CN206966237U - 一种激光清洗头 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种激光清洗头，包括：测距装置、报警器；其测距装置用于实时测量并显示场镜和待清洗工件之间的距离，报警器用于指示距离是否在规定范围内；所述激光清洗头还包括激光整形扫描系统，用于对激光进行整形扫描和聚焦，所述激光清洗头还包括清洁保护系统，用于清除清洗时产生的杂质，从而保护所述激光清洗头，提高清洗效率，解决了激光清洗加工时激光对焦不准降低加工效率和聚焦场镜易污染损坏的问题，同时，本实用新型还具有结构简单、操作简便、成本低等优点，可以广泛应用激光清洗领域。

Description

一种激光清洗头

技术领域

本实用新型属于激光设备领域，更具体地，涉及一种激光清洗头。

背景技术

清洗在现代工业中具有广泛的应用和需求，如：微电子工业清洗、艺术品的文物保护清洗、模具清洗、超精密光学清洗、飞机表面蒙皮清洗、除锈、除漆。应用领域包括了汽车、航天、航海、精密机械、微电子、文物保护、绿色再制造、军工制造等各个行业。

在过去，传统的清洗方法(如有机溶剂清洗、盐浴清洗、喷射清洗、高温清洗、超声波清洗、电化学清洗、酸碱清洗等)虽然满足了粗放式的工业发展需求，但是对环境也产生了不同程度的污染。在我国大力发展绿色环保产业的要求下，人们环保和安全意识的增强，工业生产清洗中对环保的要求越来越高，如何寻找更清洁，且不具损伤性的清洗方式，是世界范围内清洗业必须要面对的一个问题。寻求新的清洗方法已经是迫在眉睫。

近年来，国内外学者一直在研究各种有利于环境保护的清洗方法，与传统清洗工艺相比,激光清洗技术具有以下特点:

(1)它是一种“干式”清洗,不需要清洁液或其他化学溶液,且清洁度远远高于化学清洗工艺；

(2)清除污物的范围和适用的基材范围十分广泛；

(3)通过调控激光工艺参数,可以在不损伤基材表面的基础上,有效去除污染物,使表面复旧如新；

(4)激光清洗可以方便地实现自动化操作；

(5)激光去污设备可以长期使用,运行成本低；

(6)激光清洗技术是一种“绿色”清洗工艺,消除的废料为固体粉末状,体积小,易于收集和存放,对环境无污染。

此外，激光清洗可以解决传统清洗无法解决的问题，例如：可以清除工件表面尤其是光学元件表面亚微米机的污染颗粒，可以清除微电子元件上的微小颗粒。激光清洗无接触的特点，保证了激光清洗对精密部件或精细部位清洗的安全性，可以维持其精度，特别适合文物和艺术品清洗。另外，激光清洗技术在城市涂鸦清除等日常使用中也逐渐得到认可。

凭借以上清洗特点，激光清洗被认为是最可靠、最有效的清洗办法。

激光清洗技术研究起步于20世纪80年代中期，但直到20世纪90年代初期才开始步入工业生产中。在工业清洗领域，激光清洗技术发展迅速。激光清洗技术现在已经成熟的应用于微电子工业清洗、艺术品的文物保护清洗、模具清洗、超精密光学清洗等领域，取得了很好的清洗效果。目前国外激光清洗设备的主要供应商是德国的clean laser公司，其产品涵盖了小功率的便携式激光清洗设备和大功率的移动式激光清洗设备以及为工业生产线定制的激光清洗设备工作站，产品广泛应用于机械工业、微电子工业与艺术品保护等领域。

我国激光清洗技术的研究和设备开发起步晚，与国外相比存在明显差距，因此国内成熟的激光清洗设备并不多，大部分还处于实验室研究阶段，目前国内市场上仅有几家能够提供光纤激光器清洗设备，其清洗效率和稳定性均有待提高；同时国内相应的激光清洗工艺也基本是一片空白，与国外的激光清洗在工业领域的应用水平还有较大差距。然而采用国外进口光纤激光清洗设备，具有效率低、易损伤清洗工件，难以满足工业应用的需求等问题。因此研制出一种高功率、高效率、自主知识产权的激光清洗设备是很有必要的。

采用激光清洗设备对工件进行清洗时，需要将激光聚焦以达到去除待清洗材料的能量阈值，同时需要对激光扫描，使得该聚焦光斑在待清洗工件表面运动，从而达到快速清洗的效果。清洗系统除了激光器和运动系统外，还有一个很重要的就是激光清洗头。激光清洗头是整个激光清洗设备直接工作的部分，在使用中通常会遇到以下两个问题。

问题一：激光清洗头工作时要保证清洗工件与场镜的距离为一个定值，以保证清洗效果和清洗效率达到最佳。在实际应用中，由于清洗工件本身的不规则，人工操作激光清洗头时却很难保证清洗工件与场镜的距离不变，因而会影响激光清洗头的清洗效果，也会降低激光清洗头的清洗效率。

问题二：激光清洗时产生的烟尘，极易污染场镜的镜片导致镜片损坏，降低激光清洗头工作的稳定性。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供了一种激光清洗头，其目的在于提供一种加工距离可测可显示的测距系统，由此解决激光清洗头在工作时，待清洗工件与场镜的距离无法监测而导致的降低激光清洗头的清洗效果和清洗效率的技术问题。

为实现上述目的，按照本实用新型的一个方面，提供了一种激光清洗头，其特征在于，包括：测距装置、和报警器；其中：所述测距装置包括至少一个距离传感器、以及距离显示器，所述距离传感器位于激光出光口附近，用于测量场镜与待清洗工件之间的距离，并转化为电信号；所述距离显示器用于将所述电信号转化为数字显示，所述报警器与所述测距装置连接，用于当所述测距装置中显示的距离不在清洗范围内时发出警报。

优选地，所述的激光清洗头，其还包括激光整形扫描系统；所述距离传感器位于所述激光整形扫描系统出光口附近，在所述激光整形扫描系统中沿着激光传输光路上依次布设有准直器、导光机构、振镜、以及场镜；其中，所述准直器用于接收光纤输出的激光，并将激光传输至所述导光机构，所述导光机构用于传输激光，所述振镜通过给定角度偏转将激光扫描整形为具有固定宽度的激光束，所述场镜用于对输出激光束进行聚焦，并将聚焦后的激光束照射在工件上，进行清洗。

优选地，所述的激光清洗头，其振镜的偏转角度为0°～30°。

优选地，所述的激光清洗头，其还包括清洁保护系统；所述清洁保护系统包括：前风刀、后风刀、和导气通道，所述导气通道出风口设置在所述场镜的前侧，用于清除清洗时产生的杂质；所述前风刀和所述后风刀与导气通道出风口连接，用于控制风压。

优选地，所述的激光清洗头，其前风刀与所述后风刀之间的间距可调。

优选地，所述的激光清洗头，其前风刀与所述后风刀之间的间距为0.1mm～5mm。

优选地，所述的激光清洗头，其距离传感器为光电传感器和/或电容传感器。

优选地，所述的激光清洗头，其清洗范围为30mm～300mm。

总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比，由于增加了激光测距系统，能够取得下列有益效果：

(1)、本实用新型提供的激光清洗头，通过增加测距装置和报警器，从而实现实时测量和显示激光清洗头的场镜与待清洗工件之间的距离，使操作人员在清洗时能够方便确定激光清洗的工作距离，当距离在清洗范围内时，开始清洗；当距离不在清洗范围内时，报警器发出警报，操作人员调整距离，从而提高激光清洗效率和清洗效果；

(2)、本实用新型提供的激光清洗头，通过对激光进行扫描整形，并通过场镜聚焦，使激光以固定功率照射在待清洗工件上，能够准确高效的完成清洗，避免工件的损伤；

(3)、本实用新型提供的激光清洗头，通过将清洁保护系统中导气通道出风口设置在场镜的前侧，使得激光清洗头在清洗工作时产生的烟尘可以直接被清除，而不会污染聚焦场镜的镜片，从而导致镜片损坏，降低激光清洗头工作的稳定性；此外，由于清洁保护系统还设置有间隙可调节的前风刀和后风刀，可以在镜片前形成风墙，隔离烟尘，保护聚焦场镜的镜片，提高清洗设备工作的稳定性和准确性。

附图说明

图1是本实用新型提供的一种激光清洗头的主体结构框图；

图2是本实用新型实施例提供的一种激光清洗头的结构示意图。

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1-准直器；2-光导机构；3-振镜；4-场镜；5-清洁保护系统；6-测距系统。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1所示，本实用新型提供一种激光清洗头，包括：测距装置、和报警器；其中：所述测距装置包括至少一个距离传感器、以及距离显示器，所述距离传感器位于激光出光口附近，用于测量场镜与待清洗工件之间的距离，并转化为电信号；所述距离显示器用于将所述电信号转化为数字显示，所述报警器与所述测距装置连接，用于当所述测距装置中显示的距离不在清洗范围内时发出警报。

如图1所示，本实用新型提供一种激光清洗头，还包括激光整形扫描系统；所述距离传感器位于所述激光整形扫描系统出光口附近，在所述激光整形扫描系统中沿着激光传输光路上依次布设有准直器、导光机构、振镜、以及场镜；其中，所述准直器用于接收光纤输出的激光，并将激光传输至所述导光机构，所述导光机构用于传输激光，所述振镜通过给定角度偏转将激光扫描整形为具有固定宽度的激光束，所述场镜用于对输出激光束进行聚焦，并将聚焦后的激光束照射在工件上，进行清洗。

优选地，本实用新型提供一种激光清洗头，其振镜的偏转角度为0°～30°，避免激光光束扫到场镜4以外。

如图1所示，本实用新型提供一种激光清洗头，还包括清洁保护系统；所述清洁保护系统包括：前风刀、后风刀、和导气通道，所述导气通道出风口设置在所述场镜的前侧，用于清除清洗时产生的杂质；所述前风刀和所述后风刀与导气通道出风口连接，用于控制风压。

优选地，本实用新型提供一种激光清洗头，其前风刀与所述后风刀之间的间距可调。

优选地，本实用新型提供一种激光清洗头，其前风刀与所述后风刀之间的间距为0.1mm～5mm。

优选地，本实用新型提供一种激光清洗头，其距离传感器可以是光电传感器也可以是电容传感器。在实际生活中，可以利用本实用新型提供的激光清洗头进行工件清洗，具体工作流程如下：

激光沿光轴入射到所述激光清洗头，经过准直器进行扩束准直，再由导光机构传输至振镜，振镜进行周期性的角度摆动将激光扫描为具有一定宽度的激光束，激光束经过场镜聚焦后照射到工件表面。与此同时，测距系统中的距离传感器将场镜与工件表面的距离信息传递到距离显示器，距离显示器将距离值与事先设定的清洗距离进行比较，如果距离不在清洗距离范围内，报警器启动，发出警报；根据报警器的状态，调整激光清洗头到工件的距离，直至报警消失，显示距离在清洗距离内。保持激光清洗头到工件的距离不变，沿着工件表面移动激光清洗头，对工件表面进行清洗。同时清洁保护系统向场镜表面吹气，保护镜片。以下结合具体实施例和附图对发明作进一步说明。如图2所示，本实用新型提供一种激光清洗头，包括：准直器1、导光机构2、振镜3、场镜4、清洁保护系统5及测距系统6组成。

其中，振镜3包括反射镜片301、振镜电机302和振镜驱动板303；清洁保护系统5包括前风刀501、后风刀502和导气通道503；测距系统6包括距离传感器601、距离显示器602和报警器603；

其中，测距系统6中的距离传感器601为光电传感器。距离传感器601测量场镜与待清洗工件之间的距离，并将距离信号传递给距离显示器602，距离显示器602经过处理显示距离信息，并且报警器603的工作状态来指示清洗距离是否正常；

清洁保护系统5的前风刀501、后风刀502之间的间距为1mm；

振镜3的偏转角度为20°；

激光沿光轴入射到所述激光清洗头，经过准直器1进行扩束准直，再由导光机构2传输至振镜3，振镜3进行周期性的角度摆动将激光扫描为具有一定宽度的激光束，激光束经过场镜4聚焦后照射到待清洗工件表面。与此同时，测距系统中的距离传感器601将场镜4与待清洗工件表面的距离信息传递到距离显示器602，距离显示器602将距离值与事先设定的工作距离进行比较，如果距离不在工作距离范围内，报警器603启动，发出警报；根据报警器603的状态，调整激光清洗头到工件的距离，直至报警器603警报消失，显示距离在工作距离内。保持激光清洗头到工件的距离不变，沿着工件表面移动激光清洗头，对工件表面进行清洗。同时清洁保护系统5向场镜4表面吹气，保护镜片。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种激光清洗头，其特征在于，包括：测距装置、和报警器；其中：所述测距装置包括至少一个距离传感器、以及距离显示器，所述距离传感器位于激光出光口附近，用于测量场镜与待清洗工件之间的距离，并转化为电信号；所述距离显示器用于将所述电信号转化为数字显示，所述报警器与所述测距装置连接，用于当所述测距装置中显示的距离不在清洗范围内时发出警报。

2.如权利要求1所述的激光清洗头，其特征在于，还包括激光整形扫描系统；所述距离传感器位于所述激光整形扫描系统出光口附近，在所述激光整形扫描系统中沿着激光传输光路上依次布设有准直器、导光机构、振镜、以及场镜；其中，所述准直器用于接收光纤输出的激光，并将激光传输至所述导光机构，所述导光机构用于传输激光，所述振镜通过给定角度偏转将激光扫描整形为具有固定宽度的激光束，所述场镜用于对输出激光束进行聚焦，并将聚焦后的激光束照射在工件上，进行清洗。

3.如权利要求2所述的激光清洗头，其特征在于，所述振镜的偏转角度为0°～30°。

4.如权利要求1所述的激光清洗头，其特征在于，还包括清洁保护系统；所述清洁保护系统包括：前风刀、后风刀、和导气通道，所述导气通道出风口设置在所述场镜的前侧，用于清除清洗时产生的杂质；所述前风刀和所述后风刀与导气通道出风口连接，用于控制风压。

5.如权利要求4所述的激光清洗头，其特征在于，所述前风刀与所述后风刀之间的间距可调。

6.如权利要求5所述的激光清洗头，其特征在于，所述前风刀与所述后风刀之间的间距为0.1mm～5mm。

7.如权利要求1所述的激光清洗头，其特征在于，所述距离传感器为光电传感器和/或电容传感器。

8.如权利要求1所述的激光清洗头，其特征在于，其清洗范围为30mm～300mm。