一种激光清洗设备的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种激光清洗设备，包括激光发生系统，光束整形系统，控制系统，所述激光发生系统发生激光束，所述光束整形系统设置于激光束光路上，还包括检测系统、3D扫描振镜和聚焦系统。所述激光束，由所述激光发生系统发出，依次通过所述光束整形系统、3D扫描振镜，聚焦系统直至待清洗工件；所述控制系统通过控制所述激光发生系统，检测系统和3D扫描振镜，实时动态调整激光束焦点位置并完成清洗工作。本实用新型采用了3D扫描振镜，可以实现曲面物体或平面物体的高精度清洗，精度达到微米量级；采用XY工作平台系统，也可以实现大幅面清洗作业。此外，本实用新型还公开了一种基于3D扫描振镜的便携式清洗设备。
【专利说明】
一种激光清洗设备
技术领域
[0001]本实用新型属于激光应用的技术领域，具体涉及一种激光清洗设备，特别是一种曲面或大幅面的激光清洗设备。
【背景技术】
[0002]传统清洗工业设备有各种各样的清洗方式，多是利用化学药剂和机械方法进行清洗。在我国环境保护法规要求越来越严格、人们环保和安全意识日益增强的今天，工业生产清洗中可以使用的化学药品种类将变得越来越少。如何寻找更清洁，且不具损伤性的清洗方式是我们不得不考虑的问题。而激光清洗具有无研磨、非接触、低热效应和适用于各种材质的物体等清洗特点，被认为是最可靠、最有效的解决办法。在清洗过程中尤其对表面粘有亚微米级的污染颗粒时，这些颗粒往往粘得很紧，常规的清洗办法不能够将它去除，而用本激光辐射工件表面进行清洗则非常有效。由于激光对工件是无接触清洗，对精密工件或其精细部位清洗十分安全，且清洗精度高被广泛接受。
[0003]现有的激光清洗机大多采用约ιμπι激光波长，例如德国的SLCR公司就采用Ιμπι波长。由于金属对Iym波长激光吸收率相当高，所以灰尘、油污等物质被清洗掉，金属表面也会被伤及。在清洗世界2006,22(4):27-32激光清洗设备介绍中就提到采用10.6μπι波长清洗，但是该技术方案采用的是平台上加载物体的方式，由于平台载荷大，当清洗高精度微小物体时会造成清洗效率低、精度不够高等缺点。
【发明内容】
[0004]为克服现有技术的不足，本实用新型提出一种环保清洁、高精度、低热效应且不具损伤性的清洗装置。
[0005]本实用新型激光清洗设备的技术方案为:
[0006]—种激光清洗设备，包括激光发生系统，光束整形系统，控制系统，所述激光发生系统发生激光束，所述光束整形系统设置于激光束光路上，还包括检测系统、3D扫描振镜和聚焦系统。所述激光束，由所述激光发生系统发出，依次通过所述光束整形系统、3D扫描振镜和聚焦系统直至待清洗工件;所述控制系统通过控制所述激光发生系统，检测系统和3D扫描振镜，实时动态调整激光束焦点位置并完成清洗工作。
[0007]进一步地，还包括XY工作平台，所述控制系统控制所述XY工作平台工作，所述激光发生系统、光束整形系统、3D扫描振镜安装于所述XY工作平台上。
[0008]进一步地，所述光束整形系统还包括反射偏振单元，所述反射偏振单元包括平行放置的正交偏振镜片或平行放置的偏振镜片和反射镜片。
[0009]更进一步地，所述平行放置的正交偏振镜片为2片或所述平行放置的偏振镜片和反射镜片各位I片。
[0010]进一步地，所述聚焦系统包括变焦镜组。
[0011 ]更进一步地，所述变焦镜组为变焦透镜。
[0012]更进一步地，所述变焦镜组为移动镜组，所述移动镜组与电机相连，所述电机安装于支架上，并由所述控制系统中控制运动。
[0013]进一步地，所述检测系统为激光测距模块，所述激光测距模块发出测距光束，所述测距光束与所述激光发生系统发出的激光束同轴。
[0014]更进一步地，所述激光测距模块包括合束镜，所述合束镜镜片两面镀对所述激光束增透膜，在合束镜镜片反射一面镀所述测距光束的反射膜。
[0015]进一步地，所述检测系统为CCD可视模块，所述CCD可视模块与所述激光发生系统发出的激光束同轴设置或旁轴设置。
[0016]本实用新型第二个技术方案为:
[0017]—种大幅面激光清洗方法，包括以下几个步骤:
[0018]1、将待清洗工件图纸导入所述控制系统；
[0019]2、所述控制系统根据待清洗工件图纸及所述XY工作平台工作范围自动分割成多个清洗部分；
[0020]3、控制系统控制所述XY工作平台、所述激光发生系统，检测系统和3D扫描振镜，分区域进行清洗，直至清洗工作完成。
[0021]本实用新型第三个技术方案为:
[0022]—种便携式激光清洗设备，包括激光发生系统、光束整形系统、控制系统、检测系统、3D扫描振镜和聚焦系统;所述激光发生系统发生激光束，所述光束整形系统设置于激光束光路上，所述聚焦系统为变焦透镜并设置于所述3D扫描振镜末端;所述激光束，由所述激光发生系统发出，依次通过所述光束整形系统、3D扫描振镜和变焦透镜直至待清洗工件;所述控制系统通过控制所述激光发生系统、检测系统和3D扫描振镜，实时动态调整激光束焦点位置并完成清洗工作。
[0023]本实用新型技术方案具有以下优点:
[0024]本实用新型采用了3D扫描振镜系统，可以曲面物体或平面物体的高精度清洗，精度达到微米量级;采用XY工作平台系统，也可以实现大幅面清洗作业。
【附图说明】
[0025]图1为本实用新型激光清洗设备的设计示意图；
[0026]图2a为本实用新型激光清洗设备的结构示意图；
[0027]图2b为图2a激光清洗设备A方向结构视图；
[0028]图3为本实用新型激光清洗设备的光学部件结构示意图；
[0029]图4为本实用新型激光清洗设备的CCD可视模块与激光束同轴设置结构示意图；
[0030]图5为本实用新型激光清洗设备的CCD可视模块与激光束旁轴设置结构示意图；[0031 ]图6为作为示例的待清洗的异形物体形状示意图；
[0032]其中:
[0033 ] 1、激光发生系统;2、光束整形系统;3、检测系统;4、控制系统;5、3D扫描振镜;6、聚焦系统;7、工件;8、XY工作平台；9、反射偏振单元；1、机械支撑架；11、CCD可视模块；12、固定架;13、同轴光学系统；14、CCD可视模块固定架;15、45°反射镜。
【具体实施方式】
[0034]激光清洗机的原理，利用聚焦在污染物表面的高能激光将污染物烧蚀气化，而不伤到工件本体。如胶水、灰尘、油脂以及其他非金属材料对激光吸收率较高，而工件本体对激光吸收较小，或者工件本体吸收激光但是本体相对于污染物较大，散热较快，不伤及工件本体，而污染物被气化。本实用新型提出利用高能激光器(既可以约Ιμπι，也可以是10.6μπι，更可以其他波长的激光器)进行清洗的装置。另外，可根据污染物及工件材料的不同更换不同波长激光器。金属、一些塑料如PT、PC、PE等及纸张类物体可以用10.6μπι波长激光器，而有些物体可以用lym波长激光清洗，还有些特殊物质可以用其他波长激光器。
[0035]下面结合附图，通过实施例对本实用新型技术方案做进一步说明。
[0036]如图1、图2a和图2b所示，一种激光清洗设备，包括激光发生系统1、光束整形系统
2、检测系统3、控制系统4、3D扫描振镜5和聚焦系统6。
[0037]当清洗工件面积大于300mmX 300mm，可以增加XY工作平台8，此实施例中所述XY工作平台8采用龙门式工作台。所述3D扫描振镜5设置于在所述龙门式工作台上工作，增大清洗面积。
[0038]如图3所示，所述激光发生系统I发生激光束，所述激光束依次通过所述光束整形系统2、检测系统3、3D扫描振镜5和聚焦系统6直至待清洗工件7。所述控制系统4通过控制所述激光发生系统I，检测系统3和3D扫描振镜5，实时调整激光束焦点位置并完成清洗工作。
[0039]所述光束整形系统2对激光光束进行整形。所述光束整形系统2还包括正交偏振单元9，正交偏振单元9包括平行放置的2片偏振镜片，防止工件反射的激光对光学器件造成损伤。
[0040]作为一种实施方式，所述检测系统3可以选择激光测距模块，用于检测当前激光束焦点是否精确定位在被照射的工件表面，且误差不超过光学聚焦系统的焦深大小。所述激光测距模块发出测距光束，测距光束与所述激光发生系统I发出的激光束同轴，可直接测量当前激光束照射的工件表面与所述聚焦系统6的距离，从而判断是否处于焦点位置;若否，则调整激光束焦点位置使其精确定位于工件表面。所述激光测距模块还包括合束镜，所述合束镜镜片两面镀对所述激光束增透膜，在合束镜镜片反射一面镀所述测距光束的反射膜。
[0041 ]作为另一种实施方式，所述检测系统3也可以选择CCD可视模块11，所述CCD可视模块11用于监测、观察清洗效果。如图4所示，所述CCD可视模块11与所述激光发生系统I发出的激光束同轴设置，所述固定架12固定所述光束整形系统2与所述同轴光学系统13。如图5所示，所述CCD可视模块11与所述激光发生系统I发出的激光束也可旁轴设置，所述CCD可视模块固定架14用于固定CCD可视模块11，所述45°反射镜15用于发射旁轴光路。
[0042]所述3D扫描振镜5由控制系统4控制，通过反射使激光按照规定的要求运动。对于清洗一般的规则平面而言，2D振镜即可达到扫描清洗功能。但是当出现异形物件，或是不规则表面，如图6所示，激光通过光束整形系统2到达3D扫描振镜5，在控制系统4控制下，使激光按照规定的轨迹运动，从而进行异形物件的高精度扫描清洗。精度达到微米量级，同时也不影响平面物体的高精度清洗。
[0043]所述聚焦系统6可以使激光聚焦成很小的光斑照射在工件表面，消除色差，同时也能够消除球差、慧差等像差，保证了当激光束焦点落在工件表面时，工件表面所成的像在一定范围内仍然清晰可见，从而能实现精密清洗。
[0044]所述聚焦系统6还包括变焦镜组，所述变焦镜组为变焦透镜或移动镜组。所述移动镜组与电机相连，所述电机安装于支架上，并由所述控制系统中控制运动。
[0045]所述聚焦系统6还包括可移动镜头。所述可移动镜头可以根据清洗幅面人工选择聚焦镜头。因为镜头越小，同等清洗情况下所需激光功率越小，成本越低。在允许的情况下更换镜头，使清洗成本更低。
[0046]所述聚焦系统6还可以设置离焦量。在工件物体表面聚焦的激光如有损伤所述工件7表面，可以调整所述聚焦系统6，使激光在所述工件7表面偏离一定距离，既可以完成清洗工作，又不致损伤工件。
[0047]当所述工件7较大时，可以使用所述龙门式工作台通过拼接方式清洗。首先将待清洗的工件7图纸导入控制系统4;其次，控制系统4根据待清洗工件7图纸及龙门式工作台工作范围自动分割成多个清洗部分;最后，由控制系统4控制龙门式工作台、激光发生系统1、检测系统3和3D扫描振镜5，分区域进行清洗，直至清洗工作完成。
[0048]本实用新型还提供了便携式的激光清洗设备，所述便携式激光清洗设备包括激光发生系统1、光束整形系统2、控制系统4、3D扫描振镜5和聚焦系统6。由激光发生系统I发生激光束，光束整形系统2设置于激光束光路上，聚焦系统6为变焦透镜并设置于所述3D扫描振5末端。所述激光束依次通过光束整形系统2、3D扫描振镜5和变焦透镜，直至待清洗工件；控制系统4控制所述激光发生系统1、和3D扫描振镜5实时动态调整激光束焦点位置完成清洗工作。
[0049]此便携式激光清洗设备将作为聚焦系统的变焦透镜与所述3D扫描振5合成一体，使设备更为简化便捷，利于马路、船舶等需要便携式清洗的场合。
[0050]本实用新型实施例所述一种激光清洗设备或便携式清洗设备，具体工作步骤如下:
[0051]所述激光发生系统I发射激光束，经过所述光学整形系统2和检测系统3，射向所述3D扫描振镜5和所述聚焦系统6。所述3D扫描振镜在所述控制系统4的作用下，沿着工件7清洗表面扫描。此时，激光束经过所述聚焦系统6聚焦后射向工件7表面进行清洗。同时，所述检测系统5监测整个清洗过程和清洗效果。
[0052]应理解，上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于供本领域技术人员了解本实用新型的内容并据以实施，并非【具体实施方式】的穷举，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
【主权项】
1.一种激光清洗设备，包括激光发生系统(I)、光束整形系统(2)和控制系统(4)，所述激光发生系统(I)发射激光束，所述光束整形系统(2)设置于激光束光路上，其特征在于:还包括检测系统(3)、3D扫描振镜(5)和聚焦系统(6); 所述激光束，由所述激光发生系统(I)发出，依次通过所述光束整形系统(2)、3D扫描振镜(5)，聚焦系统(6)直至待清洗工件(7);所述控制系统(4)通过控制所述激光发生系统(I)，检测系统(3)和3D扫描振镜(5)，实时动态调整激光束焦点位置并完成清洗工作。2.根据权利要求1所述的激光清洗设备，其特征在于，还包括XY工作平台(8)，所述控制系统(4)控制所述XY工作平台(8)工作，所述激光发生系统(1)、光束整形系统(2)、3D扫描振镜(5)安装于所述XY工作平台(8)。3.根据权利要求1所述的激光清洗设备，其特征在于，所述光束整形系统(2)还包括反射偏振单兀(9 )，所述反射偏振单兀(9 )包括平行放置的正交偏振镜片或平行放置的偏振镜片和反射镜片。4.根据权利要求3所述的激光清洗设备，其特征在于，所述平行放置的正交偏振镜片为2片或所述平行放置的偏振镜片和反射镜片各位I片。5.根据权利要求1所述的激光清洗设备，其特征在于，所述聚焦系统(6)包括变焦镜组。6.根据权利要求5所述的激光清洗设备，其特征在于，所述变焦镜组为变焦透镜。7.根据权利要求5所述的激光清洗设备，其特征在于，所述变焦镜组为移动镜组，所述移动镜组与电机相连，所述电机安装于支架上，并由所述控制系统中控制运动。8.根据权利要求1所述的激光清洗设备，其特征在于，所述检测系统为激光测距模块，所述激光测距模块发出测距光束，所述测距光束与所述激光发生系统发出的激光束同轴。9.根据权利要求8所述的激光清洗设备，其特征在于，所述激光测距模块包括合束镜，所述合束镜镜片两面镀对所述激光束增透膜，在合束镜镜片反射一面镀所述测距光束的反射膜。10.根据权利要求1所述的激光清洗设备，其特征在于，所述检测系统为CCD可视模块(II)，所述CCD可视模块(11)与所述激光发生系统(I)发出的激光束同轴设置或旁轴设置。
【文档编号】B08B7/00GK205518834SQ201620102187
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年2月1日
【发明人】龚传波
【申请人】龚传波