CN208853384U - 一种激光清洗系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及激光应用技术领域，公开了一种激光清洗系统包括：控制模块、激光发射模块、清洗模块和冷却模块；所述控制模块与所述激光发射模块连接，控制所述激光发射模块的开启；所述控制模块与所述清洗模块连接，调节从所述清洗模块射出的聚焦光斑的扫描参数；所述激光发射模块与所述清洗模块连接，所述激光发射模块为所述清洗模块提供初始激光，所述初始激光经所述清洗模块后射出聚焦光斑；所述冷却模块分别与所述激光发射模块和所述清洗模块连接，调节所述激光发射模块和所述清洗模块的温度。本实用新型提供的激光清洗系统可调整清洗区域大小和清洗速度，清洗方式灵活、环保。

Description

一种激光清洗系统

技术领域

本发明涉及激光应用技术领域，特别是涉及一种激光清洗系统。

背景技术

金属板材表面经常会出现锈斑、腐蚀、油渍等污染物斑点，现有技术中对金属清洗的方式有多种，基本上是采用化学药剂和机械方法进行清洗，随着人们环保和安全意识的日益加强，我国对工业环境保护的要求也越来越高，在达到环保要求的情况下，工业生产清洗中可以使用的化学药品种类越来越少。而机械清洗的方法，大多是采用接触式的清洗，对被清洗物表面有机械作用，容易损伤被清洗物的表层，也容易产生二次污染，并且接触式清洗产生的金属粉尘容易被工人吸入，影响工人的身体健康。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是提供一种激光清洗系统，旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种激光清洗系统，包括：控制模块、激光发射模块、清洗模块和冷却模块；控制模块与激光发射模块连接，控制激光发射模块的开启；控制模块与清洗模块连接，调节从清洗模块射出的聚焦光斑的扫描参数；激光发射模块与清洗模块连接，激光发射模块为清洗模块提供初始激光，初始激光经清洗模块后射出聚焦光斑；冷却模块分别与激光发射模块和清洗模块连接，调节激光发射模块和清洗模块的温度。

其中，激光发射模块包括激光器和输出接头；激光器发射初始激光；输出接头的左端与激光器连接，输出接头的右端与清洗模块的左端连接；激光器和输出接头均与冷却模块连接。

其中，激光发射模块还包括：传输光纤；激光器为脉冲光纤激光器，传输光纤的左端与脉冲激光器连接，传输光纤的右端与输出接头的左端连接。

其中，清洗模块包括振镜电机、振镜和聚焦镜；振镜设置在清洗模块内，振镜电机与控制模块连接，控制模块控制振镜电机的摆动夹角和摆动速度；振镜与振镜电机连接，振镜位于振镜电机的上方，振镜电机带动振镜往复摆动；聚焦镜设置在清洗模块的右端，初始激光经振镜反射至聚焦镜，经聚焦镜聚焦后形成聚焦光斑。

其中，冷却模块包括水冷机和水冷管道；激光器、输出接头和清洗模块内均设置有水冷管道；水冷机向水冷管道输送冷却水。

其中，上述激光清洗系统还包括第一控制键、第二控制键和第三控制键；第一控制键与控制模块连接，根据清洗工件的待清洗面控制摆动夹角；第二控制键与控制模块连接，控制摆动速度；第三控制键与控制模块连接，控制激光器的开启。

其中，脉冲光纤激光器的输出功率为100-500W，频率为10K-200KHz，单脉冲能量为1-10mJ。

其中，摆动夹角为0-25°，对应的聚焦光斑的往复扫描宽度为20-120mm；摆动速度为1000-12000mm/s，对应的聚焦光斑的往复扫描速度为1000-12000mm/s。

其中，聚焦镜的焦距为70-330mm，聚焦光斑的大小为0.6-3mm。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明提供的一种激光清洗系统，通过设置控制模块、激光发射模块、清洗模块和冷却模块，能够根据清洗工件的待清洗面，调节聚焦光斑的扫描轨迹和扫描速度，激光清洗，绿色环保，有效清洗的同时也不会损伤清洗工件。

附图说明

图1为本发明提供的激光清洗系统的一个优选实施例的结构示意图；

图中，1-控制模块；2-激光发射模块；3-冷却模块；4-传输光纤；5-输出接头；6-第一控制键；7-第二控制键；8-第三控制键；9-清洗模块；10-振镜电机；11-振镜；12-聚焦镜。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

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；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”、“多根”、“多组”的含义是两个或两个以上。

图1为本发明提供的激光清洗系统的一个优选实施例的结构示意图，如图1所示，本发明提供一种激光清洗系统，包括控制模块1、激光发射模块2、清洗模块9和冷却模块3；控制模块1与激光发射模块2连接，控制激光发射模块2的开启；控制模块1与清洗模块9连接，调节从清洗模块9射出的聚焦光斑的扫描参数；激光发射模块2与清洗模块9连接，激光发射模块2为清洗模块9提供初始激光，初始激光经清洗模块9后射出聚焦光斑；冷却模块3分别与激光发射模块2和清洗模块9连接，调节激光发射模块2和清洗模块9的温度。

具体地，根据清洗工件的待清洗面，控制模块1确定扫描的参数，例如，扫描的参数包括聚焦光斑扫描的宽度和扫描的速度等；之后控制模块1控制激光发射模块2发出初始激光，初始激光经过清洗模块9后形成目标聚焦光斑，目标聚焦光斑按照设定的扫描参数进行运动；之后再沿垂直于聚焦光斑扫描轨迹的方向匀速移动清洗模块9或者清洗工件即可进行清洗；同时，冷却系统将激光发射模块2和清洗模块9的实时温度和预定的温度值进行比较，若激光发射模块2和/或清洗模块9的实时温度高于预定的温度值，则对其进行降温冷却，以确保激光清洗系统正常工作，其中，预定的温度值应根据现场实际操作情况进行确定，以不影响激光清洗系统的正常使用为准。

本发明提供的一种激光清洗系统，通过设置控制模块1、激光发射模块2和清洗模块9，能够根据清洗工件的待清洗面，调节聚焦光斑的扫描轨迹和扫描速度；冷却模块3的设置能够及时对激光清洗系统进行冷却降温，使得该系统的工作时间更持久；并且激光清洗，绿色环保，有效清洗的同时也不会损伤清洗工件。

进一步地，激光发射模块2包括激光器和输出接头5；激光器发射初始激光；输出接头5的左端与激光器连接，输出接头5的右端与清洗模块9的左端连接；激光器和输出接头5均与冷却模块3连接。具体地，激光器发射的初始激光通过输出接头5传输到清洗模块9，清洗模块9对初始激光进行调节后形成聚焦光斑。将激光发射模块2与清洗模块9分开，有利于针对不同的清洗工件选择更换不同的激光器，使得系统的灵活性更强。

进一步地，激光发射模块2还包括：传输光纤4；激光器为脉冲光纤激光器，传输光纤4的左端与脉冲激光器连接，传输光纤4的右端与输出接头5的左端连接。采用传输光纤4作为传输介质，降低了传输介质的重量和体积，便于该系统携带至多场合作业，同时传输光纤4耐高温、耐腐蚀，可以适应恶劣的作业环境。

进一步地，清洗模块9包括振镜电机10、振镜11和聚焦镜12；振镜11设置在清洗模块9内，振镜电机10与控制模块1连接，控制模块1控制振镜电机10的摆动夹角和摆动速度；振镜11与振镜电机10连接，振镜11位于振镜电机10的上方，振镜电机10带动振镜11往复摆动；聚焦镜12设置在清洗模块9的右端，初始激光经振镜11反射至聚焦镜12，经聚焦镜12聚焦后形成聚焦光斑。具体地，控制模块1控制振镜电机10带动与之连接的振镜11高速摆动，初始激光照射在高速摆动的振镜11上，经过反射后达到聚焦镜12，经过聚焦镜12聚焦之后形成高速摆动的聚焦光斑，其中聚焦光斑的摆动宽度由振镜11摆动的夹角决定，聚焦光斑的摆动速度由振镜11的摆动的速度决定。如此设置可以使得清洗模块9射出能够去除污渍的聚焦光斑，而且，该聚焦光斑还可以往复扫描，使得工作效率更高，同时扫描的宽度和扫描的速度可以根据需要进行调节，更加灵活方便。

进一步地，冷却模块3包括水冷机和水冷管道；激光器、输出接头5和清洗模块9内均设置有水冷管道；水冷机向水冷管道输送冷却水。具体地，冷却系统采用水冷机作为制冷源，水冷机设有进出水口，低温水通过水冷机出水口流出，并分成三路，分别流入激光器、输出接头5和清洗模块9内的水冷管道，水冷管道内的冷水在上述三个部件内部流动带走热量，并从激光器、输出接头5和清洗模块9中的水冷管道的出水口流出，最后汇入水冷机进水口，带有热量的水在水冷机内部循环被冷却再次从水冷机出水口流出；还可以在激光器、输出接头5和清洗模块9内分别设置温度传感器，当温度传感器检测到各部分的实时温度高于预定的温度值时，将冷却信号传输到水冷机，水冷机启动，对激光器、输出接头5和清洗模块9进行冷却降温。如此设置，保证了激光清洗系统可以长时间工作，同时使得该系统更加智能化。

进一步地，上述激光清洗系统还包括第一控制键6、第二控制键7和第三控制键8；第一控制键6与控制模块1连接，根据清洗工件的待清洗面控制摆动夹角；第二控制键7与控制模块1连接，控制摆动速度；第三控制键8与控制模块1连接，控制激光器的开启。具体地，第一控制键6可以为第一旋钮开关，通过旋转第一旋钮开关可以调节振镜11的摆动夹角，进而设置聚焦光斑的扫描宽度；第二控制键7可以为第二旋钮开关，通过旋转第二旋钮开关可以调节振镜11的摆动速度，进而设置聚焦光斑的扫描速度；第三控制键8可以为按压式开关，通过按压该开关，可以控制聚焦光斑的发射；在清洗过程中，扫描宽度较小时，对应的扫描速度也应相对较小，这样可以避免重复扫描，损伤清洗工件；扫描宽度较大时，对应的扫描速度也应相对较大，这样可以避免聚焦光斑的能量不足，清洗不干净。如此设置，除污效果更好。

进一步地，脉冲光纤激光器的输出功率为100-500W，频率为10K-200KHz，单脉冲能量为1-10mJ；进一步地，摆动夹角为0-25°，对应的聚焦光斑的往复扫描宽度为20-120mm；摆动速度为1000-12000mm/s，对应的聚焦光斑的往复扫描速度为1000-12000mm/s；进一步地，聚焦镜12的焦距为70-330mm，聚焦光斑的大小为0.6-3mm。例如，对于较薄的锈层、涂覆层和油污层，脉冲激光器的功率通常设置为100-200W，频率设置为200KHz；对于较厚的锈层、涂覆层和油污层，脉冲激光器的功率通常设置为200-500W，频率设置为100KHz。例如，初始激光的光斑大小为6mm，选用160mm焦距的聚焦镜12，此时的聚焦光斑的大小为0.8mm；选用210mm的聚焦镜12时，聚焦光斑的大小为1.05mm；具体地，选择一台功率为500W的脉冲光纤激光器，初始激光的光斑大小为6mm，配置160mm的聚焦镜12，获得的聚焦光斑的直径为0.8mm，调整激光器输出功率100％，频率为100KHz，此时单脉冲能量被调整为5mJ。将扫描速度设置为8000mm/s，扫描宽度100mm，将激光照射在工件表面，匀速向前推进，即可清除工件表面的锈层、涂覆层或油污层。如此设置，除锈、除漆效果良好，残余少，粉尘少，符合工业环保要求。

由以上实施例可以看出，本发明提供的一种激光清洗系统，体积小，便于携带至多场合作业；清洗绿色环保，能够适应目前的环保要求；能够根据清洗工件调整清洗区域大小和清洗速度。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种激光清洗系统，其特征在于，包括控制模块、激光发射模块、清洗模块和冷却模块；

所述控制模块与所述激光发射模块连接，控制所述激光发射模块的开启；

所述控制模块与所述清洗模块连接，调节从所述清洗模块射出的聚焦光斑的扫描参数；

所述激光发射模块与所述清洗模块连接，所述激光发射模块为所述清洗模块提供初始激光，所述初始激光经所述清洗模块后射出聚焦光斑；

所述冷却模块分别与所述激光发射模块和所述清洗模块连接，调节所述激光发射模块和所述清洗模块的温度。

2.根据权利要求1所述的激光清洗系统，其特征在于，所述激光发射模块包括激光器和输出接头；

所述激光器发射所述初始激光；

所述输出接头的左端与所述激光器连接，所述输出接头的右端与所述清洗模块的左端连接；

所述激光器和所述输出接头均与所述冷却模块连接。

3.根据权利要求2所述的激光清洗系统，其特征在于，所述激光发射模块还包括：传输光纤；

所述激光器为脉冲光纤激光器，所述传输光纤的左端与所述脉冲光纤激光器连接，所述传输光纤的右端与所述输出接头的左端连接。

4.根据权利要求2所述的激光清洗系统，其特征在于，所述清洗模块包括振镜电机、振镜和聚焦镜；

所述振镜设置在所述清洗模块内，所述振镜电机与所述控制模块连接，所述控制模块控制所述振镜电机的摆动夹角和摆动速度；

所述振镜与所述振镜电机连接，所述振镜位于所述振镜电机的上方，所述振镜电机带动所述振镜往复摆动；

所述聚焦镜设置在所述清洗模块的右端，所述初始激光经所述振镜反射至所述聚焦镜，经所述聚焦镜聚焦后形成聚焦光斑。

5.根据权利要求2所述的激光清洗系统，其特征在于，所述冷却模块包括水冷机和水冷管道；

所述激光器、所述输出接头和所述清洗模块内均设置有所述水冷管道；

所述水冷机向所述水冷管道输送冷却水。

6.根据权利要求4所述的激光清洗系统，其特征在于，还包括第一控制键、第二控制键和第三控制键；

所述第一控制键与所述控制模块连接，根据清洗工件的待清洗面控制所述摆动夹角；

所述第二控制键与所述控制模块连接，控制所述摆动速度；

所述第三控制键与所述控制模块连接，控制所述激光器的开启。

7.根据权利要求3所述的激光清洗系统，其特征在于，所述脉冲光纤激光器的输出功率为100-500W，频率为10K-200KHz，单脉冲能量为1-10mJ。

8.根据权利要求4所述的激光清洗系统，其特征在于，所述摆动夹角为0-25°，对应的聚焦光斑的往复扫描宽度为20-120mm；所述摆动速度为1000-12000mm/s，对应的聚焦光斑的往复扫描速度为1000-12000mm/s。

9.根据权利要求4所述的激光清洗系统，其特征在于，所述聚焦镜的焦距为70-330mm，聚焦光斑的大小为0.6-3mm。