【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种倾斜出光扫描焦点圆弧分布的激光旋转清洗头及清洗方法，属于激光清洗领域。
技术介绍
1、金属材料表面出现锈斑、腐蚀、油渍等污染物斑点，通常有三种清洗方式，分别为化学清洗、机械清洗和激光清洗。化学清洗需要用到化学药剂，而随着人们对环保和安全意识的日益加强，我国对工业环境保护的要求也越来越高，在达到环保要求的情况下，工业生产清洗中可以使用的化学药品种类越来越少。机械清洗的方法，是采用接触式的清洗，对被清洗物表面有机械作用，容易损伤被清洗物的表层，也容易产生二次污染，并且接触式清洗产生的金属粉尘容易被工人吸入，影响工人的身体健康。而激光清洗不需要任何化学试剂、无研磨、无应力、无耗材，具有无研磨、非接触、损伤极小、高效、绿色等特点，适于各种材质物体表面清洗，是最可靠、最有效的金属清洗方式，已逐步应用于各领域。现有清洗头多是垂直于物体表面出光，难以清洗有台阶或者有角度的圆弧根部。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种倾斜出光扫描焦点圆弧分布的激光旋转清洗头及清洗方法，结构简单，方便控制，实现了360°无死角清洗，可斜向45°出光，扫描焦点是弧面，能够清洗圆柱工件根部圆弧焊接位置。
2、为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案如下：
3、一种倾斜出光扫描焦点圆弧分布的激光旋转清洗头，包括支撑架、振镜、中空马达、激光器、旋转反射装置和反射镜座；
4、振镜和中空马达相对安装在支撑架两侧，振镜的进光口上设有光纤接口，激光器的输出头连接在光纤接
5、旋转反射装置按在中空马达上、并在中空马达的驱动下旋转，旋转反射装置外侧底部中央设有定位指示灯,能无限角度高速旋转，将环形的焊缝高速清洗干净，做到普通清洗头无法完成的360°旋转清洗；
6、反射镜座安装在旋转反射装置侧壁上、随着旋转反射装置的旋转而旋转；
7、旋转反射装置内安装有第一反射镜，反射镜座内沿光路传播方向依次设有第二反射镜、聚焦镜和保护窗镜片；激光器发出的激光依次经过振镜、第一反射镜和第二反射镜后，再经聚焦镜聚焦，最后从保护窗镜片穿出、且呈倾斜角度照射到工件要清洗部位上。
8、针对不同的清洗表面，通过调整第二反射镜的角度，实现出光方向的调整。
9、本申请通过中空旋转电机、单透镜聚焦和反射结构的设计，实现了扫描焦点的圆弧分布，能保证激光垂直于焊接凝固物，且焦点贴合匹配弧形的焊接凝固物。
10、上述支撑架上及旋转反射装置的侧面均是设有透光孔的，以确保激光器发出的激光依次经过振镜、第一反射镜和第二反射镜后，再经聚焦镜聚焦，最后能从保护窗镜片呈倾斜角度照射到工件要清洗部位上。
11、本申请工件，也即需要激光清洗的物件。倾斜角为与出射光与工件轴向的夹角。
12、作为其中一种具体的实现方案，第一反射镜和第二反射镜均呈45°设置，且第一反射镜的反射面和第二反射镜的反射面相向设置，激光器发出的激光依次经过振镜、第一反射镜和第二反射镜后，再经聚焦镜聚焦，最后从保护窗镜片呈45°倾斜角度照射到工件要清洗部位上。45°斜照射能有效利用圆弧分布的焦点进行清洗。且45°倾斜角的适用范围广，可实现有台阶或者有角度的圆弧根部清洗。
13、上述45°为激光传播方向与工件轴向(通常是竖直方向)的夹角。本申请激光呈45°斜照射到工件要清洗部位上，扫描焦点是弧面，能够清洗圆柱工件根部圆弧焊接位置，且能无限角度高速旋转，将环形的焊缝高速清洗干净，做到普通清洗头无法完成的360°圆弧根部旋转清洗。
14、常见的光纤接口有qbh接口、qd接口，还有qcs、rk接口等，可使用不同的接口来适应不同激光器。
15、作为其中一种具体的实现方案，上述清洗头，还包括振镜转接板，支撑架包括横向安装板，横向安装板的上表面两端设有竖直、且相对设置的侧板，侧板和横向安装板之间设有加强筋；振镜通过振镜转接板安装在横向安装板的上表面。使用时，倾斜出光扫描焦点圆弧分布的激光旋转清洗头利用侧板安装在现场的支柱上即可。
16、为了方便清洗，支柱为7字形支架，7字形支架底部安装在地面上，7字形支架的顶部端部连接侧板。
17、上述中空马达为dd中空马达。dd含义为直接驱动；定位指示灯为红外指示灯。
18、上述反射镜座上设有调节聚焦镜片焦点位置的调节环。旋转调节环即可实现聚焦镜片焦点位置的调节，具体的结构，参照现有焦距调节环，本申请对此没有特别改进，因此，不再赘述。
19、为了提高聚焦效果，聚焦镜为单片聚焦镜，聚焦镜入射面为凸面，出射面为平面，聚焦镜的中心厚度为12.7mm，凸面的曲率半径为77.30±0.01mm，聚焦镜的口径为74～76mm。利用单透镜在像面产生的场曲特性，扫描焦点呈圆弧分布，焦点与弧形的焊接凝固物贴合匹配，使激光能量集中到圆柱工件凹面上实现更好的清洗效果。
20、上述聚焦镜所用材料为nbk-7，口径为75mm，焦距f为150mm；聚焦镜上镀有650-1050nm的增透膜。
21、上述保护窗镜片、第一反射镜和第二反射镜所用材料均为jgs1。
22、上述倾斜出光扫描焦点圆弧分布的激光旋转清洗头的清洗方法为：平移待清洗工件使得工件的中心位置与定位指示灯红光指示同心，调整工件高度使工件待清洗表面和激光的焦点重叠，可开低功率激光观察出光状态是否为激光焦点位置(亦可通过调整聚焦镜位置来调整焦点位置)。启动中空马达的电机(中空马达上设有驱动电机为常识)，配合激光器的红光指示和振镜电机的转动(激光器能发出两种光，一种红光指示，一种激光，红光指示与激光路径完全一致，红光指示是为了确定清洗位置的)，观察红光圆(由激光器上的红光指示形成)转动一圈的行程是否符合清洗范围。确定完工件位置即可通过plc设置激光功率、振镜扫描速度和激光器频率脉宽。启动中空马达，中空马达驱动旋转反射装置和反射镜座旋转，延时之后激光器即刻出光，电机转动一圈后激光先关闭，延时之后电机停止，完成360°无死角清洗。
23、本申请plc的设置及控制均采用现有技术，为现有成熟技术，本申请对此没有特别改进，因此不再赘述。
24、可配制移动式机柜，移动式机柜集成了激光器、激光器电源、激光清洗控制卡、触控显示屏、交流接触器、直驱中空马达驱动器、延时继电器、风扇、开关电源等部件，具体采用现有常规设计即可。
25、本专利技术未提及的技术均参照现有技术。
26、本专利技术倾斜出光扫描焦点圆弧分布的激光旋转清洗头，具有如下有益效果：
27、1、360°无死角清洗，可用于焊前清洗去油污等和焊后清洗去黑灰等，清洗后表面清洁度达因笔检测满足38以上；
28、2、大口径聚焦镜片、中空旋转电机旋转清洗，通光孔径大，通光孔径为镜片直径(口径)的90％以上；
29、3、采用单片聚焦镜，利用单透镜的场曲特性使焦点面呈弧面，能很好地匹配清洗圆柱工件根部的凹弧面焊接位置；
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【技术保护点】
1.一种倾斜出光扫描焦点圆弧分布的激光旋转清洗头，其特征在于：包括支撑架、振镜、中空马达、激光器、旋转反射装置和反射镜座；
2.如权利要求1所述的倾斜出光扫描焦点圆弧分布的激光旋转清洗头，其特征在于：第一反射镜和第二反射镜均呈45°设置，且第一反射镜的反射面和第二反射镜的反射面相向设置，激光器发出的激光依次经过振镜、第一反射镜和第二反射镜后，再经聚焦镜聚焦，最后从保护窗镜片呈45°倾斜角度照射到工件要清洗部位上。
3.如权利要求1或2所述的倾斜出光扫描焦点圆弧分布的激光旋转清洗头，其特征在于：还包括振镜转接板，支撑架包括横向安装板，横向安装板的上表面两端设有竖直、且相对设置的侧板，侧板和横向安装板之间设有加强筋；振镜通过振镜转接板安装在横向安装板的上表面。
4.如权利要求3所述的倾斜出光扫描焦点圆弧分布的激光旋转清洗头，其特征在于：还包括7字形支架，7字形支架底部安装在地面上，7字形支架的顶部端部连接侧板。
5.如权利要求1或2所述的倾斜出光扫描焦点圆弧分布的激光旋转清洗头，其特征在于：中空马达为DD中空马达；定位指示灯为红光指示灯
6.如权利要求1或2所述的倾斜出光扫描焦点圆弧分布的激光旋转清洗头，其特征在于：反射镜座上设有调节聚焦镜片焦点位置的调节环。
7.如权利要求1或2所述的倾斜出光扫描焦点圆弧分布的激光旋转清洗头，其特征在于：聚焦镜为单片聚焦镜，聚焦镜入射面为凸面，出射面为平面，聚焦镜的中心厚度为12.7±0.01mm，凸面的曲率半径为77.30±0.01mm。
8.如权利要求7所述的倾斜出光扫描焦点圆弧分布的激光旋转清洗头，其特征在于：聚焦镜所用材料为NBK-7，口径为75mm，焦距F为150mm；聚焦镜上镀有厚度为650-1050nm的增透膜。
9.如权利要求1或2所述的倾斜出光扫描焦点圆弧分布的激光旋转清洗头，其特征在于：保护窗镜片、第一反射镜和第二反射镜所用材料均为JGS1。
10.一种激光旋转清洗方法，利用权利要求1-8任意一项所述的倾斜出光扫描焦点圆弧分布的激光旋转清洗头清洗，其特征在于：平移待清洗工件使得待清洗工件的中心位置与定位指示灯同心，调整工件高度和/或调整聚焦镜的焦点位置使工件待清洗表面和激光的焦点重叠，启动中空马达，中空马达驱动旋转反射装置和反射镜座旋转，完成360°无死角清洗。
...【技术特征摘要】
1.一种倾斜出光扫描焦点圆弧分布的激光旋转清洗头，其特征在于：包括支撑架、振镜、中空马达、激光器、旋转反射装置和反射镜座；
2.如权利要求1所述的倾斜出光扫描焦点圆弧分布的激光旋转清洗头，其特征在于：第一反射镜和第二反射镜均呈45°设置，且第一反射镜的反射面和第二反射镜的反射面相向设置，激光器发出的激光依次经过振镜、第一反射镜和第二反射镜后，再经聚焦镜聚焦，最后从保护窗镜片呈45°倾斜角度照射到工件要清洗部位上。
3.如权利要求1或2所述的倾斜出光扫描焦点圆弧分布的激光旋转清洗头，其特征在于：还包括振镜转接板，支撑架包括横向安装板，横向安装板的上表面两端设有竖直、且相对设置的侧板，侧板和横向安装板之间设有加强筋；振镜通过振镜转接板安装在横向安装板的上表面。
4.如权利要求3所述的倾斜出光扫描焦点圆弧分布的激光旋转清洗头，其特征在于：还包括7字形支架，7字形支架底部安装在地面上，7字形支架的顶部端部连接侧板。
5.如权利要求1或2所述的倾斜出光扫描焦点圆弧分布的激光旋转清洗头，其特征在于：中空马达为dd中空马达；定位指示灯为红光指示灯。
6.如权利要求1或...
【专利技术属性】
技术研发人员：傅金猛，谢玉春，朱敏，王国力，吴玉堂，
申请(专利权)人：南京波长光电科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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