CN115625156A - 一种大幅宽激光清洗装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大幅宽激光清洗装置，用于激光清洗技术领域，包括：激光器，用于产生主激光；清洗头，包括：透镜组、准直器、分光镜组、振镜组和场镜组；所述主激光依次经过所述透镜组、所述准直器、所述分光镜组分为至少两束分激光，至少两束分激光入射所述振镜组，其中所述振镜组包括第一振镜和第二振镜，第二振镜与第一振镜振动方向垂直；所述第二振镜的出射激光经过所述场镜组，将平行光聚焦于工作面。本发明公开提供了一种大幅宽激光清洗装置和方法，解决了单一场镜视场对扫描区域的限制，极大的增加了激光清洗区域，可以有效提高激光清洗效率，采用一束激光分光的方法，使得系统更为紧凑。

Description

一种大幅宽激光清洗装置和方法

技术领域

本发明涉及激光清洗技术领域，更具体的说是涉及一种大幅宽激光清洗装置和方法。

背景技术

激光清洗是使用高能激光作用在目标表面，目标涂覆层可以瞬间吸收聚焦的激光能量，使表面的油污、锈斑或涂层发生瞬间蒸发或剥离，高速有效地清除表面附着物或表面涂层(油漆、锈迹等)。因为其对工件基材无损伤、成本低、环保等优点，逐渐在工业领域中取代传统清洗方式。

但是，因为用于激光聚焦的场镜视场有限，用于扫描的振镜系统振动频率和振幅受限等因素，限制了激光扫描的幅宽，使得激光清洗效率难以提高，在大面积清洗领域(如造船业)，激光清洗远低于传统的清洗方法，如何提高激光清洗效率，成为限制激光清洗应用的重要因素。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种大幅宽激光清洗装置和方法，以解决背景技术提及的技术问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一方面，一种大幅宽激光清洗装置，包括：

激光器，用于产生主激光；

清洗头，包括：透镜组、准直器、分光镜组、振镜组和场镜组；

所述主激光依次经过所述透镜组、所述准直器、所述分光镜组分为至少两束分激光，至少两束分激光入射所述振镜组，其中所述振镜组包括第一振镜和第二振镜，第二振镜与第一振镜振动方向垂直；所述第二振镜的出射激光经过所述场镜组，将平行光聚焦于工作面。

通过上述技术方案，本发明的技术效果在于：解决了单一场镜视场对扫描区域的限制，极大的增加了激光清洗区域，可以有效提高激光清洗效率。

优选的，在上述的一种大幅宽激光清洗装置中，还包括：机械运动模块，所述机械运动模块带动所述激光器和所述清洁头在工作面上移动。

通过上述技术方案，本发明的技术效果在于：为了保证对于工件工作面的清洗。

优选的，在上述的一种大幅宽激光清洗装置中，还包括：所述分光镜组包括分光镜和反射镜，分光镜对激光进行反射和透射，反射镜置于最后端，将最后透射的激光全部反射；设定激光准直后分为n束，则第一个分光镜的反射率为r＝1/n，透射率为t＝(n-1)/n；第二个分光镜的反射率为r＝1/(n-1)，透射率为t＝(n-2)/(n-1)；以此类推，最后为全反射镜。

优选的，在上述的一种大幅宽激光清洗装置中，还包括：所述振镜组用于使激光在工作面上按照特定方式二维振动，所述振镜模块包含n组振镜，n为光束数量，每组振镜包含2个振动方向相互垂直的振镜，其中，第一振镜沿机械运动模块方向振动，第二振镜与第一振镜振动方向垂直。

优选的，在上述的一种大幅宽激光清洗装置中，还包括：所述场镜组用于将平行光聚焦于工作面，使其在工作范围内保持稳定的能量密度。

优选的，在上述的一种大幅宽激光清洗装置中，还包括：所述场镜组中场镜数量与光束数量对应。

优选的，在上述的一种大幅宽激光清洗装置中，还包括：还包括控制器，所述控制器控制所述振镜组振动，同时控制所述机械运动模块动作。

另一方面，一种大幅宽激光清洗方法，包括以下具体步骤：

运动平台搭载着激光器和清洁头沿清洗工作面运动；

第一场镜的振动方向与运动平台移动方向一致；第二场镜振动方向与第一场镜垂直，并且n束激光经过第二振镜后扫描范围在工作面上相互衔接，组成一个宽幅的扫描区域。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种大幅宽激光清洗装置和方法，解决了单一场镜视场对扫描区域的限制，极大的增加了激光清洗区域，可以有效提高激光清洗效率，采用一束激光分光的方法，使得系统更为紧凑。同时具备一定的拓展性，当激光功率足够大，而清洗所需激光阈值较低时，可将激光分为更多束，进一步拓展清洗区域，提高效率。

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获得其他的附图。

图1是本发明的方案示意图(以分光3束为例)。

图2是振镜系统中第1振镜的摆扫示意图。

图3是振镜系统中第2振镜的摆扫示意图。

图4是工作面拼接示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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。基于本发明中的实施例，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。

本发明实施例公开了一种大幅宽激光清洗装置和方法，解决了单一场镜视场对扫描区域的限制，极大的增加了激光清洗区域，可以有效提高激光清洗效率，采用一束激光分光的方法，使得系统更为紧凑。同时具备一定的拓展性，当激光功率足够大，而清洗所需激光阈值较低时，可将激光分为更多束，进一步拓展清洗区域，提高效率。

本发明的实施例公开了一种大幅宽激光清洗装置，包括：

激光器，用于产生主激光；

清洗头，包括：透镜组、准直器、分光镜组、振镜组和场镜组；

所述主激光依次经过所述透镜组、所述准直器、所述分光镜组分为至少两束分激光，至少两束分激光入射所述振镜组，其中所述振镜组包括第一振镜和第二振镜，第二振镜与第一振镜振动方向垂直；所述第二振镜的出射激光经过所述场镜组，将平行光聚焦于工作面。

为了进一步优化上述技术方案，还包括：机械运动模块，所述机械运动模块带动所述激光器和所述清洁头在工作面上移动。

为了进一步优化上述技术方案，所述分光镜组包括分光镜和反射镜，分光镜对激光进行反射和透射，反射镜置于最后端，将最后透射的激光全部反射；设定激光准直后分为n束，则第一个分光镜的反射率为r＝1/n，透射率为t＝(n-1)/n；第二个分光镜的反射率为r＝1/(n-1)，透射率为t＝(n-2)/(n-1)；以此类推，最后为全反射镜。

为了进一步优化上述技术方案，所述振镜组用于使激光在工作面上按照特定方式二维振动，所述振镜模块包含n组振镜，n为光束数量，每组振镜包含2个振动方向相互垂直的振镜，其中，第一振镜沿机械运动模块方向振动，第二振镜与第一振镜振动方向垂直。

为了进一步优化上述技术方案，所述场镜组用于将平行光聚焦于工作面，使其在工作范围内保持稳定的能量密度。

为了进一步优化上述技术方案，所述场镜组中场镜数量与光束数量对应。

为了进一步优化上述技术方案，还包括控制器，所述控制器控制所述振镜组振动，同时控制所述机械运动模块动作。

本发明的另一实施例公开了一种大幅宽激光清洗方法，包括以下具体步骤：

运动平台搭载着激光器和清洁头沿清洗工作面运动；

第一场镜的振动方向与运动平台移动方向一致；第二场镜振动方向与第一场镜垂直，并且n束激光经过第二振镜后扫描范围在工作面上相互衔接，组成一个宽幅的扫描区域。

下面结合附图(以分光3束为例)对本发明实施例进行详细说明：

本发明实施例提出的清洗具体步骤是：

步骤1、高能激光器经过透镜组1、准直器2成为平行光。

步骤2、准直后的平行光经过第一分光镜3、第二分光镜4和反射镜5组成的分光系统，分成功率相等的3束激光。第一分光镜3的反射率为r＝1/3，透射率为t＝2/3；第二分光镜4的反射率为r＝1/2，透射率为t＝1/2，反射镜5为全反射镜。

步骤3、经过分光镜组分成的3束功率相等的激光分别入射到第一振镜组的第一振镜6、第二振镜8、第三振镜10，第一振镜组沿y方向振动，振动频率高，扫描距离短，参考图2。第一振镜6、第二振镜8、第三振镜10反射的激光分别入射到第二振镜组的第四振镜7、第五振镜9、第六振镜11。第二振镜组沿x方向振动，振动频率低，扫描距离长，参考图3。

步骤4、经过振镜组后，3束激光分别入射到场镜组中的第一场镜12、第二场镜13、第三场镜14。3束激光分别对应一组场镜，经场镜聚焦后，作用在工作面上15。3束激光的扫描区域相互拼接，进而形成大幅宽的清洗工作面。

步骤5、激光进行清洗工作时，机械运动模块在工作平面上沿y方向移动，带动激光清洗模块运动，振镜组使激光在清洗区域内进行二维振动，形成图3所示的扫描幅宽，结合机械运动模块，达到图4所示的清洗效果。三束功率相同的激光同时分别在各自幅宽内进行清洗，这相当于单束激光进行三次扫描，采用此系统，相较单场镜系统，激光清洗效率提高了三倍，以此类推，进一步提高激光功率，增加分光次数，可进一步提高激光清洗效率。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种大幅宽激光清洗装置，其特征在于，包括：

激光器，用于产生主激光；

清洗头，包括：透镜组、准直器、分光镜组、振镜组和场镜组；

所述主激光依次经过所述透镜组、所述准直器、所述分光镜组分为至少两束分激光，至少两束分激光入射所述振镜组，其中所述振镜组包括第一振镜和第二振镜，第二振镜与第一振镜振动方向垂直；所述第二振镜的出射激光经过所述场镜组，将平行光聚焦于工作面。

2.根据权利要求1所述的一种大幅宽激光清洗装置，其特征在于，还包括：机械运动模块，所述机械运动模块带动所述激光器和所述清洁头在工作面上移动。

3.根据权利要求1所述的一种大幅宽激光清洗装置，其特征在于，所述分光镜组包括分光镜和反射镜，分光镜对激光进行反射和透射，反射镜置于最后端，将最后透射的激光全部反射；设定激光准直后分为n束，则第一个分光镜的反射率为r＝1/n，透射率为t＝(n-1)/n；第二个分光镜的反射率为r＝1/(n-1)，透射率为t＝(n-2)/(n-1)；以此类推，最后为全反射镜。

4.根据权利要求2所述的一种大幅宽激光清洗装置，其特征在于，所述振镜组用于使激光在工作面上按照特定方式二维振动，所述振镜模块包含n组振镜，n为光束数量，每组振镜包含2个振动方向相互垂直的振镜，其中，第一振镜沿机械运动模块方向振动，第二振镜与第一振镜振动方向垂直。

5.根据权利要求1所述的一种大幅宽激光清洗装置，其特征在于，所述场镜组用于将平行光聚焦于工作面，使其在工作范围内保持稳定的能量密度。

6.根据权利要求1所述的一种大幅宽激光清洗装置，其特征在于，所述场镜组中场镜数量与光束数量对应。

7.根据权利要求2所述的一种大幅宽激光清洗装置，其特征在于，还包括控制器，所述控制器控制所述振镜组振动，同时控制所述机械运动模块动作。

8.一种大幅宽激光清洗方法，其特征在于，包括以下具体步骤：

运动平台搭载着激光器和清洁头沿清洗工作面运动；

第一场镜的振动方向与运动平台移动方向一致；第二场镜振动方向与第一场镜垂直，并且n束激光经过第二振镜后扫描范围在工作面上相互衔接，组成一个宽幅的扫描区域。

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