应用于金具端子表面激光清洗的激光清洗加工头及方法技术

一种应用于金具端子表面激光清洗的激光清洗加工头及方法，包括光纤接头、准直组件、电动位移台、反射镜组件、二维振镜模组和聚焦镜组件；光纤接头用于与输出光纤连接锁紧，光纤接头与准直组件连接，准直组件与反射镜组件连接，反射镜组件与二维振镜模组连接，二维振镜模组上设有聚焦镜组件；准直组件用于使输出光纤输送的激光光束进行扩束和准直，保证激光光束直径与聚焦镜组件直径匹配；电动位移台安装在准直组件上。本发明专利技术激光清洗加工头的准直光学镜组可沿轴向前后一定范围移动，使经过准直镜组后的光束呈现发散或收敛状态，最终改变聚焦光斑的大小和焦深，满足多样化清洗工艺需求。求。求。

【技术实现步骤摘要】
应用于金具端子表面激光清洗的激光清洗加工头及方法


[0001]本专利技术属于激光清洗加工
，特别涉及一种应用于金具端子表面激光清洗的激光清洗加工头及方法。

技术介绍

[0002]大电流的金具端子（金具端子一般为紫铜材质，价格低、导电及导热性好）是大型水轮发电机电气回路中重要的导电部件,主要用于连通在两段封闭母线导体之间，由于在使用中受空气硫化影响，金具端子的导电触面一旦被硫化污染长时间附着后会显著增加发热量，严重会导致金具端子发热变形，大大降低了其使用寿命，严重的会引起停机，造成电量损失。而现有的清洗方式无论是人工打磨或是干冰清洗都无法实现带电作业，需要机组停机断电才能进行清洗作业，且清洗后需要收集清扫作业区域周边的粘附残余物，存在效率低下、污染严重等缺点。因此亟需一种非接触式、环保高效的清洗方式解决带电清洗大电流金具端子表面硫化污染的难题，同时具备能在清洗完表面硫化污染后金具端子导电触面表面后可生成更致密的钝化膜提高抗硫化污染的能力。针对上述问题，很多企业正在开发了激光清洗设备，现阶段缺少可控的激光清洗加工头。

技术实现思路

[0003]鉴于
技术介绍
所存在的技术问题，本专利技术所提供的应用于金具端子表面激光清洗的激光清洗加工头及方法，激光清洗加工头的准直光学镜组可沿轴向前后一定范围移动，使经过准直镜组后的光束呈现发散或收敛状态，最终改变聚焦光斑的大小和焦深，满足多样化清洗工艺需求。为了解决上述技术问题，本专利技术采取了如下技术方案来实现：一种应用于金具端子表面激光清洗的激光清洗加工头，包括光纤接头、准直组件、电动位移台、反射镜组件、二维振镜模组和聚焦镜组件；光纤接头用于与输出光纤连接锁紧，光纤接头与准直组件连接，准直组件与反射镜组件连接，反射镜组件与二维振镜模组连接，二维振镜模组上设有聚焦镜组件；准直组件用于使输出光纤输送的激光光束进行扩束和准直，保证激光光束直径与聚焦镜组件直径匹配；电动位移台安装在准直组件上。
[0004]优选的方案中，所述的准直组件包括准直光学镜组；反射镜组件包括反射镜片；二维振镜模组包括X轴振镜和Y轴振镜；聚焦镜组件包括聚焦光学镜组；输出光纤输送的激光光束依次经过准直光学镜组、反射镜片、X轴振镜、Y轴振镜、聚焦光学镜组后到达金具端子表面进行清洗；电动位移台用于驱动准直光学镜组移动。
[0005]电动位移台可选用电动推杆。本专利技术中的其它直线模组均可采用电动推杆结构。
[0006]优选的方案中，所述的激光清洗加工头用于安装在三轴运动机构上，三轴运动机构包括三轴运动机构X轴模组、三轴运动机构Y轴模组和三轴运动机构Z轴模组；激光清洗加
工头安装在三轴运动机构X轴模组上。
[0007]优选的方案中，所述的X轴振镜由平面X方向的带电机动态偏转控制，Y轴振镜由Y方向的带电机动态偏转控制，X轴振镜和Y轴振镜构成了二维偏转振镜。
[0008]激光发生器输出激光依次经由所述光纤接头、所述准直光学镜组、所述扫描镜模块、所述聚焦光学镜组后输出辐照到待清洗工件表面形成聚焦光斑，同步由所述电气控制系统控制所述扫描镜模块的偏转扫描角度实现聚焦光斑极快速移动扫描
‑
填充形成设定形状的填充图形，实现所选区域的清洗除污。所述准直光学镜组可以通过所述电动位移台带动沿轴向在一定范围内移动，使经过所述准直光学镜组后的光束呈现发散或收敛状态，实现改变焦距长短、聚焦光斑直径大小和焦深的效果，满足多样化清洗工艺需求。聚焦光学镜组为限定激光扫描场区域的透镜组，所述聚焦光学镜组模块由一片或多片光学聚焦镜片构成，其镜组结构和材料包括但不限于透射聚焦式的熔融石英镀膜光学镜。其准直焦距可根据实际加工需求选择，准直焦距选择范围在40mm
‑
150mm。准直光学镜组移动距离可根据实际加工需求选择，所述准直光学镜组移动距离选择范围在
±
15mm。
[0009]优选地，所述的应用于金具端子表面激光清洗的激光清洗加工头的清洗方法，包括以下步骤：S1：进行清洗前的设备组装：将激光清洗加工头安装在三轴运动机构的三轴运动机构X轴模组上，光纤接头通过输出光纤连接激光发生器，激光发生器与电气控制系统电连接，电气控制系统与激光清洗加工头和三轴运动机构电连接；S2：操作三轴运动机构，将激光清洗加工头的激光光束聚焦点位于工件表面
±
1mm以内；S3：启动激光清洗加工头的二维振镜模组，采用X
‑
Y空间法线方向交错结构排列；调节X
‑
Y扫描幅度至金具端子合适清洗范围；S4：通过控制三轴运动机构X轴模组、三轴运动机构Y轴模组和三轴运动机构Z轴模组的位置，将金具端子的清洗区域预运行数次；若在运行过程中发生报警请立即停止运动，解除报警后再运行，并在运行过程中时刻注意模组顺滑运动，不得出现卡顿状况；S5：启动激光发生器发射指示红光，按照步骤S3方法，启动激光清洗加工头的二维振镜模组调节X
‑
Y扫描幅度直至指示红光覆盖金具端子合适清洗范围，再次按照步骤S4方法进行试运行，确保指示红光在试运行过程中能完全覆盖住金具端子的清洗区域，不得出现遗漏和超出金具端子的清洗区域； S6：启动激光发生器发射激光，运行步骤S5的过程，同时通过电气控制系统调整激光发生器的激光功率、脉冲宽度、重复频率参数进行手动清洗验证，观察金具端子表面硫化污染清洗是否合格，若不合格则通过电动位移台调整准直光学镜组前后移动一定位置，改变清洗区域能量分布，再次进行区域清洗验证，直到合格为止；S7：金具端子清洗合格后再次运行步骤S5的清洗工作流程和步骤S6的清洗流程，对金具端子清洗区域进行完整清洗。
[0010]本专利技术可达到以下有益效果：1、激光清洗加工头的准直光学镜组可沿轴向前后一定范围移动，使经过准直镜组后的光束呈现发散或收敛状态，最终改变聚焦光斑的大小和焦深，满足多样化清洗工艺需求。采用三轴运动机构，可以实现高精度空间直线插补运动和圆弧插补运动，满足大电流金
具端子激光清洗工艺需要的运动要求。
[0011]2、通过配运动机构和电气控制系统实现金具端子表面硫化污染带电清除的同时利用激光的热积累达到清洗区域不同程度的返热钝化效果，生成更致密的钝化膜层，实现了无接触带电清洗的同时提高了金具端子表面抗硫化污染的能力。
附图说明
[0012]下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明：图1为本专利技术激光清洗加工头示意图；图2为本专利技术激光清洗加工头内双轴振镜光路示意图;图3为本专利技术激光清洗加工头光路示意图；图4为本专利技术直线模组三维示意图；图5为本专利技术激光清洗加工头应用于激光带电清洗装置上的系统图图一；图6为本专利技术激光清洗加工头应用于激光带电清洗装置上的系统图图二。
[0013]图中：1
‑
输出光纤；2
‑
激光清洗加工头；3
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三轴运动机构；4
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激光发生器；5
‑
冷水机；6
‑
电气控制系统；7
‑
激光发生器冷却本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种应用于金具端子表面激光清洗的激光清洗加工头，其特征在于：包括光纤接头（13）、准直组件（14）、电动位移台（15）、反射镜组件（16）、二维振镜模组（17）和聚焦镜组件（18）；光纤接头（13）用于与输出光纤（1）连接锁紧，光纤接头（13）与准直组件（14）连接，准直组件（14）与反射镜组件（16）连接，反射镜组件（16）与二维振镜模组（17）连接，二维振镜模组（17）上设有聚焦镜组件（18）；准直组件（14）用于使输出光纤（1）输送的激光光束进行扩束和准直，保证激光光束直径与聚焦镜组件（18）直径匹配；电动位移台（15）安装在准直组件（14）上。2.根据权利要求1所述的应用于金具端子表面激光清洗的激光清洗加工头，其特征在于：准直组件（14）包括准直光学镜组（21）；反射镜组件（16）包括反射镜片（22）；二维振镜模组（17）包括X轴振镜（19）和Y轴振镜（20）；聚焦镜组件（18）包括聚焦光学镜组（23）；输出光纤（1）输送的激光光束依次经过准直光学镜组（21）、反射镜片（22）、X轴振镜（19）、Y轴振镜（20）、聚焦光学镜组（23）后到达金具端子表面进行清洗；电动位移台（15）用于驱动准直光学镜组（21）移动。3.根据权利要求2所述的应用于金具端子表面激光清洗的激光清洗加工头，其特征在于：激光清洗加工头用于安装在三轴运动机构（3）上，三轴运动机构（3）包括三轴运动机构X轴模组（24）、三轴运动机构Y轴模组（25）和三轴运动机构Z轴模组（26）；激光清洗加工头安装在三轴运动机构X轴模组（24）上。4.根据权利要求3所述的应用于金具端子表面激光清洗的激光清洗加工头，其特征在于：X轴振镜（19）由平面X方向的带电机动态偏转控制，Y轴振镜（20）由Y方向的带电机动态偏转控制，X轴振镜（19）和Y轴振镜（20）构成了二维偏转振镜。5.根据权利要求1
‑
4中任意一项所述的应用于金具端子表面激光清洗的...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹崇梓，朱君，李万峰，许梦浩，刘代强，
申请(专利权)人：中国长江电力股份有限公司，
类型：发明
国别省市：