一種激光清洗設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于激光應(yīng)用的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種激光清洗設(shè)備，特別是一種曲面或大幅面的激光清洗設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)清洗工業(yè)設(shè)備有各種各樣的清洗方式，多是利用化學(xué)藥劑和機(jī)械方法進(jìn)行清洗。在我國環(huán)境保護(hù)法規(guī)要求越來越嚴(yán)格、人們環(huán)保和安全意識日益增強(qiáng)的今天，工業(yè)生產(chǎn)清洗中可以使用的化學(xué)藥品種類將變得越來越少。如何尋找更清潔，且不具損傷性的清洗方式是我們不得不考慮的問題。而激光清洗具有無研磨、非接觸、低熱效應(yīng)和適用于各種材質(zhì)的物體等清洗特點(diǎn)，被認(rèn)為是最可靠、最有效的解決辦法。在清洗過程中尤其對表面粘有亞微米級的污染顆粒時(shí)，這些顆粒往往粘得很緊，常規(guī)的清洗辦法不能夠?qū)⑺コ?，而用本激光輻射工件表面進(jìn)行清洗則非常有效。由于激光對工件是無接觸清洗，對精密工件或其精細(xì)部位清洗十分安全，且清洗精度高被廣泛接受。
[0003]現(xiàn)有的激光清洗機(jī)大多采用約ιμπι激光波長，例如德國的SLCR公司就采用Ιμπι波長。由于金屬對Iym波長激光吸收率相當(dāng)高，所以灰塵、油污等物質(zhì)被清洗掉，金屬表面也會被傷及。在清洗世界2006,22(4):27-32激光清洗設(shè)備介紹中就提到采用10.6μπι波長清洗，但是該技術(shù)方案采用的是平臺上加載物體的方式，由于平臺載荷大，當(dāng)清洗高精度微小物體時(shí)會造成清洗效率低、精度不夠高等缺點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出一種環(huán)保清潔、高精度、低熱效應(yīng)且不具損傷性的清洗裝置。
[0005]本發(fā)明激光清洗設(shè)備的技術(shù)方案為:
一種激光清洗設(shè)備，包括激光發(fā)生系統(tǒng)，光束整形系統(tǒng)，控制系統(tǒng)，所述激光發(fā)生系統(tǒng)發(fā)生激光束，所述光束整形系統(tǒng)設(shè)置于激光束光路上，還包括檢測系統(tǒng)、3D掃描振鏡和聚焦系統(tǒng)。所述激光束，由所述激光發(fā)生系統(tǒng)發(fā)出，依次通過所述光束整形系統(tǒng)、3D掃描振鏡和聚焦系統(tǒng)直至待清洗工件;所述控制系統(tǒng)通過控制所述激光發(fā)生系統(tǒng)，檢測系統(tǒng)和3D掃描振鏡，實(shí)時(shí)動態(tài)調(diào)整激光束焦點(diǎn)位置并完成清洗工作。
[0006]進(jìn)一步地，還包括XY工作平臺，所述控制系統(tǒng)控制所述XY工作平臺工作，所述激光發(fā)生系統(tǒng)、光束整形系統(tǒng)、3D掃描振鏡安裝于所述XY工作平臺上。
[0007]進(jìn)一步地，所述光束整形系統(tǒng)還包括反射偏振單元，所述反射偏振單元包括平行放置的正交偏振鏡片或平行放置的偏振鏡片和反射鏡片。
[0008]更進(jìn)一步地，所述平行放置的正交偏振鏡片為2片或所述平行放置的偏振鏡片和反射鏡片各位I片。
[0009]進(jìn)一步地，所述聚焦系統(tǒng)包括變焦鏡組。
[0010]更進(jìn)一步地，所述變焦鏡組為變焦透鏡。
[0011]更進(jìn)一步地，所述變焦鏡組為移動鏡組，所述移動鏡組與電機(jī)相連，所述電機(jī)安裝于支架上，并由所述控制系統(tǒng)中控制運(yùn)動。
[0012]進(jìn)一步地，所述檢測系統(tǒng)為激光測距模塊，所述激光測距模塊發(fā)出測距光束，所述測距光束與所述激光發(fā)生系統(tǒng)發(fā)出的激光束同軸。
[0013]更進(jìn)一步地，所述激光測距模塊包括合束鏡，所述合束鏡鏡片兩面鍍對所述激光束增透膜，在合束鏡鏡片反射一面鍍所述測距光束的反射膜。
[0014]進(jìn)一步地，所述檢測系統(tǒng)為CCD可視模塊，所述CCD可視模塊與所述激光發(fā)生系統(tǒng)發(fā)出的激光束同軸設(shè)置或旁軸設(shè)置。
[0015]本發(fā)明第二個(gè)技術(shù)方案為:
一種大幅面激光清洗方法，包括以下幾個(gè)步驟:
1、將待清洗工件圖紙導(dǎo)入所述控制系統(tǒng)；
2、所述控制系統(tǒng)根據(jù)待清洗工件圖紙及所述XY工作平臺工作范圍自動分割成多個(gè)清洗部分；
3、控制系統(tǒng)控制所述XY工作平臺、所述激光發(fā)生系統(tǒng)，檢測系統(tǒng)和3D掃描振鏡，分區(qū)域進(jìn)行清洗，直至清洗工作完成。
[0016]本發(fā)明第三個(gè)技術(shù)方案為:
一種便攜式激光清洗設(shè)備，包括激光發(fā)生系統(tǒng)、光束整形系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)、3D掃描振鏡和聚焦系統(tǒng);所述激光發(fā)生系統(tǒng)發(fā)生激光束，所述光束整形系統(tǒng)設(shè)置于激光束光路上，所述聚焦系統(tǒng)為變焦透鏡并設(shè)置于所述3D掃描振鏡末端;所述激光束，由所述激光發(fā)生系統(tǒng)發(fā)出，依次通過所述光束整形系統(tǒng)、3D掃描振鏡和變焦透鏡直至待清洗工件;所述控制系統(tǒng)通過控制所述激光發(fā)生系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)和3D掃描振鏡，實(shí)時(shí)動態(tài)調(diào)整激光束焦點(diǎn)位置并完成清洗工作。
[0017]本發(fā)明技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn):
本發(fā)明采用了3D掃描振鏡系統(tǒng)，可以曲面物體或平面物體的高精度清洗，精度達(dá)到微米量級;采用XY工作平臺系統(tǒng)，也可以實(shí)現(xiàn)大幅面清洗作業(yè)。
【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明激光清洗設(shè)備的設(shè)計(jì)示意圖；
圖2a為本發(fā)明激光清洗設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2b為圖2a激光清洗設(shè)備A方向結(jié)構(gòu)視圖；
圖3為本發(fā)明激光清洗設(shè)備的光學(xué)部件結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4為本發(fā)明激光清洗設(shè)備的CCD可視模塊與激光束同軸設(shè)置結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5為本發(fā)明激光清洗設(shè)備的CCD可視模塊與激光束旁軸設(shè)置結(jié)構(gòu)示意圖；
圖6為作為示例的待清洗的異形物體形狀示意圖；
其中:
1、激光發(fā)生系統(tǒng);2、光束整形系統(tǒng);3、檢測系統(tǒng);4、控制系統(tǒng);5、3D掃描振鏡;6、聚焦系統(tǒng);7、工件;8、XY工作平臺；9、反射偏振單元;1、機(jī)械支撐架；11、CCD可視模塊;12、固定架；
13、同軸光學(xué)系統(tǒng)；14、CCD可視模塊固定架;15、45°反射鏡。
【具體實(shí)施方式】
[0019]激光清洗機(jī)的原理，利用聚焦在污染物表面的高能激光將污染物燒蝕氣化，而不傷到工件本體。如膠水、灰塵、油脂以及其他非金屬材料對激光吸收率較高，而工件本體對激光吸收較小，或者工件本體吸收激光但是本體相對于污染物較大，散熱較快，不傷及工件本體，而污染物被氣化。本發(fā)明提出利用高能激光器(既可以約Ιμπι，也可以是10.6μπι，更可以其他波長的激光器)進(jìn)行清洗的裝置。另外，可根據(jù)污染物及工件材料的不同更換不同波長激光器。金屬、一些塑料如PT、PC、PE等及紙張類物體可以用10.6μπι波長激光器，而有些物體可以用lym波長激光清洗，還有些特殊物質(zhì)可以用其他波長激光器。
[0020]下面結(jié)合附圖，通過實(shí)施例對本發(fā)明技術(shù)方案做進(jìn)一步說明。
[0021]如圖1、圖2a和圖2b所示，一種激光清洗設(shè)備，包括激光發(fā)生系統(tǒng)1、光束整形系統(tǒng)
2、檢測系統(tǒng)3、控制系統(tǒng)4、3D掃描振鏡5和聚焦系統(tǒng)6。
[0022]當(dāng)清洗工件面積大于300mmX 300mm，可以增加XY工作平臺8，此實(shí)施例中所述XY工作平臺8采用龍門式工作臺。所述3D掃描振鏡5設(shè)置于在所述龍門式工作臺上工作，增大清洗面積。
[0023]如圖3所示，所述激光發(fā)生系統(tǒng)I發(fā)生激光束，所述激光束依次通過所述光束整形系統(tǒng)2、檢測系統(tǒng)3、3D掃描振鏡5和聚焦系統(tǒng)6直至待清洗工件7。所述控制系統(tǒng)4通過控制所述激光發(fā)生系統(tǒng)I，檢測系統(tǒng)3和3D掃描振鏡5，實(shí)時(shí)調(diào)整激光束焦點(diǎn)位置并完成清洗工作。
[0024]所述光束整形系統(tǒng)2對激光光束進(jìn)行整形。所述光束整形系統(tǒng)2還包括正交偏振單元9，正交偏振單元9包括平行放置的2片偏振鏡片，防止工件反射的激光對光學(xué)器件造成損傷。
[0025]作為一種實(shí)施方式，所述檢測系統(tǒng)3可以選擇激光測距模塊，用于檢測當(dāng)前激光束焦點(diǎn)是否精確定位在被照射的工件表面，且誤差不超過光學(xué)聚焦系統(tǒng)的焦深大小。所述激光測距模塊發(fā)出測距光束，測距光束與所述激光發(fā)生系統(tǒng)I發(fā)出的激光束同軸，可直接測量當(dāng)前激光束照射的工件表面與所述聚焦系統(tǒng)6的距離，從而判斷是否處于焦點(diǎn)位置;若否，則調(diào)整激光束焦點(diǎn)位置使其精確定位于工件表面。所述激光測距模塊還包括合束鏡，所述合束鏡鏡片兩面鍍對所述激光束增透膜，在合束鏡鏡片反射一面鍍所述測距光束的反射膜。