[发明专利]一种折叠光路手持式自适应激光清洗装置

说明书

本发明提供了一种折叠光路手持式自适应激光清洗装置，包括升降对焦组件、激光测距传感器、振镜扫描系统、升降导向电驱组件和激光器‑折叠光路系统；所述振镜扫描系统用于将入射的激光束聚焦于工件表面，并使激光束按设定轨迹在工件表面扫描运动；在振镜扫描系统的激光束出射端下方设置有升降对焦组件，在振镜扫描系统的侧面安装有激光测距传感器，激光器‑折叠光路系统内置激光器，其输出端与振镜扫描系统的激光束入射端固定连接，使得激光器‑折叠光路系统的输出激光束成为振镜扫描系统的入射激光束；升降导向电驱组件设置在激光器‑折叠光路系统的底部下方。本发明将激光器与激光清洗加工头合二为一，能够有效提高清洗加工精度、质量和效率。

技术领域

本发明属于激光清洗领域，具体涉及一种折叠光路手持式自适应激光清洗装置。

背景技术

清洗是针对材料表面的污物、锈斑或涂层，利用化学或物理原理使其发生瞬间蒸发或剥离，即达到清除对象表面附着物或表面涂层，获得清洁的材料表面。

目前国内外的表面清洗技术主要有化学清洗和物理清洗两类。化学清洗主要是利用化学反应去除污物中的主要化学成分，由于清洗不彻底及清洗时排放大量酸、盐等，既污染环境又腐蚀设备，所以应用的范围较小。相比之下，物理清洗方法是在污垢处施加物理作用(如热、搅拌摩擦、研磨、压力等)使其脱落，主要有以下几种方法：

1)干冰清洗：将干冰颗粒作为喷射介质用于清理各种顽固的油脂及混合附着物。研究表明，干冰清洗应用于从金属物质上清除非金属污垢时效果最为明显，因此大量用于清洗精密零件和模具的有机残留物或污染物，不足之处在于对顽固的金属氧化物则难以清洗彻底。

2)气体爆破清洗：一般以惰性气体或氮气作为工作介质，当储存在密闭容器内的压缩气体被突然释放时，压缩气体将通过气体排放口向外快速流动同时气体体积发生膨胀，产生的震动和冲击波可以把附着在材料表面的污染物震落，随压缩气体一起离开材料表面。气体爆破清洗对于各类油墨、油漆和涂料等顽固污渍表现出良好的性能，波音、空客等著名航空制造公司以及美国空军均在使用气体爆破法清洗技术为飞机脱漆，但是其不足之处在于耗材成本较高、清洗深度有限，存在微观残留及机械应力变形等问题。

3)高压水射流清洗：具有很大穿透能力的高速水射流，通过冲蚀、切割、崩裂、剥离等原理来清除各类管道、冷换设备、容器、反应釜、反应塔等设备及材料表面上的高聚物、水垢、沉积物等。在各种清洗作业中，水射流清洗技术较之其它方式因具有明显的成本低、速度快、质量高(洗净率达99％以上)等诸多优点而受到青睐。一些重要工业部门，如石油石化企业、制糖业、火力发电厂等，已推广应用了高压水射流清洗技术，并取得了显著成效。但是，高压水射流清洗的重要不足在于会产生大量污染、有毒废水，以及也存在微观残留及机械应力变形等问题。

4)超声波清洗：利用超声波在介质中传播时产生的穿透性和空化冲击波来实现除油、防锈和磷化等，配合化学试剂调节溶液的酸碱度，具有清洁度高、清洗速度快的特点。超声波清洗技术的不足之处在于受限于清洗池设备尺寸，一般只适用于小型零部件的车间内清洗，难以做到大型零件的在线清洗，并且同样会产生大量污染、有毒废水。

激光清洗是近年来兴起的一种新型绿色环保表面清洗技术。它通过无机械接触的方式，使激光直接作用在污染物/氧化层上，使污染物直接发生气化、烧蚀、光分解，最终实现精确可控的表面污染物/氧化层薄层去除，具有清洗质量高、无耗材、效率高且不产生污染废水的突出优点。激光清洗不需使用任何化学药剂和清洗液，清洗下来的废料基本上都是固体粉末，体积小、易于存放、可回收，可以轻易解决化学清洗带来的环境污染问题；激光可以通过光纤传输，与机器手和机器人相配合，方便地实现远距离操作，能清洗传统方法不易达到的部位，这在一些危险的场所使用可以确保人员的安全；激光清洗能够清除各种材料表面的各种类型的污染物，达到常规清洗无法达到的清洁度。而且还可以在不损伤材料表面的情况下有选择性地清洗材料表面的污染物。目前，激光清洗已经成功应用于碳钢表面除锈、青铜类/石质类文物除污、飞机表面除漆、橡胶模具表面除残留物、印刷电路板清洗等众多领域。