基于圆楔形棱镜旋转的激光清洗头及使用方法技术

本发明专利技术公开了一种基于圆楔形棱镜旋转的激光清洗头及使用方法，所述的激光清洗头包括与光纤固定连接的壳体，设置在所述的壳体内的光束整形部件和至少受驱动绕光轴旋转的一个圆楔形棱镜，以及驱动所述的圆楔形棱镜的驱动组件，所述的光纤的出光点、光束整形部件及圆楔形棱镜同光轴设置。本发明专利技术的楔形棱镜旋转扫描的激光清洗头，减小系统尺寸，适应更大直径的光束，提高稳定性和抗干扰能力，降低驱动控制难度，同时本发明专利技术提供了独特的的清洗扫描路径，满足特殊扫描路径应用需求等方面，具有一定的实际意义。

Laser cleaning head based on rotation of circular wedge prism and its application

The invention discloses a laser cleaning head based on the rotation of a circular wedge prism and its use method. The laser cleaning head includes a shell fixed with an optical fiber, a beam shaping component arranged in the shell, a circular wedge prism at least driven to rotate around an optical axis, and a driving component for driving the circular wedge prism, a light source of the optical fiber and a light beam. Shaping parts and circular wedge prism coaxial setting. The wedge prism rotating scanning laser cleaning head of the invention reduces the size of the system, adapts to larger diameter beams, improves stability and anti-interference ability, and reduces the difficulty of driving control. At the same time, the invention provides a unique cleaning and scanning path to meet the application requirements of special scanning path, which has certain practical significance.

【技术实现步骤摘要】
基于圆楔形棱镜旋转的激光清洗头及使用方法
本专利技术属于激光清洗
，具体涉及一种基于圆楔形棱镜旋转的激光清洗头。
技术介绍
激光清洗是一种高效、绿色的清洗技术，相对于化学清洗及机械清洗有一定优势，其具有不需要任何化学试剂、无研磨、无应力、无耗材、对基材损伤小、清洁度高等优点。激光利用光纤传输引导，可清洗不易达到的部位，适用范围广泛，例如除锈、除漆、除泥污、晶片表面处理等。该技术已逐步应用于各领域。随着市场不断发展及应用的广泛性，越来越多的企业、工厂开始采用这种激光清洗技术来代替传统的清洗技术。激光清洗一般采用脉冲激光器产生脉冲激光，再由光纤传导至激光清洗执行装置，一般称为激光清洗头或者称为激光扫描枪，目前一般的激光清洗头采用准直镜、振镜和聚焦镜组成的系统，激光由光纤出射至准直镜，准直后的光束照射到振镜镜片上，通过镜片的往复振动使激光束摆动，再通过平面场镜汇聚成清洗线，将清洗工件放置清洗线上，移动扫过清洗表面即可完成清洗。准直后光束直径越大，聚焦后的清洗线越细，峰值的能量越高，清洗效果也越好。上述现有技术存在以下缺点；1、由于振镜镜片摆动至折返点时需要电机输出较大的能量，而光束直径越大需要的振镜镜片越大，也就意味着更大的电机才能驱动，因此造成激光清洗头尺寸和重量较大，增加了操作者或机械夹持设备的负担，影响清洗操作最小空间和最小直径管路的适用范围。2、振镜系统还存在抗干扰能力差、产生振动和发热等问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于圆楔形棱镜旋转的激光清洗头，采用两片圆楔形棱镜定速旋转，使光束发生偏折和位移，保持系统运转的能量相对较小，减小了驱动电机的尺寸，进而能够适应更大直径的光束，其入射光与出射光同轴的结构，减小了整套系统的空间尺寸。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种基于圆楔形棱镜旋转的激光清洗头，包括与光纤固定连接的壳体，设置在所述的壳体内的光束整形部件和至少受驱动绕光轴旋转的一个圆楔形棱镜，以及驱动所述的圆楔形棱镜的驱动组件，所述的光纤的出光点、光束整形部件及圆楔形棱镜同光轴设置。在上述技术方案中，所述的光束整形部件包括聚焦镜，所述的聚焦镜固定设置在所述的圆楔形棱镜与光纤的出光点间并同轴。在上述技术方案中，所述的光束整形部件包括准直镜和平面场镜，所述的圆楔形棱镜位于准直镜和平面场镜之间并同轴。在上述技术方案中，还包括对应与所述的圆楔形棱镜固定连接且外部通过轴承与所述的壳体连接的轮环，所述的驱动组件包括驱动电机，以及与所述的轮环齿轮传动或皮带传动的主动轮。在上述技术方案中，所述的驱动电机为防辐射电机，所述的轴承及传动机构的表面镀有二硫化钼。在上述技术方案中，所述的轮环内形成有台肩，所述的楔形棱镜通过压环匹配地嵌装在所述的轮环内。在上述技术方案中，所述的圆楔形棱镜为一个、两个或两个以上。在上述技术方案中，所述的圆楔形棱镜为两个或两个以上分别由对应的驱动组件单独驱动。在上述技术方案中，所述的壳体包括尾部与所述的光纤固定连接且其内固定有聚焦镜或准直镜的尾壳，以及与所述的圆楔形棱镜一一对应的并依次与所述的尾壳固定连接的镜壳，所述的镜壳包括用以定位所述的轴承的镜腔，以及用于定位主动轮的传动腔，所述的驱动电机设置在镜壳外部并与所述的主动轮传动连接。在上述技术方案中，包括多个与所述的圆楔形棱镜一一对应的镜壳，所述的镜壳前后设置并使得圆楔形棱镜同光轴，所述的传动腔交错设置以布局所述的驱动电机。一种所述的基于圆楔形棱镜旋转的激光清洗头的使用方法，包括以下步骤，1)激光束从光纤出口出射，经聚焦镜汇聚；2)激光束通过圆楔形棱镜，激光束汇聚于聚焦点，光束向棱镜较厚的边缘偏折；3)驱动组件转动圆楔形棱镜，激光束偏折方向随之改变，聚焦点随激光束偏折方向移动，轨迹形成清扫轨迹线；其中，当采用一片圆楔形棱镜旋转时，清扫轨迹线为固定直径的圆环，改变驱动组件转速则改变清扫扫描速度；当采用两片圆楔形棱镜同向旋转时，清扫轨迹线为直径可变的圆环，驱动组件同速旋转，改变两片棱镜较厚边缘的初始位置则改变清扫轨迹线圆环直径；驱动组件不同速旋转，清扫轨迹线圆环发生收缩扩张的变化；当采用两片圆楔形棱镜反向旋转时，驱动组件同速旋转且两片棱镜较厚边缘的初始位置一致，清扫轨迹线为直线；当驱动组件不同速或两片棱镜较厚边缘的初始位置一致，或采用多片圆楔形棱镜时，清扫轨迹线为“8”字型或其他预设复杂形状。本专利技术的优点和有益效果为：本专利技术的楔形棱镜旋转扫描的激光清洗头，减小系统尺寸，适应更大直径的光束，提高稳定性和抗干扰能力，降低驱动控制难度，同时本专利技术提供了独特的的清洗扫描路径，满足特殊扫描路径应用需求等方面，具有一定的实际意义，可以作为现有技术有效的补充方案。本专利技术尤其是采用不带芯片的防辐射电机，改进润滑方式以适应辐射环境的应用需要。附图说明图1是本专利技术聚焦镜方案中具有两个楔形棱镜的结构示意图。图2所示为图1所示的局部剖面结构示意图。图3所示图1所示的另一状态的局部剖面结构示意图图4所示为聚焦镜方案中具有单个楔形棱镜的激光清洗头的结构爆炸示意图。图5所示为图4所示的激光清洗头的局部剖面结构示意图。图6所示为本专利技术准直镜和平面场镜方案中具有一个楔形棱镜的激光清洗头的结构示意图。图7所示为本专利技术管道内壁激光清洗装置的准直镜和平面场镜方案中具有两个楔形棱镜的激光清洗头的结构示意图。对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据以上附图获得其他的相关附图。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面结合具体实施例进一步说明本专利技术的技术方案。实施例一本专利技术的基于圆楔形棱镜旋转的激光清洗头，包括与连接外部激光器的光纤1固定连接的壳体，设置在所述的壳体内的光束整形部件和至少受驱动绕光轴旋转的一个圆楔形棱镜4，以及驱动所述的圆楔形棱镜的驱动组件，所述的光纤的出光点、光束整形部件及圆楔形棱镜同光轴设置且对应间隔设置在预定长度内。其中，所述的圆楔形棱镜为一个、两个或两个以上，所述的圆楔形棱镜分别由对应的驱动组件5单独驱动。本专利技术通过与现有技术完全不同的无振镜方案，采用一片或多片圆楔形棱镜定速旋转，使光束发生偏折和位移，保持系统运转的能量相对较小，减小了整体结构的尺寸，进而能够适应更大直径的光束，其入射光与出射光同轴的结构，减小了整套系统的空间尺寸。与此同时，由于采用了定速旋转的方案，相对于往复运动的振镜系统，减少了驱动产生的发热，提高清洗头系统的稳定性和抗干扰能力，降低了电机驱动控制的难度，而且明通过不同的楔形棱镜组合和转动方案，提供了独特的清洗扫描路径。实施例二具体地，所述的光束聚焦部件包括聚焦镜31，所述的聚焦镜固定设置在所述的楔形棱镜部件与光纤的出光点间并同轴。即，所述的光纤1安装在壳体8末端，聚焦镜31安装在壳体8内，光纤1发出的光束2通过聚焦镜31汇聚至聚焦点6，光束2在经过一片或多片圆楔形棱镜4时发生偏折，由于驱动组件5驱动圆楔形棱镜4旋转，光束的偏折方向随之发生改变，最终聚焦点6移动的轨迹形成轨迹线7，轨迹线7既是清扫系统的清扫轨迹线。所述的光束整形组件还可采用准直镜31与平面场镜32组合的形式，所述的一片或多片圆楔形棱镜位于准直镜31与平面场镜32之间，激光光束由光纤射出后先经过准直镜本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于圆楔形棱镜旋转的激光清洗头，其特征在于：包括与光纤固定连接的壳体，设置在所述的壳体内的光束整形部件和至少受驱动绕光轴旋转的一个圆楔形棱镜，以及驱动所述的圆楔形棱镜的驱动组件，所述的光纤的出光点、光束整形部件及圆楔形棱镜同光轴设置。

【技术特征摘要】
1.一种基于圆楔形棱镜旋转的激光清洗头，其特征在于：包括与光纤固定连接的壳体，设置在所述的壳体内的光束整形部件和至少受驱动绕光轴旋转的一个圆楔形棱镜，以及驱动所述的圆楔形棱镜的驱动组件，所述的光纤的出光点、光束整形部件及圆楔形棱镜同光轴设置。2.根据权利要求1所述的一种基于圆楔形棱镜旋转的激光清洗头，其特征在于：所述的光束整形部件包括聚焦镜，所述的聚焦镜固定设置在所述的圆楔形棱镜与光纤的出光点间并同轴。3.根据权利要求1所述的一种基于圆楔形棱镜旋转的激光清洗头，其特征在于：所述的光束整形部件包括准直镜和平面场镜，所述的圆楔形棱镜位于准直镜和平面场镜之间并同轴。4.根据权利要求1所述的一种基于圆楔形棱镜旋转的激光清洗头，其特征在于：还包括对应与所述的圆楔形棱镜固定连接且外部通过轴承与所述的壳体连接的轮环，所述的驱动组件包括驱动电机，以及与所述的轮环齿轮传动或皮带传动的主动轮。5.根据权利要求4所述的一种基于圆楔形棱镜旋转的激光清洗头，其特征在于：所述的驱动电机为防辐射电机，所述的轴承及传动机构的表面镀有二硫化钼。6.根据权利要求4所述的一种基于圆楔形棱镜旋转的激光清洗头，其特征在于：所述的轮环内形成有台肩，所述的楔形棱镜通过压环匹配地嵌装在所述的轮环内。7.根据权利要求1-5任一项所述的一种基于圆楔形棱镜旋转的激光清洗头，其特征在于：所述的圆楔形棱镜为一个、两个或两个以上。8.根据权利要求1所述的一种基于圆楔形棱镜旋转的激光清洗头，其特征在于：所述的圆楔形棱镜为两个或两个以上分别由对应的驱动组件单独驱动。9.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁涛，王东，鲁继，胥和平，王峻松，
申请(专利权)人：华核天津新技术开发有限公司，
类型：发明
国别省市：天津,12