在靠近待清洁的表面处是易损坏的,在那里释放了所有种类的污染物。因此,优选在其间具有保护玻璃。
KR 20110032992描述了一种用于冰箱的塑料内板的修剪装置。
DE 102010026107公开了一种利用能量辐射对工件进行气体辅助加工的装置和方法。
本发明设想改进的激光处理装置和改进的激光处理方法。因此,针对上述问题中的至少一个提供了解决方案。
发明内容
为此,本发明在第一方面提供了根据权利要求1所述的用于处理表面的激光处理头。具体地,激光头包括可相对于壳体配置在至少两个不同位置的有向主体。因此,已经根据一维或二维触摸图案扫描的激光束另外根据对应于有向主体的选定位置的发射方向来定向。
可变的发射方向确保了激光处理头的较大的可操纵性。因此,激光头和连接到其上的激光源较适用于多种表面,并且较少受到表面几何形状的限制。
在根据权利要求8的优选实施方式中,有向主体可在至少90°的范围内旋转。由此可以在至少90°的范围内改变发射方向。
在另外的方面,本发明提供了一种具有激光头和激光源的激光处理装置,以及一种用于激光处理的方法。
附图说明
图1至图3分别从不同的角度示出了根据本发明的可能实施方式的激光处理头,并且有向主体分别被配置在第一位置或第二位置。
图4示出了根据本发明的可能实施方式的露出的激光处理头。这里未示出有向主体。
图5示出了根据另一可能设计的激光头。可选地,内部类似于图4中的内部。
图6示出了根据本发明的可能实施方式的激光处理装置的部分,该部分包括激光源。
具体实施方式
本发明涉及激光处理头,激光处理装置和用于表面的激光处理的方法,例如用于激光清洁。
除非另有定义,本发明说明书中使用的所有术语,包括技术和科学术语,具有本发明技术领域的技术人员通常理解的含义。为了更好地评估本发明的描述,明确地解释以下术语。
在本文中,“一个”、“该”和“它”是指单数和复数,除非上下文另有明确说明。例如,“一个段”是指一个或超过一个段。
当在本文中关于可测量的量、参数、时间或时段等使用“近似”或“圆形”时,变化意指比所引用的值小+/-20%或更小,优选地+/-10%或更小,更优选地+/-5%或更小,甚至更优选地+/-1%或更小,并且甚至更优选地+/-0.1%或更小,只要此类变化可适用于所描述的发明。然而,应当理解,使用术语“约”或“大约”的量的值本身是具体公开的。
术语“包括”、“包含”、“由…组成”、“设置了”、“含有”是同义词并且是指示以下存在的包含性或或开放性术语,其不排除或现有技术中已知或描述的其它组件,特征、元件、构件、步骤的存在。
通过端点引用的数值区间包括端点之间的所有整数、分数和/或实数,包括这些端点。
在第一个方面,本发明涉及一种激光处理头,该激光处理头包括具有用于激光束的输入端的壳体,该壳体还设置有用于会聚激光束的透镜系统和用于根据一维或二维触摸图案来偏折激光束的扫描系统。具体地,激光处理头还包括有向主体,该有向主体可相对于壳体在至少第一位置和第二位置之间配置,以分别在相对于壳体的第一输出方向或第二输出方向上利用所述触摸图案可变地发送偏折激光束。
优选地,激光头可以例如使用光纤线缆连接到激光源。激光头和激光源一起形成激光处理装置(也称为:激光器)。这种线缆的合适长度可以从几米到几十米变化。对于激光源本身,可以在连续激光源或脉冲激光源之间进行选择。脉冲激光源的一些合适的发射功率是100W、500W、1000W和更多。本发明不限于这些中的任何一个。
激光处理设备的已知应用是从表面去除涂层、锈、漆和/或污染物。可选地,本发明尤其涉及用于清洁表面的激光清洁。即,用于从表面去除表面污染物。然而,本发明总体上不限于此。
根据本发明的激光处理头或激光清洁头可以是便携式的/移动的或固定安装的。便携式激光头可以由操作者用手引导。或者,可将便携式激光头安装到机器人臂上。便携式激光头的优点是其改进的可操作性。优选地,便携式激光头具有至少一个安装点,用于将手柄附接到激光头和/或用于将激光头附接到机器人臂。可选地,激光头的一个或更多个手柄是可移除的,由此激光头可以在这些安装点的水平处被安装到机器人臂上。
优选地,激光装置包括用于准直输入激光束的准直器。这对于进一步会聚和扫描是有利的。优选地,准直器由激光头本身构成。然而,并非必须如此。可选地,准直器配备有本领域已知的光学隔离器。可选地,激光头包括导热结构,该导热结构与隔离器相切并延伸到激光头的外表面用于散热。例如,其可以是由铝制成的结构。
所述透镜系统可以包括一个或更多个透镜,用于将激光束会聚在表面上,和/或用于成形激光束(例如从高斯光到平顶光)。对于诸如激光清洁的一些工艺,具有高能量集中的窄焦点可能是必要的。然而,“表面处的会聚”在本文中通常理解为表面附近的会聚。以一定距离会聚在表面的前面或后面是操作者的有意意图。用于会聚的合适透镜系统是已知的。在优选实施方式中,激光头提供具有可调焦的透镜系统,并且优选地具有自动可调焦(即自动会聚)。自动会聚对于磨损的激光头是特别有利的。其在激光头和要处理/清洁的表面之间的距离上提供一定的余量。因此,操作者的移动不太“严格”,焦点在某一余量内被自动校正(例如,基于飞行时间距离传感器信号)。可选地,该余量为至少0.5cm,并且优选地大于0.5cm,并且进一步优选地大于2.0cm,例如约5cm。
上述扫描系统根据触摸图案在至少一个方向上偏折激光束。可选地,其为随机触摸图案。可选地,其为非随机的预定触摸图案。一维图案的可能示例是焦点在表面上往复的直线移动。二维触摸图案的一个可能的示例是在表面上的矩形区域内的曲折运动。可选地,该触摸图案可以是重复触摸图案。所述触摸图案开始于所述激光头自身;其使激光束相对于激光头偏折。因此,细激光束(例如100μm2)将在表面上“扫描”较大的扫描区域(例如1cm2)。在该过程中,其非常高的能量浓度在几个连续的点被短暂地给予。这在原理上对于激光清洁是已知的。激光焦点的根据扫描图案的移动通常比激光头相对于表面的移动快得多,优选地至少快一个数量级。专业人员已知合适的扫描系统。可选地,激光头包括两个可旋转的扫描镜。可选地,这些通过相应的电流计控制。
现在,激光处理头还包括可相对于壳体在至少第一位置和第二位置之间配置的有向主体。本文中的术语“位置”是指瞄准部相对于壳体的位置和定向的组合。术语“可配置”意味着有向主体可以采取至少那些位置。在可能的,非穷举的实现形式中,第一位置是向前位置,第二位置是向下位置。此外,有向主体的位置根据所创建的触摸图案确定激光束的最终发射方向。因此,当前的激光头具有大得多的可操作性。依赖于瞄准部的位置,激光束可以被向前或向下引导。例如,在人体工程学方面,对于垂直表面,向前的位置是优选的,而对于水平表面,向下的位置是优选的。然而,本发明不限于此。
可选地,有向主体可在至少第一位置和第二位置永久地安装在壳体上。在这种情况下,扫描图案相应地分别在第一或第二发射方向上发射另选地,有向主体可在第一和第二位置之间自由移动。另选地,有向主体可在第一和第二位置之间自由移动。可选地,有向主体在所述位置之间被人工移动。或者,基于传感器自动控制该移动。下面较详细地描述该机制(例如具有自动调平的机构)。
在另一或另选实施方式中,有向主体形成出射窗,其优选地装配有保护玻璃。出射窗是瞄准部的固定部分。作为优点,因此根据扫描图案的总体发射方向自动对准。
在另一或另选实施方式中,有向主体包括用于反射和引导偏折激光束的镜面。优选地,镜面可以采取不同的位置,由此在相应的方向上发射扫描图案。镜面的位置决定了发射方向。
在另一或另选实施方式中,引导装置可围绕旋转轴线在所述位置之间旋转。优选地,有向主体在一定范围内可连续旋转。优选地,旋转轴线倾斜地与镜面相交。进一步优选地,旋转轴线与镜面成约45°的角度。如图1至图3的实施方式所示,(原始)横向方向上的扫描图案可以通过与有向主体镜像而在向上、向前和向下方向上不同地发射。为此,使瞄准部围绕横向旋转轴旋转。
进一步优选地,所述镜面被设置成从所述壳体接收基本平行于所述旋转轴线的所述激光束。因此,与镜面的旋转位置无关,扫描图案将总是以大约45°的角度对角地入射。
在另一或另选实施方式中,有向主体可在至少90°的范围内,优选在大于90°的范围内旋转。根据优选实施方式,有向主体还允许在倾斜向上方向上的至少一个位置,用于倾斜地发射扫描图案。这有利于清洁例如天花板表面/位于头部上方的表面。
在一个可能实施方式中,激光头或激光装置包括用于自动控制瞄准部的移动或旋转的计算机控制。由此,触摸图案的发射方向被自动配置。
在发射方向的这种自动配置中,激光焦点的移动由几个贡献决定。第一贡献是根据由扫描系统控制的触摸图案的激光焦点的“扫描移动”。第二个贡献是通过有向主体的自动配置,触摸图案作为整体的“瞄准移动”。第三个贡献是激光头作为整体相对于表面的“载体移动”。如上所述,以触摸图案形式的激光焦点的“扫描移动”是极其快速和连续的运动。优选地,由于有向主体引起的“瞄准移动”仅以较慢的速度引起该触摸图案在表面上的移动。优选地慢至少一个数量级。通常,扫描运动是周期性运动。这对于定向运动不是必须的。
在另一或另选实施方式中,激光头配备有用于测量与激光处理头相对于表面的位置(例如距离)、定向、速度和/或加速度相关联的传感器信号至少一个传感器。此外,激光头包括用于基于传感器信号在上述位置之间自动配置瞄准部的控制器。该一般原理允许运动稳定。根据可能示例,连续地监测激光头相对于表面的定向。如果激光头没有保持平行于表面(或没有处于期望角度),则相应地调整发射方向;有向主体自动旋转到调整位置以进行补偿。因此存在自动调平功能。
另一种稳定机构是自动会聚机构。根据可能示例,连续地监测激光头和表面(处的焦点位置)之间的距离。基于此,焦距在5cm的余量内变化。这总是确保激光束在表面上的期望会聚。可选地,透镜系统包括例如在会聚之前调整焦点直径的另一单元。这允许改变表面上的会聚强度。
在另一或另选实施方式中,激光处理头包括安装在瞄准部上的一个或更多个表面传感器、照明器、提取器和/或间隔件。其优点在于,它们与在其不同位置的瞄准部自动对准。可选地,激光头配备有实时识别释放的污染物的一个或更多个表面传感器。
可选地,激光头包括测距器,其优选地配置为根据扫描图案的发射方向确定到表面的距离。当记录的距离太短和太长时,激光头均关闭。相应地设置阈值。太短的距离(例如<20cm)可通过激光束反射回激光头和/或通过抛起所有种类的污垢而损坏系统。太长的距离(例如>50cm)表示激光头没有对准待清洁的表面。在这种情况下接通是不安全的。在可能的实施方式中,激光头在检测到大于焦距的110%的距离时自动关闭。在另一或另选实施方式中,当检测到小于焦距的90%的距离时,激光头自动关闭。“焦距”是指当前活动的透镜或透镜组的焦距(见下文)。
可选地,激光头通过在待清洁表面上的透射向操作者提供视觉反馈。例如,通过红色激光器将相关信息透射到表面上。可选地,激光头通过一个或更多个振动信号向操作者提供触觉反馈。优选地,在一个或更多个手柄附近产生振动信号。视觉和触觉反馈可以是提供信息的、报警的和/或引导的。
在另一或另选实施方式中,透镜系统包括具有至少两个透镜或透镜组的旋转滤光轮(也称为转盘系统或旋转系统)。“透镜组”包括光学地影响激光束的一个或更多个连续透镜。通过转动滤光轮,可以选择所需的透镜或透镜组。重要的优点是透镜可以较容易地更换。不必为此目的打开光学器件。因此,镜片污染的风险较小。可选地,滤光轮由DC马达驱动。另选地,可以手动调整滤光轮。可选地,滤光轮可以前后移动,以自动会聚。
优选地,滤光轮包括多个较小的透镜。可选地,滤光轮位于准直器与扫描系统之间。较小的透镜各自较紧凑、轻和廉价。而且,滤光轮在激光头后部靠近激光馈源的位置在人机工程学上是优选的。激光头的重量因此被较好地平衡。可选地,滤光轮在包括位于至少一个位置上的从高斯激光轮廓到平定激光轮廓的转换器。可选地,滤光轮包括具有不同焦距的至少两个透镜组。优选地,激光头包括用于记录滤光轮的旋转位置的单元(例如,电位计)。因此,激光头知道哪个透镜组是激活的,以及当前的焦距是多少。接着是自动调整上述关闭激光装置的最小距离和最大距离的阈值。
在第二个方面,本发明涉及一种激光处理装置(=激光装置),其包括用于发射激光束的激光源,并且还包括根据前述权利要求中的一项所述的便携式激光处理头,该激光处理头在操作上连接到所述激光源。可以再现相同的特征,并且可以重复相同的优点。
在第三个方面,本发明涉及一种用激光束来处理表面的方法,所述方法包括:
-产生激光束,
-会聚激光束,以及
-根据一维或二维触摸图案来偏折激光束,
具体地,根据可配置的光束方向另外镜像经偏折的激光束。可选地,经偏折的激光束(具有扫描图案)另外在可配置的镜面上被镜像,以引导该扫描图案。可选地,使用上述激光头执行该方法。
在另一或另选实施方式中,该方法包括收集与激光处理头相对于表面的位置、定向、速度和/或加速度相关的传感器信号,并基于传感器信号配置发射方向。
在另一或替另选实施方式中,触摸图案由所配置的发射方向来补偿。参考附图的描述。
在下文中,通过说明本发明的非限制性实施方式和附图来描述本发明,这些实施方式和附图不旨在或不应被解释为限制本发明的范围。
图1至图3分别从不同的角度示出了根据可能实施形式的激光处理头1,并且有向主体2分别被配置在第一位置A或第二位置B。激光头1包括具有用于激光辐射5的输入端4的壳体3。例如,其为光纤线缆的输入端,在操作上连接到激光源10。图1至图3仅示出了激光头1。
激光头1的壳体3包括用于将所输入的激光束5会聚和偏折成一维或二维触摸图案的单元。虽然单元在图1至图3中不可见。此外,壳体3设置有后手柄6和前手柄7。因此,为了稳定使用,可以用两只手抓住激光头1。后手柄6围绕激光输入端4设置。其在底部具有用于启动激光头1的启动器8。当启动时,启动器8优选地与手柄6的表面齐平。此外,启动器8被包围成角形状。这降低了意外启动的风险。前手柄7通过球窝接头9安装在壳体3上。因此其是可调整的,这有助于其可操作性和人机工程学。优选地,前手柄7也可以锁定在选定的位置/方位。
最初,所形成的激光束5的接触图案被横向地引导,从壳体3离开。该横向方向15'也在图3A、图3B中示出。激光头1的有向主体2现在提供与横向方向15'成大约45°角的倾斜镜面12。在图1至图3中,镜面12被称为会聚装置2的背面。然而,本领域技术人员将理解,其为内部镜面12,其抵靠并沿着该背面延伸。通常,激光头1决不限于这种设计。触摸图案相对于镜面12来镜像,在过程中改变方向。最后,扫描图案通过有向主体2的出射窗13以所谓的发射方向14离开激光头1。具体地,发射方向14依赖于引导装置2的位置A、B而不同。例如,在图1A、图3A中,触摸图案沿向前方向16发射。在图1B、图3B中,触摸图案以与向前方向16成角度19对角向下发射。
优选地,引导装置2可以采取多个不同的位置A、B。例如,有向主体2可为此绕旋转轴线20旋转。在图1至图3中,旋转轴线20与前述横向方向15'重合。优选地,有向主体2可在大于90°的范围内,例如在约115°的范围内连续旋转。然后,发射方向14可在相同范围内连续配置。优选地,该范围覆盖相对于壳体3观察的至少一个向上倾斜的发射方向14和一个向下倾斜的发射方向14。这提供了激光头2的较大的可操作性。
重要的优点是,通过旋转瞄准部2,激光束5(具有预定的触摸图案)可以灵活地指向待清洁的表面11。优选地,有向主体2也可以固定在期望的位置A、B。可选地,有向主体2的旋转是自动控制的。例如,可以为激光清洁头2配备一个或更多个用于测量相对于待处理表面11的定向的传感器。当激光清洁头2沿表面11人工移动时,有向主体2自动旋转(在马达(未示出)的控制下)。这样,实现了扫描图案的最佳入射角。该原理也称为“自动调平”。本发明不限于此。可选地,可以基于激光头1相对于待清洁表面11的测量位置、定向和/或速度来自动控制有向主体2。
可选地,激光清洁头1提供多个附加功能,例如紧急停止/紧急按钮21,用于视觉反馈的显示器22和/或用于改变一个或更多个处理参数的控制板23。可选地,激光清洁头1的壳体3上的一个或更多个接合表面覆盖有热塑性弹性体(TPE)。
图4示出了根据本发明的可能实施方式的露出的激光处理头1。所示的激光头1设置有用于准直输入激光束5的准直器24。随后,激光束5通过透镜系统25,然后通过扫描系统27。有向主体2在图4中未示出。
透镜系统25在待处理表面11上提供会聚。在图4中,透镜系统25包括具有一组五个不同透镜和/或透镜组26的滤光轮25'。每个透镜或透镜组对应于一组明确定义的光学特性(例如,明确定义的焦距、从高斯到平顶激光轮廓的转换等)。)滤光轮25'允许容易地更换透镜26,而不必为此目的打开激光头1。
扫描系统27将激光束5偏折成一维或二维触摸图案,如在激光处理和激光清洁中已知的。可选地,扫描系统27以线形(即一维)偏折激光束5。在所示的实施方式中,为此目的的扫描系统27包括两个可旋转的反射镜28,其可绕相互正交的旋转轴线旋转。反射镜28基本平行于相应的旋转轴线。其使得激光束5能够在两个不同的空间方向上彼此独立地偏折。这种反射镜28的旋转由相关的马达29控制。
图4中未示出瞄准部2。最后,该瞄准部2的位置将确定激光束5的发射方向14(根据所形成的触摸图案)。显然,该发射方向14也影响在表面11上的透射。例如,在向下方向17上的正方形触摸图案将再次在水平表面11上产生正方形透射。然而,在斜向前方向16上,将产生放大的矩形透射。可选地,触摸图案可以预先对此进行补偿。例如,可以产生变窄的矩形触摸图案,其被倾斜地向前传送并在表面11上产生期望的正方形透射。可选地,也如上所述调整激光束5的强度。优选地,这种补偿由扫描系统27提供。当然,本发明一般不限于正方形和/或矩形扫描图案。
图5示出了根据另一可能设计的激光头1。可选地,内部类似于图4的内部。因此,利用准直器24、透镜系统25和扫描系统27。图5还示出了有向主体2。在后部,有向主体2再次设置有倾斜镜面12。可选地,面向前的有向主体2设置有照明装置30。例如,这涉及围绕发射窗13以环形方式设置的一对LED。有利地,这种LED根据激光束5的发射方向14自动定向,而与有向主体2的位置A、B无关。
图6示出了根据本发明的可能实施方式的激光处理装置1、10的部分,该部分尤其包围激光源。这里也将其整体称为“激光源”10。优选地,该部分包括由轻质碳纤维增强塑料材料制成的壳体3'。优选地,其还设置有至少一个升降环32,该升降环32可以在折叠位置(见图6)和工作位置之间旋转。激光源10还提供紧急停止21',控制板23'和用于光纤线缆31的连接部。优选地,激光源10还设置有各种电子器件、控制器,并且可选地还设置有空气冷却或水冷却系统。
示例:激光处理装置规格-根据可能实施形式,激光处理装置是防尘和防水的,至少根据IP53标准。可选地,其可以在爆炸性气氛(例如ATEX类型1)中使用。该装置可以在-5℃至+55℃的环境温度下储存,并且其可以在0℃至40℃的环境温度下使用。优选地,该装置可承受40℃下80%和30℃下90%的相对湿度。
示例2:焊缝跟踪-根据可能的实施方式,本发明用于焊缝清洁。其构思是仅通过激光扫描焊缝(的区域)。可选地,激光遵循往复的扫描图案,与焊缝相交。用户沿焊缝移动激光头本身。优选地,激光头设置有一组传感器,其能够识别表面处的焊缝,并且例如通过飞行时间距离计和加速计来确定到焊缝的距离和激光头的速度。y方向(横向于焊缝)的偏差由扫描系统补偿。其余量可以是例如3cm。x方向(沿焊缝)的偏差由瞄准系统补偿。发射方向的余量可以是例如30°至40°。另外,通过自动会聚透镜系统在表面上持续保持所需的焦距。还可以通过调整束腰的机制来改变会聚强度。沿焊缝的运动过快或过慢,以及y位置和z位置的偏差被传达给用户。这样,不会超过余量。
附图中编号的元件是:
1 激光处理头(=激光头)
2 有向主体
A 第一位置
B 第二位置
3 壳体
4 输入端
5 激光束(根据触摸图案)
6 后手柄
7 前手柄
8 启动器
9 球窝接头
10 激光源
11 (待处理的)表面
12 镜面
13 出射窗
14 发射方向
15 横向方向
16 向前方向
17 向下方向
18 向上方向
19 角部
20 旋转轴线
21 紧急停止/紧急按钮
22 显示器
23 控制板
24 准直器
25 透镜系统
26 透镜或透镜组
27 扫描系统
28 可扭转镜
29 引擎
30 照明器
31 线缆
32 升降环
假定本发明不限于上述实施形式,并且在不重新评价所添加的权利要求的情况下,可以将一些修改或改变添加到所述示例和附图中。

Claims (15)

1.一种激光处理头(1),包括具有用于激光束(5)的输入端(4)的壳体(3),该壳体还设置有用于会聚所述激光束(5)的透镜系统(25)和用于根据一维或二维触摸图案来偏折所述激光束(5)的扫描系统(27),其特征在于,所述激光处理头(1)还包括有向主体(2),所述有向主体(2)能够相对于所述壳体(3)在至少第一位置(A)和第二位置(B)之间配置,以根据所述触摸图案分别在相对于所述壳体(3)的第一发射方向(14')和第二发射方向(14")上可变地偏折所述激光束(5)。
2.根据权利要求1所述的激光处理头(1),其中,所述有向主体(2)形成出射窗(13)。
3.根据结论1至2中的一项所述的激光处理头(1),其中,所述有向主体(2)能够在至少第一向前位置(A)和第二向下位置(B)之间配置。
4.根据权利要求1至3中的一项所述的激光处理头(1),其中,所述有向主体(2)包括镜面(12),所述镜面(12)用于对具有前述触摸图案的经偏折的激光束(5)进行镜像和对准。
5.根据权利要求4所述的激光处理头(1),其中,所述有向主体(2)能够围绕旋转轴线(20)在所述位置(A、B)之间旋转。
6.根据前一权利要求5所述的激光处理头(1),其中,所述旋转轴线(20)倾斜地、优选地以45°的角度与所述镜面(12)相交。
7.根据结论5至6中的一项所述的激光处理头(1),其中,所述镜面(12)设置成从所述壳体(3)接收基本平行于所述旋转轴线(20)的所述激光束(5)。
8.根据权利要求5至7中的一项所述的激光处理头(1),其中,所述有向主体(2)能够在至少90°的范围内旋转,优选地在大于90°的范围内旋转。
9.根据前述权利要求中的一项所述的激光处理头(1),所述激光处理头配备有至少一个传感器,所述至少一个传感器用于测量与所述激光处理头(1)相对于待清洁表面(11)的位置、定向、速度和/或加速度相关的传感器信号,并且所述激光处理头还包括控制器,所述控制器用于基于所述传感器信号在所述位置(A、B)之间自动配置所述有向主体(2)。
10.根据前述权利要求中的一项所述的激光处理头(1),所述激光处理头还包括安装在所述有向主体(2)上并根据所述有向主体(2)来定向的一个或更多个表面传感器、照明器(30)、提取器和/或间隔件。
11.根据前述权利要求中的一项所述的激光处理头(1),其中,所述透镜系统(25)包括具有至少两个透镜组(26)的滤光轮(25')。
12.一种激光处理装置(1、10),所述激光处理装置包括适于发射激光束(5)的激光源(10),并且还包括根据前述权利要求中的一项所述的便携式激光处理头(1),所述激光处理头(1)在操作上连接到所述激光源(10)。
13.一种用激光束(5)处理表面(11)的处理,所述处理包括以下步骤:
-生成激光束(5),
-会聚所述激光束(5),以及
-根据一维或二维触摸图案来偏折所述激光束(5),
其特征在于,利用上述触摸图案偏折的激光束(5)通过在能够配置的发射方向(14)上进一步镜像来发射。
14.根据权利要求13所述的方法,所述方法还包括收集与所述激光处理头(1)相对于所述表面(11)的位置、定向、速度和/或加速度相关联的传感器信号,以及基于所述传感器信号配置所述发射方向(14)。
15.根据结论13至14中的一项继续,其中,针对经配置的发射方向(14)来补偿所述触摸图案。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024004044A1 (ja) * 2022-06-28 2024-01-04 ファナック株式会社 レーザ加工システム、及びレーザ加工方法
CN114798605B (zh) * 2022-06-29 2022-09-06 山东产研强远激光科技有限公司 一种可调节激光清洗总成装置

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110032991A (ko) * 2009-09-22 2011-03-30 주식회사 가림티에스 냉장고 내부 판넬 트리밍 장치
DE102010026107B4 (de) * 2010-07-05 2015-02-19 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Vorrichtung und Verfahren zum prozessgasbegleiteten Bearbeiten von Werkstücken mit energetischer Strahlung
CN206661838U (zh) 2017-01-19 2017-11-24 深圳市铭镭激光设备有限公司 一种手持式光纤激光清洗头
DE202017103770U1 (de) 2017-06-23 2017-07-18 4Jet Technologies Gmbh Tragbare Laservorrichtung

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