本发明专利技术提出了一种基于光纤微结构的脉冲激光清洗与推进装置及其控制方法，将照相机与照明装置配合探测装置前方需清洗或推进的微小目标，将图像反馈至计算机测算出目标的距离与位置，通过计算机控制二维位移平台对锥形光纤锥头位置进行微调并使锥头目标中心处于同一水平线；根据所需的清洗或推进的效果对DFB蝶形激光器的输出功率进行配置，激光器输出的脉冲激光通过锥形光纤聚焦于水中的一个焦点，并产生等离子体冲击波而后形成脉动空泡，脉动空泡膨胀收缩对目标产生作用力，其空化作用可对目标进行清除从而达到清洗的目的，在此装置推进功能中，控制推进目标与推进装置的距离，改变不同的输出功率对目标进行不同程度的推进。进。进。
【技术实现步骤摘要】
一种基于光纤微结构的脉冲激光清洗与推进装置及其控制方法
[0001]本专利技术属于激光清洗推进
，具体地，涉及一种基于光纤微结构的脉冲激光清洗与推进装置及其控制方法。
技术介绍
[0002]在水环境中或海水中，有许多运行的设备包括精密仪器，纳米级芯片，微型元器件易受到微型颗粒污染物的损坏，或在水环境或带有一定腐蚀性的水环境下进行特殊材料的表面微打磨切削处理加工时，其表面留存的微型切削颗粒粘连于材料表面形成附着物，对于表面处理的效果产生较大影响，于后期在其表面进行纳米涂层涂覆后的局部粘结效果产生损害。所以对颗粒污染物的清洗十分必要。传统的清洗方法包括超声清洗和化学浸泡清洗都会对物品产生一定的损耗和破坏，人工打磨清洗方法效率较低，且无法有效去除微颗粒，清洗效果一般，随着清洗技术的发展，在水下使用激光清洗逐渐成熟，并且可以进行广泛的应用。
[0003]在水下使用激光诱导形成脉动空泡可以有效清洗微型颗粒污染物，并且可以做到不和仪器直接接触，从而保护仪器。传统脉冲激光使用透镜组聚焦在水下形成冲击波，但会产生一些清洗盲区，操作也较为复杂。
[0004]水下推进的方式多为化学爆破推进，产生污染与噪声较大，且难以控制推进力度，并易对推进目标造成损伤，逐渐转为利用脉冲激光进行目标推进，空气中聚焦激光难以改变聚焦位置，且经过水的损耗难以推进深处目标，所以设计锥形光纤作为水下推进装置减少激光损耗。
技术实现思路
[0005]本专利技术提出了一种基于光纤微结构的脉冲激光清洗与推进装置及其控制方法，能够有效的清除清洗传统激光器不易清洗的区域，提高了清洗的效率，并且对较小目标提供了一种无损伤且清洁的推进方式。
[0006]本专利技术通过以下技术方案实现：
[0007]一种基于光纤微结构的脉冲激光清洗与推进装置：
[0008]所述脉冲激光清洗及推进装置包括DFB蝶形激光器1、激光器插座2、防水挡板3、锥形光纤4、装置把手5、金属套管7、二维位移平台8、直角形金属管9和识别系统10；
[0009]所述DFB蝶形激光器1固定在激光器插座2上，所述DFB蝶形激光器1与激光器插座2通过防水挡板3与装置中的水环境隔离，防水挡板3的开孔位于其中心位置，并与DFB蝶形激光器1的输出端通过UV紫外胶固定封闭；
[0010]所述激光器1与锥形光纤4的输入端相连，锥形光纤4输出端在锥头部分由金属套管7进行保护和固定，
[0011]所述金属套管7与二维位移平台8通过直角形金属管9进行固定连接，
[0012]所述二维位移平台8固定在位移平台固定板13上，
[0013]所述装置把手5固定在装置外壳11上，
[0014]所述识别系统10包括照相机14与照明装置15。
[0015]进一步地，
[0016]所述脉冲激光清洗及推进装置还包括计算机6；
[0017]通过计算机6控制的二维位移平台8的移动，所述二维位移平台8的移动精度为10μm，
[0018]所述锥形光纤4能够在二维位移平台8所在平面进行上下左右的精准移动。
[0019]进一步地，
[0020]所述锥形光纤4为多模光纤，其未被金属套管7包裹的锥尖部分的长度为400
‑
600μm；
[0021]所述锥形光纤4的纤芯的直径为50μm，整体长度为400mm。
[0022]进一步地，
[0023]所述DFB蝶形激光器1波长为1550nm，脉宽在0.5
‑
10ns之间，重复频率为1
‑
10Hz，单脉冲能量范围为50
‑
1000mJ。
[0024]进一步地，
[0025]在所述所述识别系统10中还包括照相机14和照明装置15，所述照相机14位于照明装置15上方；
[0026]所述识别系统10由计算机6进行控制与成像反馈，对微小目标12的大小位置与激光器参数进行记录；
[0027]所述照相机14的分辨率为500万像素，用于对装置前方的微小目标12与液体环境进行探测识别；
[0028]所述照明装置15的照明范围大于照相机14的拍摄范围，所述识别系统10与二维位移平台8电源与控制装置集成于计算机6。
[0029]进一步地，
[0030]所述金属套管7和直角形金属管9的材质为防腐蚀不锈钢；
[0031]所述金属套管7与直角形金属管9之间为固定连接，以保证锥形光纤4位移时的稳定性。
[0032]进一步地，
[0033]所述装置外壳11采用防腐铝合金，通过装置把手5进行水下的移动，且装置把手5能够拆卸；
[0034]拆卸装置把手5后的脉冲激光清洗及推进装置能够嵌入水下机器人或潜艇。
[0035]一种基于光纤微结构的脉冲激光清洗与推进装置的控制方法：
[0036]所述控制方法具体包括以下步骤：
[0037]步骤一，通过计算机6操控识别系统10探测装置前方需清洗或推进的微小目标12；
[0038]将图像信息反馈至计算机6测算出微小目标12与锥形光纤4锥头的距离与偏离的位置，通过计算机6控制二维位移平台8对锥形光纤4的锥头位置进行微调并使锥尖和目标中心处于同一水平线；
[0039]步骤二，根据所需的清洗或推进的效果对DFB蝶形激光器1的输出功率进行配置，
激光器输出的脉冲激光通过锥形光纤4聚焦于水中的一个焦点，并产生等离子体冲击波而后形成脉动空泡；
[0040]脉动空泡膨胀收缩对微小目标12产生作用力，作用于微小目标12，通过改变不同的输出功率，以达到对目标的清洗或推进的效果；
[0041]步骤三，通过照相机14进行实时的观测，检验清洗的程度以及推进的进度，视野范围内无目标时，完成范围内的清洗或推进后，移动装置继续检测；
[0042]步骤四，重复步骤一至步骤三直至清除所有目标达到完全清洗的状态或将目标推进至指定位置。
[0043]一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述方法的步骤。
[0044]一种计算机可读存储介质，用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时实现上述方法的步骤。
[0045]本专利技术有益效果
[0046]本专利技术通过锥形光纤中的脉冲激光聚焦水下产生脉动空泡，防止激光对待清洗器件的烧蚀，保证了水下激光清洗的优势的同时，增大了可清洗的区域，避免了清洗盲区，同时整个装置不会对激光器发出的激光进行损耗，推进效率较高，在表面清洗和水下推进领域有着潜在的应用价值。
[0047]同时对一些微小的元器件或是装置需要进行无损伤清洁的推进时，本专利技术所采用的激光推进相比点火推进、传统物理推进方式推进程度更易掌控。
附图说明
[0048]图1为本专利技术基于光纤微结构的脉冲激光清洗及推进装置正视图；
[0049]图2为本专利技术基于光纤微结构的脉冲激光清洗及推进装置侧视图；本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于光纤微结构的脉冲激光清洗与推进装置，其特征在于：所述脉冲激光清洗及推进装置包括DFB蝶形激光器(1)、激光器插座(2)、防水挡板(3)、锥形光纤(4)、装置把手(5)、金属套管(7)、二维位移平台(8)、直角形金属管(9)和识别系统(10)；所述DFB蝶形激光器(1)固定在激光器插座(2)上，所述DFB蝶形激光器(1)与激光器插座(2)通过防水挡板(3)与装置中的水环境隔离，防水挡板(3)的开孔位于其中心位置，并与DFB蝶形激光器(1)的输出端通过UV紫外胶固定封闭；所述激光器(1)与锥形光纤(4)的输入端相连，锥形光纤(4)输出端在锥头部分由金属套管(7)进行保护和固定，所述金属套管(7)与二维位移平台(8)通过直角形金属管(9)进行固定连接，所述二维位移平台(8)固定在位移平台固定板(13)上，所述装置把手(5)固定在装置外壳(11)上，所述识别系统(10)包括照相机(14)与照明装置(15)。2.根据权利要求1所述脉冲激光清洗及推进装置，其特征在于：所述脉冲激光清洗及推进装置还包括计算机(6)；通过计算机(6)控制的二维位移平台(8)的移动，所述二维位移平台(8)的移动精度为10μm，所述锥形光纤(4)能够在二维位移平台(8)所在平面进行上下左右的移动。3.根据权利要求2所述脉冲激光清洗及推进装置，其特征在于：所述锥形光纤(4)整体均匀覆盖一层薄橡胶；所述锥形光纤(4)为多模光纤，其未被金属套管(7)包裹的锥尖部分的长度为400
‑
600μm；所述锥形光纤(4)的纤芯的直径为50μm，整体长度为400mm。4.根据权利要求3所述脉冲激光清洗及推进装置，其特征在于：所述DFB蝶形激光器(1)波长为1550nm，脉宽在0.5
‑
10ns之间，重复频率为1
‑
10Hz，单脉冲能量范围为50
‑
1000mJ。5.根据权利要求4所述脉冲激光清洗及推进装置，其特征在于：在所述识别系统(10)中包括照相机(14)和照明装置(15)，所述照相机(14)位于照明装置(15)上方；所述识别系统(10)由计算机(6)进行控制与成像反馈，并对微小目标(12)的...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙旦临，杨凤丽，
申请(专利权)人：常州特丽特光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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