[发明专利]一种千瓦级大功率激光清洗设备

权利要求书

1.一种千瓦级大功率激光清洗设备，所述设备为可移动式设备，其特征在于：包括：电器柜体、控制单元、激光器单元、制冷单元、清洗加工头单元和清扫净化单元，所述控制单元用于完成对激光器单元、制冷单元、清洗加工头单元和清扫净化单元的控制，激光器单元采用多路脉冲激光合成方式，用于实现千瓦级大功率激光输出，清洗加工头单元包括准直扫描聚焦系统和清洗头，实现激光清洗，制冷单元完成激光器单元和清洗加工头单元的温度控制；所述激光器单元与清洗加工头单元连接，制冷单元分别与激光器单元和清洗加工头单元相连接，清扫净化单元设置在清洗加工头单元上。

2.根据权利要求1所述的一种千瓦级大功率激光清洗设备，其特征在于，所述准直扫描聚焦系统包括准直组件和扫描聚焦组件，准直组件包含一个准直器和一个扩束装置，扫描聚焦组件包含二维扫描振镜和聚焦镜组；千瓦级大功率激光经过能量传输光纤输出的发散光束，通过准直器后，变为近平行光束，再通过扩束装置，将近平行光束束腰半径扩大并进一步优化，取得更高质量的平行光束，扩束装置输出的平行光束进入二维扫描振镜和聚焦镜组，最终实现平面扫描输出，以线光斑形式实现激光清洗。

3.如权利要求1所述的一种千瓦级大功率激光清洗设备，其特征在于：还包括电源系统，由供电单元、驱动单元、电控单元和机头控制电路组成；供电单元将电网或发电机提供的三相AC220V电源通过整流模块变换为600V直流高压，输出给驱动单元；驱动单元将输入的直流高压变换为可调的直流电流输出给激光器，具备负载开路、短路保护功能，同时还负责把实际的输出电流、电压、状态参数上传到电控单元，对激光器进行监测和控制；电控单元控制电源系统的自检，完成各路激光器驱动源启动和停止，监测各路激光器及制冷状态，采集电压、电流、温度、湿度、激光功率状态参数，向上位机传送；机头控制电路完成激光功率监测、温度、湿度检测，并将监测数据通过串口传送给电控单元。

4.如权利要求2所述的一种千瓦级大功率激光清洗设备，其特征在于：准直器、扩束装置、聚焦镜组中所使用的均为合成石英玻璃透镜。

5.如权利要求1所述的一种千瓦级大功率激光清洗设备，其特征在于：激光器单元由4路300W的脉冲光纤激光器通过纤芯激光合束器后形成单纤输出，输出功率大于1kW；所述的脉冲光纤激光器包括光纤种子源、光纤预放大器、光纤放大器；光纤种子源采用光纤耦合输出激光二极管作为泵浦源，指示光和泵浦光均通过一个(2+1)×1的光纤合束器耦合进入双包层增益光纤，输出峰值功率大于1kW，脉宽小于85ns；光纤预放大器采用光纤耦合输出激光二极管作为泵浦源，增益光纤为30μm/250μm大模场双包层光纤，其输出峰值功率大于20kW，脉宽小于90n；光纤预放大器输出的信号光和光纤放大器的泵浦光通过一个(6+1)×1光纤合束器耦合进入增益光纤，泵浦源为3个中心波长在915 nm的激光二极管。

6.如权利要求2所述的一种千瓦级大功率激光清洗设备，其特征在于：扩束装置出口设置了限制光阑孔径，光阑孔径小于透镜输出光斑直径，有效保证准直光的输出光斑直径是一个恒定值。

7.如权利要求2所述的一种千瓦级大功率激光清洗设备，其特征在于：聚焦镜组将准直组件输出的平行光束在工作区域内聚焦为点光斑，采用两组聚焦镜组，焦距分别为300mm和400mm；所述清洗头采用两轴高速扫描振镜，将激光反射到工件表面，形成线光斑，对工件进行清洗加工，同时配备了激光窗口气帘保护、同轴指示光。

8.如权利要求1所述的一种千瓦级大功率激光清洗设备，其特征在于：制冷单元采用开放式水路的水冷方式进行散热，采用分组的方式安装，组内的LD采用正负极首尾相接的方式串联连接，配备有低温水及常温水两组冷却水，常温水和低温水的水温自动控制在±0.2℃以内，兼具补水功能。