本發(fā)明涉及激光清洗技術(shù)，特別是涉及一種手持式線光源激光頭及其激光清洗方法。

背景技術(shù)：

激光清洗技術(shù)，是利用激光的光物理特性，來去除工件表面的氧化層、油漆層或其他污染層。其物理原理可概括如下：

a)激光器發(fā)射的光束被需處理表面上的污染層所吸收。

b)大能量的吸收形成急劇膨脹的等離子體(高度電離的不穩(wěn)定氣體)，產(chǎn)生沖擊波。

c)沖擊波使污染物變成碎片并被剔除。

d)光脈沖寬度必須足夠短，以避免使被處理表面遭到破壞的熱積累。

e)實(shí)驗(yàn)表明當(dāng)金屬表面上有氧化物時(shí)，等離子體產(chǎn)生于金屬表面。

其中，等離子體只在能量密度高于閾值的情況下產(chǎn)生，這個(gè)閾值取決于被去除的污染層或氧化層。這個(gè)閾值效應(yīng)對(duì)在保證基底材料安全的情況下進(jìn)行有效清潔非常重要。等離子體的出現(xiàn)還存在第二個(gè)閾值。如果能量密度超過這一閾值，則基底材料將被破壞。為在保證基底材料安全的前提下進(jìn)行有效的清潔，必須根據(jù)情況調(diào)整激光參數(shù)，使光脈沖的能量密度嚴(yán)格處于兩個(gè)閾值之間。

現(xiàn)有技術(shù)中，為了保持激光能有足夠的能量，一般從光纖出來聚焦后的光斑都很小，只有1到4毫米，這導(dǎo)致清洗面積過小，清洗速度下降。因此，會(huì)通過往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)的振鏡，將聚焦后的點(diǎn)光斑高速擺動(dòng)，形成高速掃描的線光斑，以增加清洗效率，但是，因?yàn)榇嬖跀[動(dòng)時(shí)的變速，會(huì)導(dǎo)致線光斑能量不均勻，影響清洗質(zhì)量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是要提供一種手持式線光源激光頭及其激光清洗方法，能夠使得線光斑能量均勻，防止灼傷基體或清洗不凈，提升激光清洗的效果。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種手持式線光源激光頭的激光清洗方法，包括：

通過光纖傳輸來自于激光器的初始光；

通過準(zhǔn)直鏡對(duì)所述初始光進(jìn)行準(zhǔn)直，獲得平行光；

通過往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)的振鏡，將所述平行光反射為往復(fù)擺動(dòng)的平行光；

通過聚焦鏡，對(duì)所述往復(fù)擺動(dòng)的平行光進(jìn)行聚焦，在聚焦平面上形成線形光斑；

通過出光控制單元，在所述振鏡勻速轉(zhuǎn)動(dòng)過程中允許所述激光器出光，在所述振鏡變速轉(zhuǎn)動(dòng)過程中禁止所述激光器出光。

優(yōu)選的，上述的激光清洗方法中，所述準(zhǔn)直鏡設(shè)置在所述光纖的光纖口。

優(yōu)選的，上述的激光清洗方法中，所述平行光的光斑直徑為20-25毫米。

優(yōu)選的，上述的激光清洗方法中，所述線形光斑的寬度為0.5-3毫米，長(zhǎng)度為70-100毫米。

為了更好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明還提供了一種手持式線光源激光頭，包括：

光纖，用于：傳輸來自于激光器的初始光；

準(zhǔn)直鏡，用于：對(duì)所述初始光進(jìn)行準(zhǔn)直，獲得平行光；

往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)的振鏡，用于：將所述平行光反射為往復(fù)擺動(dòng)的平行光；

聚焦鏡，用于：對(duì)所述往復(fù)擺動(dòng)的平行光進(jìn)行聚焦，在聚焦平面上形成線形光斑；

出光控制單元，用于：在所述振鏡勻速轉(zhuǎn)動(dòng)過程中允許所述激光器出光，在所述振鏡變速轉(zhuǎn)動(dòng)過程中禁止所述激光器出光。

優(yōu)選的，上述的手持式線光源激光頭中，所述準(zhǔn)直鏡設(shè)置在所述光纖的光纖口。

優(yōu)選的，上述的手持式線光源激光頭中，所述平行光的光斑直徑為20-25毫米。

優(yōu)選的，上述的手持式線光源激光頭中，所述線形光斑的寬度為0.5-3毫米，長(zhǎng)度為70-100毫米。

優(yōu)選的，上述的手持式線光源激光頭中，還包括：

調(diào)節(jié)單元，用于調(diào)節(jié)所述線形光斑的長(zhǎng)度。

本發(fā)明實(shí)施例具有以下技術(shù)效果：

1)本發(fā)明實(shí)施例中，通過出光控制單元對(duì)激光器出光進(jìn)行控制，僅在振鏡勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候才允許出光，因此，振鏡所反射后的平行光也是均勻轉(zhuǎn)動(dòng)，其被聚焦后形成的線形光斑能量分布基本均勻。

2)本發(fā)明實(shí)施例中，僅僅通過簡(jiǎn)單的出光控制，就選取了振鏡的勻速轉(zhuǎn)動(dòng)階段，進(jìn)而選取了均勻轉(zhuǎn)動(dòng)的平行光，使得線形光斑能量分布基本均勻，控制簡(jiǎn)單，成本低，以簡(jiǎn)單可靠的方式就獲得了基本能量平衡的線形光斑。

3)本發(fā)明實(shí)施例中，可以調(diào)節(jié)線形光斑的長(zhǎng)度，具有更好的適應(yīng)性。

根據(jù)下文結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明具體實(shí)施例的詳細(xì)描述，本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)更加明了本發(fā)明的上述以及其他目的、優(yōu)點(diǎn)和特征。

附圖說明

后文將參照附圖以示例性而非限制性的方式詳細(xì)描述本發(fā)明的一些具體實(shí)施例。附圖中相同的附圖標(biāo)記標(biāo)示了相同或類似的部件或部分。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，這些附圖未必是按比例繪制的。附圖中：

圖1是本發(fā)明方法實(shí)施例的步驟流程圖；

圖2是本發(fā)明手持式線光源激光頭實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

圖1是本發(fā)明一個(gè)方法實(shí)施例的步驟流程圖，如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供一種手持式線光源激光頭的激光清洗方法，其包括：

步驟101，通過光纖傳輸來自于激光器的初始光；

步驟102，通過準(zhǔn)直鏡對(duì)所述初始光進(jìn)行準(zhǔn)直，獲得平行光；

步驟103，通過往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)的振鏡，將所述平行光反射為往復(fù)擺動(dòng)的平行光；

步驟104，通過聚焦鏡，對(duì)所述往復(fù)擺動(dòng)的平行光進(jìn)行聚焦，在聚焦平面上形成線形光斑；

步驟105，通過出光控制單元，在所述振鏡勻速轉(zhuǎn)動(dòng)過程中允許所述激光器出光，在所述振鏡變速轉(zhuǎn)動(dòng)過程中禁止所述激光器出光。

可見，本發(fā)明實(shí)施例中，通過出光控制單元對(duì)激光器出光進(jìn)行控制，僅在振鏡勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候才允許出光，因此，振鏡所反射后的平行光也是均勻轉(zhuǎn)動(dòng)，其被聚焦后形成的線形光斑能量分布基本均勻。

本發(fā)明的一個(gè)方法實(shí)施例中，所述準(zhǔn)直鏡設(shè)置在所述光纖的光纖口。所述平行光的光斑直徑為20-25毫米。所述線形光斑的寬度為0.5-3毫米，長(zhǎng)度為70-100毫米。

圖2是本發(fā)明手持式線光源激光頭實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖2所示，一種手持式線光源激光頭，包括：

光纖210，用于：傳輸來自于激光器的初始光；

準(zhǔn)直鏡220，用于：對(duì)所述初始光進(jìn)行準(zhǔn)直，獲得平行光；

往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)的振鏡230，用于：將所述平行光反射為往復(fù)擺動(dòng)的平行光；

聚焦鏡240，用于：對(duì)所述往復(fù)擺動(dòng)的平行光進(jìn)行聚焦，在聚焦平面上形成線形光斑；

出光控制單元250，用于：在所述振鏡勻速轉(zhuǎn)動(dòng)過程中允許所述激光器出光，在所述振鏡變速轉(zhuǎn)動(dòng)(例如加速轉(zhuǎn)動(dòng)或減速轉(zhuǎn)動(dòng))過程中禁止所述激光器出光。

本發(fā)明的一個(gè)手持式線光源激光的實(shí)施例中，所述準(zhǔn)直鏡220設(shè)置在所述光纖的光纖口211。

所述平行光的光斑直徑為20-25毫米。所述線形光斑的寬度為0.5-3毫米，長(zhǎng)度為70-100毫米。例如，在選用300mm透鏡聚焦時(shí)，線形光斑的長(zhǎng)度約為100mm；在選用200mm透鏡聚焦時(shí)，線形光斑的長(zhǎng)度約為70mm。

本發(fā)明的一個(gè)手持式線光源激光的實(shí)施例中，還包括：調(diào)節(jié)單元，用于調(diào)節(jié)所述線形光斑的長(zhǎng)度。例如，通過控制振鏡的最大轉(zhuǎn)角，來控制形光斑的長(zhǎng)度，或者通過控制出光的時(shí)間區(qū)間，在振鏡擺動(dòng)的一個(gè)角度區(qū)間范圍內(nèi)才允許出光，從而控制線形光斑的長(zhǎng)度。

本發(fā)明的一個(gè)手持式線光源激光的實(shí)施例中，為了線形光斑的能量更加均勻，需要聚焦后的焦點(diǎn)在線形光斑上的每個(gè)點(diǎn)停留相同的時(shí)長(zhǎng)，也就是移動(dòng)的焦點(diǎn)在單位時(shí)間內(nèi)盡量要掃過相同的長(zhǎng)度，而焦點(diǎn)的位置為L(zhǎng)＊sinα，其中α為角度，與振鏡的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度相關(guān)；L為振鏡到聚焦鏡的距離，因此，可以控制振鏡的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度以抵消該正弦曲線的影響，使得焦點(diǎn)在線形光斑上的每個(gè)點(diǎn)停留相同的時(shí)長(zhǎng)。因此，可以提供一個(gè)能控制振鏡的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度的轉(zhuǎn)動(dòng)控制器，預(yù)設(shè)一個(gè)抵消該正弦曲線的影響的轉(zhuǎn)動(dòng)曲線，使得移動(dòng)的焦點(diǎn)在單位時(shí)間內(nèi)盡量要掃過相同的長(zhǎng)度。當(dāng)然，這會(huì)增加了控制難度和控制成本。

由上可知，本發(fā)明具有以下優(yōu)勢(shì)：

1)本發(fā)明實(shí)施例中，通過出光控制單元對(duì)激光器出光進(jìn)行控制，僅在振鏡勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候才允許出光，因此，振鏡所反射后的平行光也是均勻轉(zhuǎn)動(dòng)，其被聚焦后形成的線形光斑能量分布基本均勻。

2)本發(fā)明實(shí)施例中，僅僅通過簡(jiǎn)單的出光控制，就選取了振鏡的勻速轉(zhuǎn)動(dòng)階段，進(jìn)而選取了均勻轉(zhuǎn)動(dòng)的平行光，使得線形光斑能量分布基本均勻，控制簡(jiǎn)單，成本低，以簡(jiǎn)單可靠的方式就獲得了基本能量平衡的線形光斑。

3)本發(fā)明實(shí)施例中，可以調(diào)節(jié)線形光斑的長(zhǎng)度，具有更好的適應(yīng)性。

至此，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識(shí)到，雖然本文已詳盡示出和描述了本發(fā)明的多個(gè)示例性實(shí)施例，但是，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的情況下，仍可根據(jù)本發(fā)明公開的內(nèi)容直接確定或推導(dǎo)出符合本發(fā)明原理的許多其他變型或修改。因此，本發(fā)明的范圍應(yīng)被理解和認(rèn)定為覆蓋了所有這些其他變型或修改。