CN208527558U - 一种千瓦级别的激光清洗系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种千瓦级别的激光清洗系统，依次包括激光器、扫描振镜、场镜，还包括激光器控制系统；激光器控制系统包括提供电能的电源、打标控制器、扩展板、打标控制器转接板、激光参数调节模块、显示屏；激光参数调节模块与打标控制器转接板连接，打标控制器转接板将激光参数调节模块的激光控制信息发送给打标控制器，并通过显示屏显示；打标控制器通过扩展板与激光器连接，根据传送的激光控制信息调节激光器的激光输出；打标控制器与扫描振镜连接，用于控制扫描振镜的镜片运动。本激光清洗系统能够实现激光器及扫描振镜调节，且调节维度多、调节范围广，适用于复杂的污物清洗项目，成本较低。

Description

一种千瓦级别的激光清洗系统

技术领域

本实用新型涉及激光清洗技术领域，更具体地，涉及一种千瓦级别的激光清洗系统。

背景技术

激光清洗是一种高效绿色的清洗技术，相对于化学清洗，其不需任何化学药剂和清洗液，相对于机械清洗，其无研磨、无应力、无耗材，对基体损伤极小，甚至可以对文物字画进行清洗。激光清洗的原理如下：污物和表面之间的结合力主要有：共价键、双偶极子、毛细作用、氢键、范德瓦尔斯力和静电力，其中范德瓦尔斯力、毛细作用、静电力最难破坏。激光是利用谐振腔把光聚集在同一个方向上，有较单纯的波长，亮度高，高能量，协调性好，从而在作用物体表面的时候能够破坏污物与物体之间的作用力，而基本上不损害基材。基于物体表面的污物吸收激光能量后，或汽化挥发，或瞬间受热膨胀而克服表面对粒子的吸附力，使其脱离物体表面，进而达到清洗的目的。目前普遍被接受的大致概括为：激光汽化分解、激光剥离、污物粒子热膨胀、基体表面振动和粒子振动四个方面。

激光可用光纤传输传导，在不易到达和危险的地方可以通过机器人到达，清除各种材料表面的各种类型的污染物，达到常规清洗无法达到的清洁度，而且还可以在不损伤材料表面的情况下有选择性地清洗材料表面的污染物，清洗效率高，节省时间，清洗系统可以长期稳定使用，运行成本低。

激光清洗中需要用到激光器。激光器有许多的激光模块，可以产生激光功率，三相电进入激光器主电源之后转化为直流电压给激光模块供电，激光模块的输出功率通过合束器合成进单根光纤，同时激光器给泵浦二极管进行供电，泵浦激光二极管输出980nm的泵浦光，泵浦光通过光纤耦合到有源光纤，有源光纤参杂了稀土元素镱离子，镱离子吸收980nm泵浦光，其内层电子被激发到了外层，外层电子不稳定会回落到内层，其间产生1064nm的光子，光子在光纤被两个反射器件持续反射增强，形成激光输出，一束激光被两片扫描振镜反射，并且通过一片聚焦镜，振镜片在驱动装置的带动下高速的来回沿轴旋转，达到改变激光光束路径的目的，最后通过场镜将激光束在工件上形成聚焦光斑。

现有技术中，激光清洗机的功率只能达到200w，清洗能量有限，清洗效果不佳，千瓦级别的激光清洗系统国外已经有研发，但装置复杂，成本高，并且应用效果不佳。

实用新型内容

本实用新型为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷，提供一千瓦级别的激光清洗系统，该系统能够对激光进行调节，且清洗效果好，成本较低。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案如下：

提供一种千瓦级别的激光清洗系统，依次包括激光器、扫描振镜、场镜；还包括激光器控制系统；所述激光器控制系统包括提供电能的电源、打标控制器、扩展板、打标控制器转接板、激光参数调节模块以及显示屏；

所述激光参数调节模块与打标控制器转接板连接，打标控制器转接板将激光参数调节模块的激光控制信息发送给打标控制器，并通过显示屏进行显示；所述打标控制器通过扩展板与激光器连接，根据打标控制器转接板传送的激光控制信息调节激光器的激光输出；打标控制器与扫描振镜连接，用于控制扫描振镜的镜片运动。

本方案中，通过激光参数调节模块实现振镜的扫描速度，激光作用于工件的宽度，激光的频率和功率的调节，通过打标控制器转接板接受调节信号并传递给打标控制器，打标控制器控制振镜以及激光器的各项参数，打标控制器通过扩展板控制激光器，通过振镜改变激光的路径，并通过场镜使激光束在工件上形成均匀大小的聚焦光斑。

进一步地，所述打标控制器采用诺雅NV300型号。该打标控制器可以用于激光控制以及各种可编程激光信号，可以用于矢量图和位图加工。在指令执行期间，打标控制器能对激光功率进行基于位置/速度/矢量的自动调整，并且，激光和扫描系统能够同步。对超短脉冲激光加工，激光脉冲信号可以进行同步输出，在不中断扫描的情况下可以改变激光输出信号的指令。

进一步地，所述打标控制器转接板采用诺雅INF301型号。该型号转接板响应快速，可以同步输入输出指令。

进一步地，所述激光参数调节模块包括多个电位器，分别用于输入振镜扫描速度、激光作用于工件宽度、激光频率以及激光功率的调节信号。本方案中，通过调节电位器的电阻变化实现振镜扫描速度，激光作用于工件的宽度，激光的频率和功率的调节。

进一步地，激光清洗系统还包括与打标控制器转接板连接的按钮输入模块，按钮输入模块包括红光/激光二挡切换按钮、开始按钮和停止按钮，分别输入激光器模式控制指令、开始指令和停止指令。

进一步地，所述扩展板采用IPG YLP-HP-A型号。可以使用这款扩展板来将打标控制器DB25pin所带的激光控制信号转化为HD68pin信号并传达给IPG，同时IPG的信号也通过这个转接板传递给打标控制器，同步输入输出。

进一步地，所述电源为开关电源，通过急停开关与市电连接。

进一步地，所述显示屏为LED显示屏。

进一步地，所述扫描振镜与机器人连接，驱动扫描振镜运动。

进一步的，所述机器人是库卡机器人cybertech系列。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型解决了激光器的调节问题。激光器的功率可以在50w至1000w的范围调节，调节范围广。不仅可以调节激光器的功率，还可以调节激光器的激光工作宽度、频率、振镜扫描速度，调节维度多。

本实用新型对激光器的调节范围广、调节维度多，提高了激光清洗系统的应用范围，可以应用于复杂的污物清洗项目，适用于除锈、除漆、除泥污、晶片表面处理，如核管道清洗、模具清洗，战机涂层清洗等。

本实用新型不仅对激光器可以调节，还可以对振镜进行控制，通过打标控制器对激光器和振镜的控制可实现激光在平面的图形运动等。

本实用新型的激光控制系统可以与市场上的激光器进行匹配兼容，降低了生产难度和生产成本，其组成部件采用标准部件，进一步降低了成本。

本实用新型的激光清洗系统提高了激光自动化控制水平，使得机器人与激光器的结合，仅需将激光清洗系统的控制系统与机器人的控制系统控制信号进行集成即可，降低了激光器自动化应用的生产难度，可以方便地使用机器人进行编程实现工业流水线操作，使得在危险的地方工作成为可能，如核管道等。且激光控制系统可与上位机连接，通过安装在上位机的打标控制器的控制软件控制打标控制器，从而实现上位机对激光清洗系统的控制，提高自动化程度。

附图说明

图1为实施例1的激光清洗系统的电路原理图。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。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实用新型的具体含义。下面结合附图和实施例对本实用新型的技术方案做进一步的说明。

实施例1

如图1所示，本实施例提供一种千瓦级别的激光清洗系统，依次包括激光器、扫描振镜、场镜，还包括激光器控制系统；所述激光器控制系统包括提供电能的电源、打标控制器，分别与打标控制器连接的扩展板、打标控制器转接板以及激光参数调节模块、显示屏；

所述激光参数调节模块与打标控制器转接板连接，打标控制器转接板将激光参数调节模块的激光信息发送给打标控制器，并通过显示屏进行显示；所述打标控制器通过扩展板与激光器连接，根据打标控制器转接板传送的激光控制信息调节激光器的激光输出；打标控制器通过DB25pin线扫描振镜连接，用于控制扫描振镜内部中镜片的运动。

扫描振镜用于改变激光路径，扫描振镜的控制线与打标控制器连接，由打标控制器实现扫描振镜内部镜片的运动控制。在实际实施过程中，可以将扫描振镜与运动装置连接以运动扫描振镜，该运动装置可以为机器人，本实施例中采用的机器人为库卡机器人cybertech系列。激光器的激光头与扫描振镜连接，场镜位于扫描振镜的下方，用于将激光束在工件上形成均匀大小的聚焦光斑。

具体地，激光器采用IPG激光器发射激光，它的控制信号由IPG扩展板转成 25pin的数据接口，而25pin的激光器线与振镜的控制线都与打标控制器相连。扫描振镜也通过控制信号线由打标控制器控制，打标控制器可以通过双绞线与电脑相连，打标软件可以实现在平面上的图形操作等。

作为本实施例的一个具体实施方式，所述打标控制器采用诺雅NV300型号。所述打标控制器转接板采用诺雅INF301型号。所述扩展板采用IPG YLP-HP-A型号。

激光参数调节模块包括多个电位器，本实施例中，包括电位器RP1、电位器 RP2、电位器RP3、电位器RP4，分别用于输入激光频率、激光功率、振镜扫描速度以及激光在工件的工作宽度的调节信号。用户需要调节的频率、功率、速度、宽度等参数可以通过电位器再经过控制器的转接板传送到打标控制器。

本实施例还包括与打标控制器转接板连接的按钮输入模块，按钮输入模块包括红光/激光二挡切换按钮SB1、开始按钮S1和停止按钮S2，分别输入激光器切换模式控制指令、开始指令和停止指令。

所述电源为开关电源，本实施例采用15V，6A的开关电源，用以为打标控制器和扫描振镜提供电能。开关电源通过急停开关与市电连接。

所述显示屏为LED显示屏。

本实施例的工作原理如下。

在具体操作过程中，开启激光器，通过按下开始按钮S1，激活激光清洗控制系统；拨动红光/激光二挡切换按钮SB1，进入激光器红光模式或激光模式，先让系统进入红光模式，打标控制器转接板将激光器红光模式控制信号传送给打标控制器，打标控制器通过扩展板发送激光器红光模式信号控制激光器，调节机器人高度实现激光器红光聚焦；聚焦完成后，拨动红光/激光二挡切换按钮SB1，切换至激光模式，打标控制器转接板将激光模式控制信号传递给打标控制器，激光器通过扩展板接收激光模式控制信号，激光器发射激光，通过振镜的两块镜片将激光路径改变成自己需要的，最后通过场镜将激光束形成大小均匀的聚焦光斑作用于工件上。

通过激光作用于要清洗的工件上的效果来进行判断，相应调节电位器RP1、电位器RP2、电位器RP3、电位器RP4，以对打标控制器分别输入激光频率、激光功率、振镜扫描速度和激光作用于工件宽度控制信号，其控制大小与电位器的阻值成正相关，并通过LED屏进行显示。具体地，当发现当前激光器发射的激光频率过低时，可通过调节电位器RP1，并通过LED屏显示的相应数值变化判断是否向打标控制器发送正确的大小的频率控制信号。同理对激光功率、振镜扫描速度和激光工作宽度进行调节。

由于激光清洗系统由打标控制器控制，振镜的运动方式，振镜的扫描速度，作用于工件的激光宽度，激光频率以及功率都可以通过打标控制器来进行控制。振镜的扫描速度，作用于工件的激光宽度，激光的频率以及功率等参数的调节先由外部的电位器接受变动信息，再通过打标控制器的转接板来反馈给打标控制器，最后由由打标控制器来对激光器以及振镜进行控制调节，包括振镜的扫描速度，作用于工件的宽度，激光的频率以及功率，激光器的启动与结束，模式切换等；振镜的控制也可以通过电脑软件与打标控制器的网线连接，从而在软件里更改，实现。

本实施例的激光清洗系统清洗污物功率可调，清洗效果好。

附图中描述位置关系的用于仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。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权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种千瓦级别的激光清洗系统，依次包括激光器、扫描振镜、场镜，其特征在于，还包括激光器控制系统；所述激光器控制系统包括提供电能的电源、打标控制器、扩展板、打标控制器转接板、激光参数调节模块以及显示屏；

所述激光参数调节模块与打标控制器转接板连接，打标控制器转接板将激光参数调节模块的激光控制信息发送给打标控制器，并通过显示屏进行显示；所述打标控制器通过扩展板与激光器连接，根据打标控制器转接板传送的激光控制信息调节激光器的激光输出；打标控制器与扫描振镜连接，用于控制扫描振镜的镜片运动。

2.根据权利要求1所述的千瓦级别的激光清洗系统，其特征在于，所述打标控制器采用诺雅NV300型号。

3.根据权利要求2所述的千瓦级别的激光清洗系统，其特征在于，所述打标控制器转接板采用诺雅INF301型号。

4.根据权利要求1或2或3所述的千瓦级别的激光清洗系统，其特征在于，所述激光参数调节模块包括多个电位器，分别用于输入振镜扫描速度、激光作用于工件的宽度、激光频率以及激光功率的调节信号。

5.根据权利要求4所述的千瓦级别的激光清洗系统，其特征在于，还包括与打标控制器转接板连接的按钮输入模块，按钮输入模块包括红光/激光二挡切换按钮、开始按钮和停止按钮，分别用于输入激光器模式控制指令、开始指令和停止指令。

6.根据权利要求4所述的千瓦级别的激光清洗系统，其特征在于，所述扩展板采用IPGYLP-HP-A型号。

7.根据权利要求1所述的千瓦级别的激光清洗系统，其特征在于，所述电源为开关电源，通过急停开关与市电连接。

8.根据权利要求1所述的千瓦级别的激光清洗系统，其特征在于，所述显示屏为LED显示屏。

9.根据权利要求5至8任意一项所述的千瓦级别的激光清洗系统，其特征在于，所述扫描振镜与机器人连接，驱动扫描振镜运动。

10.根据权利要求9所述的千瓦级别的激光清洗系统，其特征在于，所述机器人为库卡机器人cybertech系列。