一種柔性激光清洗的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種柔性激光清洗機(jī)。所述的一種柔性激光清洗機(jī)，包括燈泵YAG激光器、光纖耦合/準(zhǔn)直系統(tǒng)、振鏡掃描聚焦系統(tǒng)、冷水機(jī)、控制系統(tǒng)、吸塵裝置、手持式激光清洗頭。所述光纖耦合系統(tǒng)能把燈泵YAG激光器輸出的激光高效耦合到能量傳輸光纖中進(jìn)行傳輸，能量光纖高效傳輸激光并輸出激光，在所述手持式激光清洗頭內(nèi)，到達(dá)振鏡掃描系統(tǒng)，對(duì)激光進(jìn)行一維掃描聚焦。在空間上類似形成一線狀光束。該線狀光束照射到工件表面，能使表面的污染物、銹斑、涂層瞬間蒸發(fā)或者剝離，達(dá)到清洗的效果。所產(chǎn)生的揮發(fā)物經(jīng)過(guò)吸塵系統(tǒng)收集并移除工作區(qū)域，達(dá)到環(huán)保效果。本實(shí)用新型可以廣泛應(yīng)用于模具造船、鋼鐵、石材等領(lǐng)域。
【專利說(shuō)明】一種柔性激光清洗機(jī)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型設(shè)計(jì)一種激光清洗機(jī)，特別涉及一種柔性激光清洗機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]激光清洗技術(shù)是利用激光高亮度和發(fā)散角小的特性，把高能量的激光束聚焦后照 射在物體表面，使物體表面的污染物、涂層、氧化腐蝕生繡的表層發(fā)生振動(dòng)、融化、蒸發(fā)、燃 燒，最終脫離物體表面，達(dá)到清洗的目的。采用高能量激光沿著一定的軌跡掃描，就可以實(shí) 現(xiàn)大幅面、高速度的表面清洗。
[0003]國(guó)外的激光清洗技術(shù)大大領(lǐng)先于國(guó)內(nèi)。有關(guān)產(chǎn)品也是以進(jìn)口設(shè)備為主。隨著國(guó)內(nèi) 光纖激光器的迅速發(fā)展，采用光纖激光打標(biāo)機(jī)類似的結(jié)構(gòu)，就可以進(jìn)行小范圍、比較薄的表 層的清洗。國(guó)內(nèi)早期有用TEAC02激光器做激光清洗，但是由于C02激光不能用光纖傳輸而 使其在激光清洗領(lǐng)域中受到約束。大功率的激光清洗機(jī)基本以進(jìn)口為主，如CLEANLASER， 典型采用半導(dǎo)體泵浦的固體激光器為光源。對(duì)于國(guó)內(nèi)廣大的中小用戶而言，這類設(shè)備價(jià)格 昂貴，像模具這類行業(yè)急需高能量的柔性激光清洗設(shè)備，卻由于價(jià)格瓶頸的關(guān)系，限制了激 光清洗技術(shù)的應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型設(shè)計(jì)通過(guò)采用高光束質(zhì)量、高平均功率的柔性激光清洗機(jī)，解決了高 能激光的耦合傳輸問(wèn)題，采用燈泵YAG激光器作為高能量激光清洗機(jī)的光源，價(jià)格相對(duì)較 低，為國(guó)內(nèi)相關(guān)用戶提供優(yōu)質(zhì)優(yōu)價(jià)產(chǎn)品，解決了國(guó)內(nèi)在高能量柔性激光清洗方面所面臨的 問(wèn)題。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，一種柔性激光清洗機(jī)，包括燈泵YAG激光器、光纖耦合傳輸系 統(tǒng)、冷水機(jī)、控制系統(tǒng)、吸塵裝置和手持式激光清洗頭，所述的光纖耦合傳輸系統(tǒng)包括光纖 耦合透鏡組、能量光纖、光束準(zhǔn)直透鏡組和密封圈；所述的手持式激光清洗頭包括振鏡掃描 聚焦系統(tǒng)、出光口和吸塵風(fēng)口 ；所述的光纖耦合傳輸系統(tǒng)通過(guò)能量光纖與手持式激光清洗 頭連接；所述燈泵YAG激光器發(fā)出的激光，經(jīng)過(guò)第一分束鏡，極少部分的激光進(jìn)入第一光電 探測(cè)器，剩下絕大部分激光進(jìn)入所述的光纖耦合透鏡組并通過(guò)能量光纖傳輸，再經(jīng)過(guò)設(shè)置 在所述的手持式激光清洗頭中的光束準(zhǔn)直透鏡組，進(jìn)入第二分束鏡后，極少部分的激光進(jìn) 入第二光電探測(cè)器，剩下的絕大部分激光則進(jìn)入所述振鏡掃描聚焦系統(tǒng)中振鏡經(jīng)反射，再 由振鏡掃描聚焦系統(tǒng)中的場(chǎng)鏡組中的第一透鏡和第二透鏡的聚焦，最后激光從出光口出射 在場(chǎng)鏡組的焦平面17處，形成一條由各個(gè)激光聚焦點(diǎn)匯成的線狀激光聚焦光斑；所述的冷 水機(jī)分別通過(guò)第一水流通道軟管和第二水流通道軟管與所述的燈泵YAG激光器和手持式 激光清洗頭連接；所述的手持式激光清洗頭分別通過(guò)空氣管路軟管和控制電纜與吸塵裝 置和控制系統(tǒng)連接。
[0006]在上述技術(shù)方案中，所述的燈泵YAG激光器為單燈或雙燈泵浦的單個(gè)激光頭或者 2個(gè)或者2個(gè)以上的單個(gè)激光頭串聯(lián)振蕩或者串聯(lián)放大系統(tǒng)，其功率為100-500W。[0007]在上述技術(shù)方案中，所述的燈泵YAG激光器為雙燈泵浦的3個(gè)激光頭串聯(lián)放大系 統(tǒng)，其功率為300W。
[0008]在上述技術(shù)方案中，所述的手持式激光清洗頭與燈泵YAG激光器、控制系統(tǒng)、冷水 機(jī)、吸塵裝置之間設(shè)有一個(gè)金屬軟管，所述的金屬軟管內(nèi)包有能量光纖、第二水流通道軟 管、空氣管路軟管和控制電纜。
[0009]在上述技術(shù)方案中，所述的密封圈為第一密封圈和第二密封圈；第一密封圈設(shè)置 在所述的光纖耦合透鏡組的近能量光纖端，第二密封圈設(shè)置在所述的光束準(zhǔn)直透鏡組的近 能量光纖端。
[0010]在上述技術(shù)方案中，所述的光纖耦合透鏡組為3片透鏡組合，前2片透鏡形成望遠(yuǎn) 鏡擴(kuò)束系統(tǒng)，第三片透鏡聚焦。
[0011]在上述技術(shù)方案中，所述的振鏡為一維反射鏡。
[0012]在上述技術(shù)方案中，所述的第一水流通道軟管上設(shè)有流量探測(cè)器。
[0013]本實(shí)用新型的柔性激光清洗機(jī)，采用閃光燈泵浦YAG激光棒的方式，諧振腔結(jié)構(gòu) 采用非穩(wěn)腔結(jié)構(gòu)，利用高效的濾光系統(tǒng)來(lái)改善進(jìn)入激光棒的泵浦光的光譜成分，得到高功 率高光束質(zhì)量的激光輸出，激光功率為100-500W。設(shè)計(jì)了高效率耦合聚焦系統(tǒng)，光纖耦 合系統(tǒng)中的準(zhǔn)直透鏡組的擴(kuò)束倍率為2-3，聚焦透鏡焦距為f=20-50mm，高功率激光從激 光器發(fā)出后經(jīng)過(guò)一個(gè)分束鏡，極少部分的激光進(jìn)入一個(gè)光電探頭，檢測(cè)激光輸出功率，絕 大部分的激光經(jīng)稱合聚焦系統(tǒng)后進(jìn)入能量傳輸光纖中，光纖芯徑為400-600微米,激光從 光纖出射后，經(jīng)過(guò)一套準(zhǔn)直系統(tǒng)，再經(jīng)過(guò)一個(gè)分束鏡，極少部分的激光進(jìn)入一個(gè)光電探頭， 剩余的絕大部分的激光則經(jīng)一個(gè)一維振鏡掃描反射，進(jìn)入一個(gè)場(chǎng)鏡組，場(chǎng)鏡組的焦距為 f=50-300mm,在場(chǎng)鏡的焦平面處，形成一條由多點(diǎn)激光聚焦光斑組成的掃描線。經(jīng)過(guò)操作工 的手動(dòng)控制來(lái)回往復(fù)運(yùn)動(dòng)，該掃描線在工件表面就能達(dá)到激光清洗操作。
[0014]本實(shí)用新型對(duì)全光路進(jìn)行了高效密封，從而使高功率激光耦合進(jìn)入芯徑保證了激 光清洗機(jī)的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。本實(shí)用新型采用了 3套保護(hù)方案:一個(gè)冷水系統(tǒng)的流量檢測(cè)探 頭用于保護(hù)激光器，激光器輸出激光能量和光纖輸出端激光輸出能量的檢測(cè)比較電路用于 保護(hù)人身安全，以及用于保護(hù)人身安全的激光清洗設(shè)備、激光清洗頭的硬件斷路保護(hù)電路。
[0015]綜上所述，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于，采用了傳統(tǒng)的YAG激光器作為激光光源，有效 利用了國(guó)內(nèi)已經(jīng)發(fā)展成熟的技術(shù)和設(shè)備，大大降低了設(shè)備的成本，使大功率柔性激光清洗 設(shè)備能夠突破價(jià)格瓶頸而進(jìn)入國(guó)內(nèi)眾多的小微企業(yè)。與現(xiàn)有設(shè)備相比，功率大，清洗速率 快，清洗效率高，容易維護(hù)。同時(shí)，由于采用了大功率YAG激光器，能夠做到高效去除面積 大、涂層厚的各種污染、表層銹和油漆，可以廣泛應(yīng)用模具、造船、鋼鐵、石材等多個(gè)行業(yè)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1為本實(shí)用新型一種柔性激光清洗機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)敘述:
[0018]實(shí)施例1
[0019]如圖1所示，一種柔性激光清洗機(jī)，包括燈泵YAG激光器1、光纖耦合傳輸系統(tǒng)、光束準(zhǔn)直系統(tǒng)3、振鏡掃描聚焦系統(tǒng)4、冷水機(jī)5、控制系統(tǒng)6、吸塵裝置7、手持式激光清洗頭
8。所述的燈泵YAG激光器I為單燈或雙燈泵浦的單個(gè)激光頭。所述的光纖耦合傳輸系統(tǒng) 包括光纖耦合透鏡組2，能量光纖11、光束準(zhǔn)直系統(tǒng)3、密封圈。手持式激光清洗頭8包括振 鏡14，場(chǎng)鏡組、出光口、吸塵風(fēng)口 25。
[0020]燈泵YAG激光器I為單燈泵浦的單個(gè)激光頭，功率為100W，其發(fā)射的激光，經(jīng)過(guò)第 一分束鏡9，極少部分的激光進(jìn)入第一光電探測(cè)器10，用于檢測(cè)燈泵YAG激光器I輸出的功 率，剩余的絕大部分的激光進(jìn)入光纖耦合透鏡組2，通過(guò)芯徑為500微米的能量光纖11中 傳輸后，再經(jīng)過(guò)一個(gè)擴(kuò)束倍率為2、透鏡焦距為30mm的光束準(zhǔn)直透鏡組3，激光進(jìn)入一個(gè)第 二分束鏡12，極少部分的激光進(jìn)入第二光電探測(cè)器13，用于檢測(cè)到達(dá)手持式激光清洗頭8 的激光功率，剩余的絕大部分的激光則進(jìn)入一個(gè)振鏡掃描聚焦系統(tǒng)4中的一維振鏡14，經(jīng) 反射再由振鏡掃描系統(tǒng)4中的場(chǎng)鏡組中的焦距均為IOOmm的第一透鏡15和第二透鏡16聚 焦，并經(jīng)第二透鏡16出射在場(chǎng)鏡組的焦平面17處，形成一條由各個(gè)激光聚焦點(diǎn)形成的線狀 激光聚焦光斑18。用手移動(dòng)手持式激光清洗頭8來(lái)往返控制激光聚焦線18，就可以達(dá)到激 光清洗的功能。第二透鏡16直接固定在手持式激光清洗頭8的出光口，出光口的形狀為矩 形。
[0021]該柔性激光清洗機(jī)中，光纖耦合透鏡組2的近光纖11端設(shè)有第一密封圈19，光束 準(zhǔn)直透鏡組3的近光纖11端設(shè)有第二密封圈20，防止灰塵或雜質(zhì)對(duì)能量光纖11端面的污 染。冷水機(jī)5通過(guò)第一水流通道21進(jìn)入燈泵YAG激光器1，對(duì)燈泵YAG激光器I的相關(guān)部 件進(jìn)行冷卻，冷水機(jī)5通過(guò)第二水流通道軟管22進(jìn)入手持式激光清洗頭8，冷卻場(chǎng)鏡組中的 第一透鏡15和第二透鏡16的機(jī)械固定外殼來(lái)實(shí)現(xiàn)第一透鏡15和第二透鏡16的冷卻。第 一水流通道軟管21上設(shè)有流量探測(cè)器23，用于檢測(cè)冷水機(jī)5的冷水流量，用于燈泵YAG激 光器I的水流斷流保護(hù)。第一光電探測(cè)器10和第二光電器13分別探測(cè)激光器I輸出的激 光能量和進(jìn)入到手持式激光清洗頭8的激光能量，相關(guān)信號(hào)通過(guò)電纜27進(jìn)入控制系統(tǒng)6進(jìn) 行邏輯判斷，對(duì)于這兩處激光能量的比值發(fā)生異常時(shí)，緊急停止燈泵YAG激光器I的工作或 者發(fā)出警告，防止設(shè)備和人員受到損傷。
[0022]該柔性激光清洗機(jī)包括真空吸塵裝置7，真空吸塵裝置7通過(guò)空氣管路軟管24給 手持式激光清洗頭8中的吸塵風(fēng)口 25提供一個(gè)負(fù)壓，移除激光清洗過(guò)程中產(chǎn)生的灰塵、煙 氣。在手持式激光清洗頭8與激光器1、控制系統(tǒng)6、冷水機(jī)5、真空吸塵裝置7之間,設(shè)有一 個(gè)金屬軟管26，所述金屬軟管26內(nèi)包有能量光纖11、第二水流通道軟管22、空氣管路軟管 24及控制電纜27，起到包裝保護(hù)作用。
[0023]實(shí)施例2
[0024]本實(shí)施例與實(shí)施例1基本相同，其區(qū)別在于:所述的燈泵YAG激光器I為2個(gè)或者 2個(gè)以上的單個(gè)激光頭串聯(lián)振蕩或者串聯(lián)放大系統(tǒng)。
[0025]實(shí)施例3
[0026]本實(shí)施例與實(shí)施例1基本相同，其區(qū)別在于:所述的燈泵YAG激光器為雙燈泵浦的 3個(gè)激光頭串聯(lián)放大系統(tǒng)，功率為300W。
【權(quán)利要求】
1.一種柔性激光清洗機(jī)，包括燈泵YAG激光器、光纖稱合傳輸系統(tǒng)、冷水機(jī)、控制系統(tǒng)、 吸塵裝置和手持式激光清洗頭，其特征是，所述的光纖耦合傳輸系統(tǒng)包括光纖耦合透鏡組、 能量光纖、光束準(zhǔn)直透鏡組和密封圈；所述的手持式激光清洗頭包括振鏡掃描聚焦系統(tǒng)、出 光口和吸塵風(fēng)口 ；所述的光纖耦合傳輸系統(tǒng)通過(guò)能量光纖與手持式激光清洗頭連接；所述 燈泵YAG激光器發(fā)出的激光，經(jīng)過(guò)第一分束鏡，極少部分的激光進(jìn)入第一光電探測(cè)器，剩下 絕大部分激光進(jìn)入所述的光纖耦合透鏡組并通過(guò)能量光纖傳輸，再經(jīng)過(guò)設(shè)置在所述的手持 式激光清洗頭中的光束準(zhǔn)直透鏡組，進(jìn)入第二分束鏡后，極少部分的激光進(jìn)入第二光電探 測(cè)器，剩下的絕大部分激光則進(jìn)入所述振鏡掃描聚焦系統(tǒng)中振鏡經(jīng)反射，再由振鏡掃描聚 焦系統(tǒng)中的場(chǎng)鏡組中的第一透鏡和第二透鏡的聚焦，最后激光從出光口出射在場(chǎng)鏡組的焦 平面(17)處，形成一條由各個(gè)激光聚焦點(diǎn)匯成的線狀激光聚焦光斑；所述的冷水機(jī)分別通 過(guò)第一水流通道軟管和第二水流通道軟管與所述的燈泵YAG激光器和手持式激光清洗頭 連接；所述的手持式激光清洗頭分別通過(guò)空氣管路軟管和控制電纜與吸塵裝置和控制系統(tǒng) 連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種柔性激光清洗機(jī)，其特征是，所述的燈泵YAG激光器為單 燈或雙燈泵浦的單個(gè)激光頭或者2個(gè)或者2個(gè)以上的單個(gè)激光頭串聯(lián)振蕩或者串聯(lián)放大系 統(tǒng)，其功率為100-500W。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種柔性激光清洗機(jī)，其特征是，所述的燈泵YAG激光器為雙 燈泵浦的3個(gè)激光頭串聯(lián)放大系統(tǒng)，其功率為300W。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種柔性激光清洗機(jī),其特征是,所述的手持式激光清洗頭 與燈泵YAG激光器、控制系統(tǒng)、冷水機(jī)、吸塵裝置之間設(shè)有一個(gè)金屬軟管，所述的金屬軟管 內(nèi)包有能量光纖、第二水流通道軟管、空氣管路軟管和控制電纜。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種柔性激光清洗機(jī)，其特征是，所述的密封圈為第一密封 圈和第二密封圈；第一密封圈設(shè)置在所述的光纖耦合透鏡組的近能量光纖端，第二密封圈 設(shè)置在所述的光束準(zhǔn)直透鏡組的近能量光纖端。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的一種柔性激光清洗機(jī)，其特征是，所述的光纖耦合透鏡組 為3片透鏡組合，前2片透鏡形成望遠(yuǎn)鏡擴(kuò)束系統(tǒng)，第三片透鏡聚焦。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種柔性激光清洗機(jī)，其特征是，所述的振鏡為一維反射鏡。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種柔性激光清洗機(jī)，其特征是，所述的第一水流通道軟管 上設(shè)有流量探測(cè)器。
【文檔編號(hào)】B08B7/00GK203448339SQ201320459579
【公開(kāi)日】2014年2月26日 申請(qǐng)日期:2013年7月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月30日
【發(fā)明者】夏文建 申請(qǐng)人:湖北星業(yè)光電科技有限公司