基于光纖激光器的激光清洗設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種激光清洗設(shè)備，尤其是指一種基于光纖激光器的激光清洗設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]在生產(chǎn)生活中，各種設(shè)備和產(chǎn)品在生產(chǎn)或使用過程中都會(huì)在表面形成或者粘著一些有害污染物，日積月累會(huì)嚴(yán)重影響其表面美觀和性能穩(wěn)定。因此，必須采用一些物理、化學(xué)等手段來去除這些污染物，使得物品達(dá)到已定的潔凈度和其他各項(xiàng)性能指標(biāo)。
[0003]目前，最常用的清洗手段有手工/機(jī)械摩擦法、化學(xué)清洗、高壓水射流清洗、噴丸清洗和超聲波清洗等。手工/機(jī)械摩擦法存在費(fèi)時(shí)費(fèi)力、容易損傷基底、工作環(huán)境差等缺點(diǎn)；化學(xué)清洗法比較便宜，但是存在清洗選擇性強(qiáng)、化學(xué)藥劑的回收和排放處理很難、二次污染嚴(yán)重等問題；高壓水射流清洗法存在穩(wěn)定性較差、操作/監(jiān)測(cè)難、消耗大量水資源、噪音很大等難題；噴丸清洗法噴射的磨料需要回收，存在成本較高、勞動(dòng)強(qiáng)度大、對(duì)操作者危害大等缺點(diǎn)；超聲波清洗法的清洗物件尺寸受限，還存在清洗劑更換/處理不便、成本高、二次污染等問題。
[0004]隨著激光技術(shù)的廣泛應(yīng)用和發(fā)展，新穎的激光清洗技術(shù)也被開發(fā)出來。它利用高功率密度激光束照射待清洗物件的表面，致使表面上的污物、涂層或氧化層發(fā)生瞬間蒸發(fā)、破裂或者剝離，并脫離物件表面。激光清洗技術(shù)被認(rèn)為是一種最可靠、最有效的“綠色”清洗解決方案。與傳統(tǒng)清洗工藝相比，激光清洗具有清洗潔凈度和效率高(激光脈沖能量和頻率高)、不損傷基底(無研磨和無熱效應(yīng))、操作/監(jiān)測(cè)方便(激光方向性好，能量和頻率可調(diào)節(jié))、運(yùn)行/維護(hù)成本低(設(shè)備穩(wěn)定性好和純電力消耗)、易于在線清洗(非接觸式和定位準(zhǔn))、無二次污染(光能將以熱能形式消散)等特點(diǎn)。此外，激光清洗可以解決一些采用傳統(tǒng)清洗方式很難解決的問題，比如，半導(dǎo)體工業(yè)中去除亞微米顆粒污物?？傮w上來講，激光清洗技術(shù)已基本克服傳統(tǒng)清洗工藝的各項(xiàng)缺點(diǎn)。
[0005]目前開發(fā)的激光清洗設(shè)備以固體激光器和振鏡掃描頭為核心。其中，高功率固體激光器價(jià)格昂貴，致使清洗設(shè)備價(jià)格偏高，成本高，廣大的中低端市場(chǎng)推廣很難；激光器發(fā)熱量大，需要水冷系統(tǒng)，導(dǎo)致清洗設(shè)備尺寸偏大，應(yīng)用場(chǎng)地受限；振鏡掃描頭的掃描速度很難提高和尺寸也很難縮小，導(dǎo)致無法進(jìn)一步提高清洗效率和不易清洗小物件內(nèi)表面?？梢?，以固體激光器和振鏡掃描頭為核心的激光清洗設(shè)備受到很多技術(shù)和市場(chǎng)應(yīng)用限制，阻礙了潛力巨大的激光清洗技術(shù)的推廣應(yīng)用。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]為了解決現(xiàn)有激光清洗設(shè)備成本高且清洗效率低的問題，本實(shí)用新型提出了一種基于光纖激光器的激光清洗設(shè)備。
[0007]本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是:一種基于光纖激光器的激光清洗設(shè)備，包括光纖激光器模塊、多面鏡掃描模塊、中央控制模塊、制冷模塊和供電模塊，所述的供電模塊分別與光纖激光器模塊、多面鏡掃描模塊、中央控制模塊、制冷模塊電連接，所述光纖激光器模塊、多面鏡掃描模塊、制冷模塊分別與中央控制模塊電連接，光纖激光器模塊與多面鏡掃描模塊之間通過光纖連接，光纖激光器模塊產(chǎn)生的激光束通過光纖傳送至多面鏡掃描模塊。
[0008]本實(shí)用新型提出了一個(gè)性能優(yōu)越、功能完備的激光清洗設(shè)備，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，如汽車、船舶、飛機(jī)的除漆，各類鋼鐵結(jié)構(gòu)的除漆除銹，各種金屬的除氧化層，模具、精密零件、石材的清洗等。使用本實(shí)用新型進(jìn)行清洗去污，清洗潔凈度和效率高、不損傷基底、操作/監(jiān)測(cè)方便、運(yùn)行/維護(hù)成本低、易于在線清洗、無二次污染等。
[0009]作為優(yōu)選，所述的光纖激光器模塊包含種子激光源、多級(jí)主控振蕩器的功率放大器及光纖輸出頭，多級(jí)主控振蕩器的功率放大器的輸入端與種子激光源連接，多級(jí)主控振蕩器的功率放大器的輸入端與光纖輸出頭連接。本實(shí)用新型首次采用高功率的光纖激光器作為激光清洗設(shè)備的激光光源，可以提供滿足各種清洗需求的脈沖峰值功率密度。與傳統(tǒng)固體激光器相比，此光纖激光器模塊有更低的價(jià)格、更高的光電轉(zhuǎn)換效率、更低的發(fā)熱量、更高的脈沖重復(fù)頻率和更小的尺寸等，使得成本更低、更加節(jié)能、清洗效率更高等。尺寸較小的激光器使得激光清洗設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊，易于做成手提式或肩背式，應(yīng)用場(chǎng)地將不受限制。
[0010]作為優(yōu)選，所述多級(jí)主控振蕩器的功率放大器由依次連接的若干個(gè)功率放大子單元構(gòu)成，所述的功率放大子單元包括若干個(gè)半導(dǎo)體泵浦源、光纖耦合器和雙包層摻雜光纖，所述光纖耦合器的一端與若干個(gè)半導(dǎo)體泵浦源連接，所述光纖耦合器的一端與雙包層摻雜光纖連接。
[0011]作為優(yōu)選，所述多面鏡掃描模塊包括光束整形系統(tǒng)、反射鏡、多面鏡、電機(jī)和條狀柱面反射鏡，所述的多面鏡與電機(jī)連接，光束整形系統(tǒng)、反射鏡、多面鏡和條狀柱面反射鏡依次設(shè)置形成激光束的光路。光纖激光器模塊輸出的激光束入射到光束整形系統(tǒng)，激光束被準(zhǔn)直、擴(kuò)束和會(huì)聚，再經(jīng)多面鏡反射面的反射后入射至條狀柱面反射鏡；激光束再經(jīng)條狀柱面反射鏡反射后入射至清洗對(duì)象表面；多面鏡由高速的電機(jī)帶動(dòng)進(jìn)行高速旋轉(zhuǎn)，以此來實(shí)現(xiàn)清洗對(duì)象表面上的激光光斑的快速掃描。采用高速的多面鏡掃描模塊，與傳統(tǒng)掃描振鏡相比，有的更加高的掃描速度、更高的穩(wěn)定性和更低的價(jià)格，從而使清洗效率更高、維護(hù)周期更長(zhǎng)和成本更低。
[0012]作為優(yōu)選，所述中央控制模塊包含控制器、觸控顯示單元、溫度監(jiān)測(cè)器和反射光監(jiān)測(cè)器，所述的觸控顯示單元、溫度監(jiān)測(cè)器和反射光監(jiān)測(cè)器分別與控制器電連接。中央控制模塊將存儲(chǔ)清洗常規(guī)污物的參數(shù)設(shè)置供操作人員直接選擇；為了清洗其他污物，提供激光脈沖能量和寬度的調(diào)節(jié)；中央控制模塊還連接了溫度監(jiān)測(cè)器來調(diào)控制冷模塊，保證設(shè)備正常穩(wěn)定的運(yùn)行；連接反射光監(jiān)測(cè)器來判斷是否要自動(dòng)鎖定激光器，以防止損傷基底和誤傷相關(guān)人員。
[0013]所述反射光監(jiān)測(cè)器監(jiān)測(cè)進(jìn)入掃描口的反射光，并將數(shù)值傳送至所述數(shù)據(jù)處理單元。數(shù)據(jù)處理單元根據(jù)反射光特性對(duì)所述高功率光纖激光器模塊進(jìn)行鎖定控制，以防止損傷基底和誤傷相關(guān)人員。
[0014]作為優(yōu)選，所述制冷模塊為風(fēng)冷系統(tǒng)。控制器根據(jù)溫度數(shù)據(jù)對(duì)風(fēng)冷系統(tǒng)進(jìn)行開關(guān)控制和風(fēng)速調(diào)節(jié)。尺寸較小的風(fēng)冷系統(tǒng)使得激光清洗設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊，易于做成手提式或肩背式，應(yīng)用場(chǎng)地將不受限制。
[0015]本實(shí)用新型的有益效果是:清洗潔凈度和效率高，不損傷基底，操作和監(jiān)測(cè)方便，運(yùn)行及維護(hù)成本低，易于在線清洗，無二次污染。
【附圖說明】
[0016]圖1為本實(shí)用新型的一種結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2為光纖激光器模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖3為多面鏡掃描模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖4為中央控制模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖中，光纖激光器模塊1、多面鏡掃描模塊2、中央控制模塊3、制冷模塊4、激光束5、清洗對(duì)象6、種子激光源11、多級(jí)主控振蕩器的功率放大器12、光纖輸出頭13、半導(dǎo)體泵浦源121、光纖耦合器122、雙包層摻雜光纖123、光束整形系統(tǒng)21、多面鏡22、電機(jī)23、條狀柱面反射鏡24、反射鏡25、觸控顯示單