[发明专利]一种基于同步并行加工的激光清洗装置及方法

说明书

本发明公开了一种基于同步并行加工的激光清洗装置及方法，将高功率激光器发出的一束激光束通过分束单元分成多束低功率激光束辐照在待清洗工件表面不同位置实现同步并行激光清洗，该装置包括激光光源，用于提供一束激光束；分束单元，用于将激光器发出的一束激光束分成多束能量可调的激光束；扫描单元以及聚焦镜组，其数量由激光束数目决定。本发明能够有效地提高激光清洗的效率以及可靠性，使得激光清洗的应用更加广泛，更容易实现，自动化程度更高。

技术领域

本发明涉及激光清洗技术，尤其涉及一种基于同步并行加工的激光清洗装置及方法。

背景技术

传统清洗工业有各种各样的清洗方式，多是利用化学药剂和机械方法进行清洗。在我国环境保护法规要求越来越严格，人们环保安全意识日益增强的今天，工业生产清洗中可以使用的化学药品种类将变得越来越少。如何寻找更清洁，且不具损伤性的清洗方式是我们不得不考虑的问题。

激光清洗是利用激光高能量、集中性高的特点照射被加工的工件，使得基体表面附着物(污垢、氧化皮、锈斑、有机涂层等)吸收激光能量后，以熔化、气化挥发、瞬间受热膨胀并被蒸气带动脱离基体表面，从而达到净化基体表面目的。

激光清洗具有高效、快捷、成本低，对基体的热负荷和机械负荷小，不损伤基体，不需用水或溶剂，且废物易于收集，对环境无污染、安全可靠，不损害操作人员健康等优点，适应范围广，可清除锈斑、氧化皮、污垢和各种不同厚度、不同成分的涂层，清洗过程易于实现自动化、实现远距离遥控操作，可用于大规模的激光清洗工作。

虽然激光清洗的应用越来越多，但激光清洗相比酸洗、喷砂、干冰清洗、超声波等传统方法仍存在效率相对较低，价格相对较高等问题，这些都成为制约激光清洗技术发展的因素，阻碍激光清洗设备更加广泛的应用。

发明内容

发明目的：针对以上问题，本发明提出一种基于同步并行加工的激光清洗装置及方法，能够有效提高激光清洗效率。

技术方案：为实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案是：一种基于同步并行加工的激光清洗装置，包括激光发射单元、偏振转化装置、扩束镜、光束整形装置、若干反射镜、分束单元、多套扫描单元和控制单元；激光发射单元提供激光束，偏振转化装置将激光发射单元发出的线偏振光转化为圆偏振光或椭圆偏正光，经扩束镜后照射到光束整形装置，光束整形装置将激光发射单元发出的高斯光束整形为平顶光束，经反射镜后照射到分束单元，分束单元将一束高功率激光束分成多束低功率激光束；低功率激光束经反射镜后照射到扫描单元；扫描单元包括振镜和场镜，低功率激光束依次通过振镜和场镜后聚焦至待清洗工件表面；控制单元，控制激光发射单元的开关，控制运动平台带动工件运动，及控制振镜完成激光扫描清洗作业。

进一步地，所述偏振转化装置为四分之一波片。

进一步地，所述分束单元为一组能量分光平片和一片全反射片，或一组能量分光棱镜和一片全反射片。

进一步地，所述振镜为PZT扫描振镜，所述场镜为F-theta镜。

进一步地，所述扩束镜为一片扩束镜，或一组固定倍数的扩束镜，或一组倍数可调的扩束镜。

一种基于同步并行加工的激光清洗方法，包括步骤：

(1)通过控制单元远程设置激光发射单元，并控制激光发射单元开光；

(2)激光发射单元发出的初始激光束经过偏振转化装置转换为圆偏振光或椭圆偏振光；

(3)然后激光束经扩束镜，扩展其直径并减小其发散角；

(4)该激光束经光束整形装置，由高斯光束整形为平顶光束；

(5)该激光束经反射镜后照射到分束单元，分束单元将一束高功率激光束分成多束低功率激光束；