基于光纤激光器的激光清洗设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种激光清洗设备，尤其是指一种基于光纤激光器的激光清洗设备。
【背景技术】
[0002]在生产生活中，各种设备和产品在生产或使用过程中都会在表面形成或者粘着一些有害污染物，日积月累会严重影响其表面美观和性能稳定。因此，必须采用一些物理、化学等手段来去除这些污染物，使得物品达到已定的洁净度和其他各项性能指标。
[0003]目前，最常用的清洗手段有手工/机械摩擦法、化学清洗、高压水射流清洗、喷丸清洗和超声波清洗等。手工/机械摩擦法存在费时费力、容易损伤基底、工作环境差等缺点；化学清洗法比较便宜，但是存在清洗选择性强、化学药剂的回收和排放处理很难、二次污染严重等问题；高压水射流清洗法存在稳定性较差、操作/监测难、消耗大量水资源、噪音很大等难题；喷丸清洗法喷射的磨料需要回收，存在成本较高、劳动强度大、对操作者危害大等缺点；超声波清洗法的清洗物件尺寸受限，还存在清洗剂更换/处理不便、成本高、二次污染等问题。
[0004]随着激光技术的广泛应用和发展，新颖的激光清洗技术也被开发出来。它利用高功率密度激光束照射待清洗物件的表面，致使表面上的污物、涂层或氧化层发生瞬间蒸发、破裂或者剥离，并脱离物件表面。激光清洗技术被认为是一种最可靠、最有效的“绿色”清洗解决方案。与传统清洗工艺相比，激光清洗具有清洗洁净度和效率高(激光脉冲能量和频率高)、不损伤基底(无研磨和无热效应)、操作/监测方便(激光方向性好，能量和频率可调节)、运行/维护成本低(设备稳定性好和纯电力消耗)、易于在线清洗(非接触式和定位准)、无二次污染(光能将以热能形式消散)等特点。此外，激光清洗可以解决一些采用传统清洗方式很难解决的问题，比如，半导体工业中去除亚微米颗粒污物。总体上来讲，激光清洗技术已基本克服传统清洗工艺的各项缺点。
[0005]目前开发的激光清洗设备以固体激光器和振镜扫描头为核心。其中，高功率固体激光器价格昂贵，致使清洗设备价格偏高，成本高，广大的中低端市场推广很难；激光器发热量大，需要水冷系统，导致清洗设备尺寸偏大，应用场地受限；振镜扫描头的扫描速度很难提高和尺寸也很难缩小，导致无法进一步提高清洗效率和不易清洗小物件内表面。可见，以固体激光器和振镜扫描头为核心的激光清洗设备受到很多技术和市场应用限制，阻碍了潜力巨大的激光清洗技术的推广应用。
【实用新型内容】
[0006]为了解决现有激光清洗设备成本高且清洗效率低的问题，本实用新型提出了一种基于光纤激光器的激光清洗设备。
[0007]本实用新型所采用的技术方案是:一种基于光纤激光器的激光清洗设备，包括光纤激光器模块、多面镜扫描模块、中央控制模块、制冷模块和供电模块，所述的供电模块分别与光纤激光器模块、多面镜扫描模块、中央控制模块、制冷模块电连接，所述光纤激光器模块、多面镜扫描模块、制冷模块分别与中央控制模块电连接，光纤激光器模块与多面镜扫描模块之间通过光纤连接，光纤激光器模块产生的激光束通过光纤传送至多面镜扫描模块。
[0008]本实用新型提出了一个性能优越、功能完备的激光清洗设备，应用领域广泛，如汽车、船舶、飞机的除漆，各类钢铁结构的除漆除锈，各种金属的除氧化层，模具、精密零件、石材的清洗等。使用本实用新型进行清洗去污，清洗洁净度和效率高、不损伤基底、操作/监测方便、运行/维护成本低、易于在线清洗、无二次污染等。
[0009]作为优选，所述的光纤激光器模块包含种子激光源、多级主控振荡器的功率放大器及光纤输出头，多级主控振荡器的功率放大器的输入端与种子激光源连接，多级主控振荡器的功率放大器的输入端与光纤输出头连接。本实用新型首次采用高功率的光纤激光器作为激光清洗设备的激光光源，可以提供满足各种清洗需求的脉冲峰值功率密度。与传统固体激光器相比，此光纤激光器模块有更低的价格、更高的光电转换效率、更低的发热量、更高的脉冲重复频率和更小的尺寸等，使得成本更低、更加节能、清洗效率更高等。尺寸较小的激光器使得激光清洗设备结构紧凑，易于做成手提式或肩背式，应用场地将不受限制。
[0010]作为优选，所述多级主控振荡器的功率放大器由依次连接的若干个功率放大子单元构成，所述的功率放大子单元包括若干个半导体泵浦源、光纤耦合器和双包层掺杂光纤，所述光纤耦合器的一端与若干个半导体泵浦源连接，所述光纤耦合器的一端与双包层掺杂光纤连接。
[0011]作为优选，所述多面镜扫描模块包括光束整形系统、反射镜、多面镜、电机和条状柱面反射镜，所述的多面镜与电机连接，光束整形系统、反射镜、多面镜和条状柱面反射镜依次设置形成激光束的光路。光纤激光器模块输出的激光束入射到光束整形系统，激光束被准直、扩束和会聚，再经多面镜反射面的反射后入射至条状柱面反射镜；激光束再经条状柱面反射镜反射后入射至清洗对象表面；多面镜由高速的电机带动进行高速旋转，以此来实现清洗对象表面上的激光光斑的快速扫描。采用高速的多面镜扫描模块，与传统扫描振镜相比，有的更加高的扫描速度、更高的稳定性和更低的价格，从而使清洗效率更高、维护周期更长和成本更低。
[0012]作为优选，所述中央控制模块包含控制器、触控显示单元、温度监测器和反射光监测器，所述的触控显示单元、温度监测器和反射光监测器分别与控制器电连接。中央控制模块将存储清洗常规污物的参数设置供操作人员直接选择；为了清洗其他污物，提供激光脉冲能量和宽度的调节；中央控制模块还连接了温度监测器来调控制冷模块，保证设备正常稳定的运行；连接反射光监测器来判断是否要自动锁定激光器，以防止损伤基底和误伤相关人员。
[0013]所述反射光监测器监测进入扫描口的反射光，并将数值传送至所述数据处理单元。数据处理单元根据反射光特性对所述高功率光纤激光器模块进行锁定控制，以防止损伤基底和误伤相关人员。
[0014]作为优选，所述制冷模块为风冷系统。控制器根据温度数据对风冷系统进行开关控制和风速调节。尺寸较小的风冷系统使得激光清洗设备结构紧凑，易于做成手提式或肩背式，应用场地将不受限制。
[0015]本实用新型的有益效果是:清洗洁净度和效率高，不损伤基底，操作和监测方便，运行及维护成本低，易于在线清洗，无二次污染。
【附图说明】
[0016]图1为本实用新型的一种结构示意图；
[0017]图2为光纤激光器模块的结构示意图；
[0018]图3为多面镜扫描模块的结构示意图；
[0019]图4为中央控制模块的结构示意图。
[0020]图中，光纤激光器模块1、多面镜扫描模块2、中央控制模块3、制冷模块4、激光束5、清洗对象6、种子激光源11、多级主控振荡器的功率放大器12、光纤输出头13、半导体泵浦源121、光纤耦合器122、双包层掺杂光纤123、光束整形系统21、多面镜22、电机23、条状柱面反射镜24、反射镜25、触控显示单