[发明专利]一种千瓦级大功率激光清洗设备

说明书

本发明公开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，包括电器柜、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，完成激光清洗，制冷单元完成激光器单元和清洗加工头单元的温度控制。本发明提出的一种千瓦级大功率激光清洗设备，采用高功率密度激光束照射工件表面，使表面的污物、锈斑或涂层发生瞬间蒸发或剥离，从而达到洁净化的工艺过程，提高清洗效率。

技术领域

本发明涉及表面清洗技术领域，尤其涉及一种千瓦级大功率激光清洗设备。

背景技术

现有工业清洗技术主要采用机械打磨、喷砂、高压水射流、化学剂、超声波等方法，但是这些方法都存在着一些问题，如机械打磨法和喷砂法均需要和工件进行直接接触，损伤基材；高压水射流法和化学剂法均需要消耗大量水资源，会产生污水、废液，对环境污染较为严重，而且清洗后的工件容易发生再次污染；超声波清洗法难以清除次微米级的污物颗粒，而且清洗后的工件不容易干燥。

激光清洗是近些年发展起来的新的清洗方式，激光清洗具有无研磨、非接触、无热效应和适用于各种材质的物体等清洗特点，正得到越来越广泛的应用和研究，但是现有的激光清洗设备存在这样那样的问题，有的设备因为功率不够，无法实现快速高效的清洗，有的设备结构复杂，操作繁琐、价格昂贵。

发明内容

本发明目的是为了解决现有技术存在的缺陷，提出一种千瓦级大功率激光清洗设备，采用高功率密度激光束照射工件表面，使表面的污物、锈斑或涂层发生瞬间蒸发或剥离，从而达到洁净化的工艺过程，提高清洗效率。

为实现上述目的，本发明技术方案如下：

一种千瓦级大功率激光清洗设备为可移动式设备，包括：电器柜、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，其中，控制单元完成对激光器单元、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，完成激光清洗，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。

其中，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。

进一步，所述激光清洗设备还包括电源系统，主要由供电单元、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。

进一步，准直器、扩束装置、聚焦镜组中所使用的都是合成石英玻璃透镜。

进一步，激光器单元采用多路脉冲激光合成方式，4路300W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。