本實(shí)用新型屬于激光應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種激光清洗設(shè)備，尤其涉及一種可無傷清洗物體表面的物體表面激光清洗裝置。

背景技術(shù)：

物體基材如物體模具、焊縫表面、車身外殼、輪船外殼、橡膠制品表面、塑料制品表面、飛機(jī)蒙皮等，作為工業(yè)清洗中常見的對(duì)象在實(shí)際應(yīng)用中容易產(chǎn)生油污、銹層，殘留油漆，膠水、灰塵等污染物，從而導(dǎo)致其表面粗糙度和力學(xué)性能變化，影響使用性能，因此在使用一段時(shí)間后或在表面預(yù)處理前都需要對(duì)其表面進(jìn)行清洗。由于清洗對(duì)象、清洗污垢、清洗工藝和清洗要求的特殊性，決定了物體清洗有別于一般的化學(xué)清洗和軟表面清洗。傳統(tǒng)的物體清洗方法雖然種類較多，應(yīng)用范圍較廣，但是都存在自身的局限性，如機(jī)械清洗方法無法滿足高清潔度高效率的清洗要求，且容易損傷物體基底材料；而濕化學(xué)清洗方法容易導(dǎo)致環(huán)境污染，清洗效率和清潔度也很有限；超聲波清洗方法對(duì)微米級(jí)的污物顆粒無能為力，清洗后工件的干燥也是一大難題。

隨著激光技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了使用激光清洗物體表面的清洗設(shè)備，如中國(guó)專利文獻(xiàn)CN201410378197.2公開的一種光纖激光清洗機(jī)，CN201420434451.1公開的一種便攜式激光清洗機(jī)，CN201310648282.1公開的一種手持式激光清洗機(jī)的光學(xué)整型裝置等，以上激光現(xiàn)有清洗設(shè)備都可以實(shí)現(xiàn)物體表面清潔，但是在實(shí)際清洗過程中物體表面產(chǎn)生黑點(diǎn)或者發(fā)生灼傷現(xiàn)象。因此需要設(shè)計(jì)一種無損清洗物體表面的激光清洗裝置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷和改進(jìn)需求，本實(shí)用新型提供了一種物體表面污物的激光清洗裝置，由此解決現(xiàn)有技術(shù)清洗過程中物體基材表面易被激光灼燒破壞的問題，從而獲得接近于基材原始表面粗糙度及物體亮澤的清洗表面，達(dá)到理想的清洗效果和清洗效率。

本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案為：

一種防損傷的激光清洗裝置，包括激光器、光束整形系統(tǒng)、掃描振鏡系統(tǒng)、聚焦系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，由所述激光器出射的激光束依次通過所述光束整形系統(tǒng)和掃描振鏡，再通過所述聚焦系統(tǒng)聚焦在待清洗工件表面，所述控制系統(tǒng)控制所述激光器和掃描振鏡系統(tǒng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)整激光束焦點(diǎn)位置以完成清洗工作；所述光束整形系統(tǒng)包括擴(kuò)束單元、平頂光束變換單元和勻束光束變換單元；所述擴(kuò)束單元和平頂光束變換單元用于將入射的高斯光束整形為平頂光束；所述勻束光束變換單元用于將入射的激光束進(jìn)行勻束。

優(yōu)選地，所述平頂光束變換單元為衍射光學(xué)元件（Diffraction Optical Element, DOE），由一塊平頂鏡片構(gòu)成。

優(yōu)選地，所述勻束光束變換單元為DOE，由一組勻束鏡片構(gòu)成。

優(yōu)選地，所述光束整形系統(tǒng)還包括檢偏單元，所述檢偏單元用于將待清洗工件表面反射的激光與所述激光器隔離；進(jìn)一步優(yōu)選地，所述檢偏單元由平行放置的二正交偏振鏡片構(gòu)成；另一進(jìn)一步優(yōu)選地，所述檢偏單元由平行放置一偏振鏡片和一反射鏡片構(gòu)成。

作為前述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述聚焦系統(tǒng)包括可更換的聚焦鏡頭。

作為前述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述聚焦系統(tǒng)為變焦透鏡，所述變焦透鏡設(shè)置于所述掃描振鏡末端，隨所述掃描振鏡轉(zhuǎn)動(dòng)。

本實(shí)用新型技術(shù)方案的有益效果為：

本實(shí)用新型采用幾組光學(xué)變換系統(tǒng)將高斯波形的激光束變成平頂光束波形，再經(jīng)過勻束變換使激光邊緣更加銳利且光強(qiáng)更加均勻，使用經(jīng)變換的激光光束可清洗物體表面而不造成損傷；設(shè)置檢偏單元隔離被激光表面反射的激光，避免反射激光進(jìn)入激光器損傷光學(xué)器件。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例物體表面激光清洗裝置的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例激光清洗裝置的光束整形系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；

圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例激光束變換示意圖。

其中：

1．激光器；2．光束整形系統(tǒng)；21．?dāng)U束單元；22．平頂光束變換單元；23．勻束光束變換單元；24．檢偏單元；3．掃描振鏡；4．聚集系統(tǒng)；5．控制系統(tǒng)；6．待清洗工件；L．激光光路。

具體實(shí)施方式

為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。

如圖1所示，本實(shí)施例的一種防損傷的激光清洗裝置，包括激光器1、光束整形系統(tǒng)2、掃描振鏡3、聚焦系統(tǒng)4和控制系統(tǒng)5；

光束整形系統(tǒng)2設(shè)置于激光光路L中，用于對(duì)激光光束進(jìn)行整形，如圖2所示，包括擴(kuò)束單元21、平頂光束變換單元22、勻束光束變換單元23和檢偏單元24；如圖3所示，激光依次通過擴(kuò)束單元21和平頂光束變換單元22，原來高斯波形的激光束整形為平頂光束波形，再通過勻束光束變換單元23，平頂光束經(jīng)勻束變換使光強(qiáng)更加均勻，經(jīng)變換的激光束邊緣更加銳利，便于在激光清洗過程中精確控制激光燒灼范圍，從而避免損傷物體基材；作為一種實(shí)施方式，平頂光束變換單元22由一塊DOE平頂鏡片構(gòu)成，勻束光束變換單元23由一組DOE勻束鏡片構(gòu)成；檢偏單元10用以防止待清洗工件6表面反射的激光光路L逆向的激光對(duì)光學(xué)器件造成損傷，可以由平行放置的二正交偏振鏡片構(gòu)成，也可以由平行放置的一偏振鏡片和一反射鏡片構(gòu)成。

掃描振鏡3在控制系統(tǒng)5控制下按照清洗要求轉(zhuǎn)動(dòng)，調(diào)整激光焦點(diǎn)位置。

聚焦系統(tǒng)4設(shè)置于所述掃描振鏡3的出射光路上，可隨掃描振鏡3轉(zhuǎn)動(dòng)；聚焦系統(tǒng)4可以使激光聚焦成很小的光斑照射在待清洗工件6表面，可以消除色差，同時(shí)也能夠消除球差、慧差等像差，保證了當(dāng)激光束焦點(diǎn)落在工件表面時(shí)在工件表面所成的像在一定范圍內(nèi)仍然清晰可見，從而能實(shí)現(xiàn)精密清洗；所述聚焦系統(tǒng)4可以設(shè)置離焦量，當(dāng)待清洗工件6表面聚焦的激光可能對(duì)物體基材造成損傷時(shí)，可以通過調(diào)整離焦量，使激光在工件表面偏離一定距離，保證既可以完成清洗工作，又不致?lián)p傷工件。

作為一種實(shí)施方式，聚焦系統(tǒng)4包括可移動(dòng)鏡頭，所述可移動(dòng)鏡頭可以根據(jù)待清洗工件6的清洗幅面選擇聚焦鏡頭；因?yàn)殓R頭越小，同等清洗情況下所需的激光功率越小，成本越低，在允許的情況下更換鏡頭，可使清洗成本更低。

作為一種實(shí)施方式，所述聚焦系統(tǒng)4使用設(shè)置在掃描振鏡3末端的變焦透鏡，所述變焦透鏡與掃描振鏡3合成一體可使清洗設(shè)備更為簡(jiǎn)化便捷，利于馬路、船舶等需要便攜式清洗設(shè)備的場(chǎng)合。

控制系統(tǒng)5通過控制激光器1和掃描振鏡3，實(shí)時(shí)調(diào)整激光束焦點(diǎn)位置并完成清洗工作。

本實(shí)施例激光清洗裝置工作時(shí)，激光器1發(fā)射激光束，激光束依次通過所述光束整形系統(tǒng)2、掃描振鏡3和聚焦系統(tǒng)4直至到達(dá)待清洗工件6；具體的，激光束自激光器1出射，經(jīng)過光學(xué)整形系統(tǒng)2內(nèi)的擴(kuò)束單元21、平頂光束變換單元22、勻束光束變換單元23和檢偏單元24，再經(jīng)過掃描振鏡3和聚焦系統(tǒng)4到達(dá)待清洗工件6表面；所述掃描振鏡3在所述控制系統(tǒng)5的作用下，沿著待清洗工件6的待清洗表面掃描。

上述各實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。

應(yīng)理解，上述實(shí)施例只為說明本實(shí)用新型的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于供本領(lǐng)域技術(shù)人員了解本實(shí)用新型的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并非具體實(shí)施方式的窮舉，并不能以此限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。