激光清洗机及其控制方法与流程

本发明属于激光加工设备技术领域，具体涉及一种激光清洗机及其控制方法。

背景技术：

随着人们环保意识的增强，给世界范围内清洗业的发展带来了巨大的挑战，各种有利于环境保护的清洗技术应运而生，激光清洗技术就是其中之一。所谓激光清洗技术是指利用高能激光束照射工件表面，使表面的污物、锈斑或涂层发生瞬间蒸发或剥离，高速有效地清除清洁对象表面附着物或表面涂层，从而达到洁净的工艺过程。激光清洗是基于激光与物质相互作用的一项新技术，激光清洗与机械磨擦清洗、化学腐蚀清洗、液体固体强力冲击清洗、高频超声清洗等传统清洗方法相比，激光清洗高效、快捷、成本低，对基片产生的热负荷和机械负荷小，清洗为非损伤；废物可回收，无环境污染；安全可靠，不损害操作人员健康；可以清除各种不同厚度、不同成份的涂层。现有的激光清洗设备存在以下不足：

1、结构复杂，可靠性差，导致激光清洗设备易损坏，使用寿命短；

2、体积旁大，重量重，操作人员使用起来不但不灵活，而且无法长时间使用，影响工作效率；

3、安全性较差，容易发生安全事故。

技术实现要素：

为解决以上技术问题，本发明提供一种激光清洗机及其控制方法，结构紧凑，小巧轻便，可靠性和安全性好。

为实现上述目的，本发明技术方案如下：

一种激光清洗机及其控制方法，其要点在于：包括激光发射枪和移动机柜，在所述移动机柜内设有激光器，该激光器与激光发射枪之间通过线束连接，所述线束至少包括光纤；所述激光发射枪包括枪状壳体，在所述枪状壳体内设有扫描振镜、准直镜组和第一反射镜，该枪状壳体的前端具有出射窗口，在该出射窗口处设有场镜，所述扫描振镜位于该场镜的内侧，该扫描振镜包括摆动电机以及安装在该摆动电机的电机轴上的第二反射镜；激光器发射的激光光束经光纤射向准直镜组，由准直镜组准直后，再依次经第一反射镜、第二反射镜和场镜后从出射窗口向外出射。

采用以上结构，激光发射枪用手持握，结构紧凑，体积小巧，重量轻，通过扫描振镜能够实现一条线上的扫描，能够快速可靠地将激光照射工件表面的污物、锈斑或涂层发生瞬间蒸发或剥离，高速有效地清除清洁对象表面附着物或表面涂层；移动机柜便于挪动位置，配合轻巧的激光发射枪，大大提高了激光清洗机的灵活性。

作为优选：在所述移动机柜内设有空压机，所述枪状壳体上具有空气流道，该空气流道的出气口位于出射窗口处，所述线束还包括空气导管，该空气导管的一端与空气流道的进气口连通，另一端通过电磁阀与空压机连接。采用以上结构，出气口喷出的压缩空气能够将激光照射工件表面产生的颗粒物吹开，有效提高了激光清洗的效率。

作为优选：所述空气导管通过空气过滤器与空压机连通。采用以上结构，通过空气过滤器过滤压缩空气中的油气等杂质。

作为优选：所述枪状壳体上具有主握把和副握把。采用以上结构，便于操作人员双手持握，双持使用大大提高激光发射枪使用的灵活性和便捷性。

作为优选：在所述枪状壳体设置有一级开关，在所述主握把和副握把分别设有互锁的二级开关一和二级开关二。采用以上结构，只有启动一级开关，激光器才被激活使能，并且，激光器只有在二级开关一和二级开关二同时启动时才发射激光，有效防止误操作的发生，使用安全性大大提高。

作为优选：在所述出射窗口处设有用于检测出射窗口到加工面距离的距离检测装置。采用以上结构，既提高了了使用安全性，又确保出射窗口与加工面之间的距离在激光的有效作用范围以内。

作为优选：所述距离检测装置为超声波距离传感器。采用以上结构，精确度高，稳定可靠。

作为优选：在所述枪状壳体上设有急停按钮。采用以上结构，当激光清洗机出现不可控的紧急情况时，通过按下急停按钮能够实现立即停机。

作为优选：在所述移动机柜的外壁上设置有集线盒和绕线盘，在所述枪状壳体的后端设置有集线管，所述线束的两端分别与集线盒和集线管连接。采用以上结构，通过集线盒和集线管的设置，集成各种线路接头，使结构紧凑，安全可靠，通过绕线盘能够卷绕并规整线束。

一种激光清洗机的控制方法，其要点在于，按照以下步骤进行：

s1：判断是否获取到一级开关发出的启动信号：是，进入下一步骤，否，返回本步骤；

s2：判断是否获取到二级开关一和二级开关二发出的启动信号：是，进入下一步骤，否，返回本步骤；

s3：获取距离检测装置发出的距离信息；

s4：判断距离是否小于等于阈值：是，进入下一步骤，否，返回步骤s3；

s5：激光器发射激光光束，扫描振镜启动，电磁阀导通；

s6：判断是否获取到急停按钮发出的启动信号：是，激光器停止发射激光光束，扫描振镜停机，电磁阀关闭，否，进入下一步骤；

s7：重复步骤s1～步骤s6。

采用以上方法，通过一级开关、二级开关一、二级开关二、距离检测装置和急停按钮的相互配合使用，大大提高了激光清洗机使用的安全性，避免发生安全事故。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

采用本发明提供的激光清洗机，结构紧凑，体积小巧，重量轻，可靠性高，灵活性好，能够高速有效地清除清洁对象表面附着物或表面涂层；采用本发明提供的激光清洗机的控制方法，大大提高了激光清洗机使用的安全性，避免发生安全事故。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为激光发射枪的立体结构示意图；

图3为激光发射枪的平面结构示意图；

图4为图3的右视图；

图5为激光发射枪的内部结构示意图；

图6为场镜、准直镜组、第一反射镜和第二反射镜的配合关系示意图；

图7为移动机柜一个视角的结构示意图；

图8为移动机柜另一个视角的结构示意图。

具体实施方式

以下结合实施例和附图对本发明作进一步说明。

如图1、图7和图8所示，一种激光清洗机，包括激光发射枪1和移动机柜2，在所述移动机柜2内设有激光器3和空压机5，激光器3与激光发射枪1之间通过线束4连接，该线束4包括光纤、电线、数据传输线和空气导管等。在所述移动机柜2的外壁上设置有空气过滤器6、集线盒7、绕线盘8、状态灯带9和主电源插座10，其中，空压机5产生的压缩空气经空气过滤器6过滤后输送到空气导管中，并且在空压机5的出气口处设置有电磁阀，通过该电磁阀能够控制空压机5对空气导管的压缩空气输送情况。线束4的两端分别与集线盒7和集线管12连接，并且，线束4能够卷绕在绕线盘8上，起到规整线束4的作用。另外，状态灯带9用于指示激光清洗机的工作状态。

请参见图7和图8，在所述移动机柜2的底部设置有万向轮24，在移动机柜2的上部设置有持握拉环22，通过持握拉环22和万向轮24便于操作者推动或拉动移动机柜2，灵活便捷地更换安置位置。在移动机柜2的一侧壁上设置有可开合的柜门21，并在柜门21处的移动机柜2上设置有线束孔25，通过该线束孔25的设计，便于将激光发射枪1收纳入移动机柜2中。在移动机柜2上设置有阵列分布的空气通孔23，通过这些空气通孔23既能够对激光器3和空压机5散热，又能够便于空压机5进气。

请参见图2，所述激光发射枪1包括枪状壳体11以及设置在枪状壳体11的后端的集线管12。枪状壳体11采用3d打印技术一次成型，该枪状壳体11的前端具有出射窗口111，在该出射窗口111处设有用于检测出射窗口111到加工面距离的距离检测装置18，以确保出射窗口111与加工面之间的距离在激光的有效作用范围以内，距离检测装置18优选为超声波距离传感器，超声波距离传感器具有可靠性好、精确度高的优点。

请参见图2、图3和图5，所述枪状壳体11上具有空气流道112，该空气流道112的出气口112a位于出射窗口111处，该空气流道112的进气口与空气导管连通，出气口112a喷出的压缩空气能够将激光照射工件表面产生的颗粒物吹开，大大提高了激光清洗的效率。

请参见图2～图4以及图6，所述枪状壳体11上具有主握把114和副握把113，以便于操作人员双手持握，双持使用大大提高激光发射枪1使用的灵活性和便捷性。在所述枪状壳体11设置有一级开关171，该一级开关171采用旋钮形式，既便于操作，又能够与其它按钮明显地区分开来。在所述主握把114和副握把113分别设有互锁的二级开关一172和二级开关二173，该二级开关一172和二级开关二173优选为按钮形式。只有启动一级开关171，激光器3才被激活使能，并且，激光器3只有在二级开关一172和二级开关二173同时启动时才发射激光，有效防止误操作的发生，使用安全性大大提高。另外，在所述枪状壳体11上设有急停按钮19，当激光清洗机出现不可控的紧急情况时，通过按下急停按钮19能够实现立即停机。

请参见图6，在所述枪状壳体11内设有扫描振镜14、准直镜组15和第一反射镜16，在该出射窗口111处设有场镜13，所述扫描振镜14位于该场镜13的内侧，该扫描振镜14包括摆动电机141以及安装在该摆动电机141的电机轴上的第二反射镜142，激光器3发射的激光光束经光纤射向准直镜组15，激光光束由准直镜组15准直后，再由第一反射镜16射向扫描场镜14的第二反射镜142，最后激光光束经场镜13从出射窗口111向外出射，在加工表面上呈一条线进行扫描。其中，场镜13采用f-θ镜，形状为矩形，具有体积小、轻便的优势。

一种激光清洗机的控制方法，该激光清洗机采用单片机进行控制，单片机安装在移动机柜2内，激光清洗机的控制方法按照以下步骤进行：

s1：判断是否获取到一级开关171发出的启动信号：是，进入下一步骤，否，返回本步骤；

s2：判断是否获取到二级开关一172和二级开关二173发出的启动信号：是，进入下一步骤，否，返回本步骤；

s3：获取距离检测装置18发出的距离信息；

s4：判断距离是否小于等于阈值(设定值)：是，进入下一步骤，否，返回步骤s3；

s5：激光器3发射激光光束，扫描振镜14启动，电磁阀导通；

s6：判断是否获取到急停按钮19发出的启动信号：是，激光器3停止发射激光光束，扫描振镜14停机，电磁阀关闭，否，进入下一步骤；

s7：重复步骤s1～步骤s6。

本发明的使用过程如下：

1、确认急停按钮19处于未启动的松弛状态，确认一级开关171处于未启动状态；

2、接通电源；

3、空压机5启动，等待空压机5的气瓶储气；

4、储气完毕后，启动激光器3；

5、启动一级开关171；

6、操作者两手分别握住主握把114和副握把113，将出射窗口111垂直对准加工表面；

7、激光发射枪1靠近加工表面，使出射窗口111与加工表面的距离处于设定范围；

8、操作者同时按下二级开关一172和二级开关二173，激光光束从出射窗口111射出；

9、以缓慢的速度带动激光发射枪1移动，并且移动过程中保持出射窗口111相对于加工表面的距离。

最后需要说明的是，上述描述仅仅为本发明的优选实施例，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不违背本发明宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的表示，这样的变换均落入本发明的保护范围之内。