CN115591864A - 激光清洗系统和激光清洗方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种激光清洗系统和激光清洗方法，激光清洗系统包括：包括激光器、激光清洗头、监测组件以及控制器；激光清洗头包括依次对应设置的准直器、反射镜、振镜组件以及场镜，准直器与激光器通过光纤连接；监测组件包括光电转换器，光电转换器与场镜对应设置，光电转换器、反射镜和振镜组件设置在场镜的同一侧；控制器分别与激光器和光电转换器通信连接。本申请的控制器通过确定回返光的强度和激光器产生的信号光的强度的比值，以根据该比值确定是否控制激光器停止出光，从而实现对回返光进行实时的监测，避免其损害激光清洗系统。

Description

激光清洗系统和激光清洗方法

技术领域

本申请涉及激光清洗技术领域，尤其涉及一种激光清洗系统和激光清洗方法。

背景技术

当待清洗物体的表面上附着有微米级的污染颗粒时，这些颗粒往往粘得很紧，常规的清洗办法不能够将其去除，而用采用激光辐射物体表面来进行清洗则非常有效。由于激光对物体的表面是无接触清洗，对精密工件或其精细部位清洗十分安全，可以确保其精度，因此所以激光清洗在清洗行业中独具优势。

然而，当清洗对象为高反光材料时，容易产生回返光，回返光将导致激光清洗头甚至激光器的烧毁。在相关技术中，存在对回返光的存在监测不及时或者不可靠的问题，可能造成激光清洗头或者激光器的烧毁，因此，相关技术存在缺陷，有待改进与发展。

发明内容

本申请提供一种激光清洗系统和激光清洗方法，旨在实时且可靠地监测激光清洗系统中的回返光，避免回返光对激光清洗系统造成损害。

为了达到上述目的，本申请提供一种激光清洗系统，包括激光器、激光清洗头、监测组件以及控制器；所述激光清洗头包括依次对应设置的准直器、反射镜、振镜组件以及场镜，所述准直器与所述激光器通过光纤连接；所述监测组件包括光电转换器，所述光电转换器与所述场镜对应设置，所述光电转换器、所述反射镜和所述振镜组件设置在所述场镜的同一侧；所述控制器分别与所述激光器和所述光电转换器通信连接；其中，所述控制器用于控制所述激光器产生信号光，所述信号光依次经由所述准直器、所述反射镜、所述振镜组件以及所述场镜作用后向外输出；所述光电转换器用于接收由部分所述信号光在向外输出后，被反射回所述激光清洗头中而形成的回返光，并测得对应的监测信号，以将所述监测信号传输到所述控制器；所述控制器根据所述监测信号和所述激光器的设置参数分别确定所述回返光和所述激光器产生的所述信号光的强度，并确定所述回返光的强度和所述激光器产生的所述信号光的强度的比值，以根据所述比值确定是否控制所述激光器停止出光。

其中，所述监测组件还包括信号衰减器，所述信号衰减器设置在所述光电转换器与所述振镜组件之间，用于在所述回返光被所述光电转换器接收前，衰减所述回返光的强度。

其中，所述信号衰减器为遮光陶瓷。

其中，所述遮光陶瓷的透光率的范围为1％～50％。

其中，当所述比值大于或者等于预设阈值时，所述控制器控制所述激光器停止出光；当所述比值小于所述预设阈值时，所述控制器控制所述激光器继续出光。

其中，所述预设阈值为0.05％。

其中，所述振镜组件包括振镜和电机，所述振镜固定在所述电机上，所述电机与所述控制器通信连接，所述控制器还用于控制所述电机转动，以使所述振镜相对于所述反射镜发生摆动。

其中，所述振镜摆动的角度范围为32.5°～57.5°。

其中，所述光电转换器为测光二极管。

本申请还提供一种激光清洗方法，应用于如上述所述的激光清洗系统中，所述激光清洗方法包括：控制激光器产生信号光，并依次利用激光清洗头中的准直器、反射镜、振镜组件以及场镜对所述信号光作用后向外输出，以清洗待清洗物体的表面；获取光电转换器测得的监测信号，根据所述监测信号确定回返光的强度，所述回返光由部分所述信号光在向外输出后被反射回所述激光清洗头中而形成；根据所述监测信号和所述激光器的设置参数分别确定所述回返光的强度和所述激光器产生的所述信号光的强度，并确定所述回返光的强度和所述激光器产生的所述信号光的强度的比值；根据所述比值确定是否控制所述激光器停止出光。

本申请的有益效果为：由于本实施例中，根据激光器的设置参数即可确定激光器产生的信号光的强度，从而不需要额外测量确定激光器产生的信号光的强度，减少了测量次数，并且根据光电转换器测得的监测信号可以实时反馈回返光的强度，以根据回返光和激光器产生的信号光的强度之间的比值实时控制激光器是否停止出光，从而不需要区分开信号光和回返光的条件下，对回返光进行实时监测，避免损害激光清洗系统。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对根据本申请而成的各实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例提供的一种激光清洗系统的结构示意框图；

图2是本申请实施例提供的一种激光清洗头与监测组件的装配示意图；

图3是本申请实施例提供的激光清洗头的壳体与准直器的装配示意图；

图4是本申请实施例提供的一种监测组件的结构示意图；

图5是本申请实施例提供的另一种监测组件的结构示意图；

图6是本申请实施例提供的一种激光清洗方法的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本申请的不同结构。为了简化本申请的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本申请。此外，本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本申请提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

请参阅图1，图1是本申请实施例提供的一种激光清洗系统的结构示意框图，如图1所示，该激光清洗系统10包括激光器12、激光清洗头13、监测组件14以及控制器11。在该激光清洗系统10中，该控制器11分别与激光器12、激光清洗头13和监测组件14通信连接。该控制器11用于控制激光器12产生信号光，具体地，该激光器12的设置参数可以上传到该控制器11中，使得该控制器11可以按照该设置参数控制激光器12产生一定强度的信号光，也即该控制器11根据该设置参数可以直接确定激光器12产生的信号光的强度P₁。

请参阅图2，图2是本申请实施例提供的一种激光清洗头与监测组件的装配示意图，如图2所示，激光清洗头13具体包括依次对应设置的准直器131、反射镜132、振镜组件133以及场镜134。该准直器131与激光器12(图2中未示出)通过光纤连接，激光器12所产生的信号光通过光纤传输到该准直器131中，该准直器131用于将信号光准直后引入到激光清洗头13内。请参阅图3，图3是本申请实施例提供的激光清洗头的壳体与准直器的装配示意图，如图3所示，该激光清洗头13还包括壳体135，该准直器131安装在该壳体135的外表面上，该壳体135的内部还设置有光学腔体(图3中未示意出)，该反射镜132、振镜组件133、场镜134以及监测组件14均设置在该光学腔体中。

其中，当信号光被引入到该光学腔体后，信号光在依次经过反射镜132和振镜组件133的反射作用后，入射到场镜134中，再经过场镜134聚焦后输出到待清洗物体的表面。具体地，振镜组件133包括振镜1331和电机1332，该振镜1331固定在电机1332上，该电机1332与控制器11通信连接，该控制器11还用于控制电机1332转动，以使振镜1331相对于反射镜132发生摆动。通过使得振镜1331相对于反射镜132发生摆动，使得向外输出的信号光可以按照一定的清洗路径对待清洗物体的表面进行清洗，例如，可以使得向外输出的信号光按照同心圆、螺旋线等路径对待清洗物体的表面进行清洗，从而可以根据需要设计相应的清洗策略。可选地，振镜摆动的角度范围为32.5°～57.5°。

请参阅图4，图4是本申请实施例提供的一种监测组件的结构示意图，如图4所示，该监测组件14包括光电转换器141。其中，光电转换器141为测光二极管。请继续参阅图3，如图3所示，该监测组件14也设置在光学腔体中，且光电转换器141与场镜134对应设置，光电转换器141、反射镜132和振镜组件133设置在场镜134的同一侧。该监测组件14还与该反射镜132、振镜组件133以及场镜134之间所形成的光路相互避让，以避免该监测组件14影响激光器12产生的信号光的出光。其中，当部分信号光在向外输出后，由于待清洗物体的表面的反射率较高，会被反射回到激光清洗头中而形成回返光。由于光电转换器141与场镜134对应设置，使得回返光在经过场镜134后会入射到光电转换器141中，光电转换器141根据接收到的回返光测得对应的监测信号，也即将光信号转换电信号，以将监测信号传输到控制器11。控制器11根据监测信号可以确定回返光的强度P₂，具体地，该控制器11中存储有信号对照表，该信号对照表包括监测信号的信号强度与回返光的强度P₂之间的对应关系，例如，监测信号的电流值与回返光的强度(功率)之间的对应关系，当测得对应的监测信号后，根据该信号对照表即可确定回返光的强度P₂。

在根据监测信号和激光器的设置参数分别确定回返光的强度P₂和激光器12产生的信号光的强度P₁后，即可确定回返光的强度和激光器12产生的信号光的强度的比值Q＝P₂/P₁，以根据该比值确定是否控制激光器12停止出光。具体地，当该比值Q大于或者等于预设阈值时，控制器控制激光器12停止出光；当比值Q小于预设阈值时，控制器控制激光器12继续出光。可选地，该预设阈值可以根据实际需要进行设置，例如可根据激光器12的设置参数和激光清洗头13内部的器件的耐受参数而确定，在本实施例中，该预设阈值可以为0.05％。

其中，该光电转换器141的数量可以为一个或者多个，当该光电转换器141的数量为多个时，可以根据多个光电转换器141所测得的监测信号的平均值来确定回返光的强度，从而减少相应的误差并提高对回返光监测的准确率。

请参阅图5，图5是本申请实施例提供的另一种监测组件的结构示意图，如图5所示，在一种实施例中，监测组件14还包括信号衰减器143。在激光清洗头的光学腔体中，信号衰减器143设置在光电转换器141与振镜组件133之间，用于在回返光被光电转换器141接收前，衰减回返光的强度。通过衰减回返光的强度，可以在一定程度上对光电转换器141形成保护，避免回返光的强度过大时，直接对光电转换器141造成损害，影响其监测功能。同时，通过衰减回返光的强度，还能自动过滤掉强度较弱的回返光，而较弱的回返光不能对激光器12和激光清洗头13造成损害，因此，还可以避免控制器11去确定较弱的回返光的强度，在一定程度上提高控制器11的工作效率。

具体地，该信号衰减器143为遮光陶瓷。可选地，遮光陶瓷的透光率的范围为1％～50％。该遮光陶瓷的透光率优选为10％。具体地，该信号衰减器143粘接固定在该光电转换器141上，该信号衰减器143的数量与该光电转换器141的数量对应设置。例如，通过胶水将该遮光陶瓷粘接固定在该发光二极管上，且该遮光陶瓷与该发光二极管的数量均为2个。

在本申请实施例提供激光清洗系统10中，根据监测信号和激光器12的设置参数分别确定回返光和激光器12产生的信号光的强度，并确定回返光的强度和激光器12产生的信号光的强度的比值，以根据比值确定是否控制激光器停止出光。由于本实施例中，根据激光器12的设置参数即可确定激光器12产生的信号光的强度，从而不需要额外测量确定激光器12产生的信号光的强度，减少了测量次数，提高了测量效率，并且根据光电转换器测得的监测信号可以实时反馈回返光的强度，以根据回返光和激光器产生的信号光的强度之间的比值实时控制激光器是否停止出光，从而不需要区分开信号光和回返光的条件下，对回返光进行实时监测，避免损害激光清洗系统。

请参阅图6，本申请还提供一种激光清洗方法的流程示意图，应用于如上述的激光清洗系统10中，激光清洗方法包括：

步骤S601:控制激光器产生信号光，并依次利用激光清洗头中的准直器、反射镜、振镜组件以及场镜对信号光作用后向外输出，以清洗待清洗物体的表面；

步骤S602:获取光电转换器测得的监测信号，根据监测信号确定回返光的强度，回返光由部分信号光在向外输出后被反射回激光清洗头中而形成；

步骤S603:根据监测信号和激光器的设置参数分别确定回返光的强度和激光器产生的信号光的强度，并确定回返光的强度和激光器产生的信号光的强度的比值；

步骤S604:根据该比值确定是否控制激光器停止出光。

在本申请实施例提供的激光清洗方法中，根据所述监测信号和所述激光器的设置参数分别确定所述回返光和所述激光器产生的所述信号光的强度，并确定所述回返光的强度和所述激光器产生的所述信号光的强度的比值，以根据所述比值确定是否控制所述激光器停止出光。由于本实施例中，根据激光器12的设置参数即可确定激光器12产生的信号光的强度，从而不需要额外测量确定激光器12产生的信号光的强度，减少了测量次数，提高了测量效率，并且根据光电转换器141测得的监测信号可以实时反馈回返光的强度，以根据回返光和激光器12产生的信号光的强度之间的比值实时控制激光器12是否停止出光，从而不需要区分开信号光和回返光的条件下，对回返光进行实时监测，避免损害激光清洗系统10。

以上对本申请实施例所提供的激光清洗系统和激光清洗方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。并且，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种激光清洗系统，其特征在于，包括激光器、激光清洗头、监测组件以及控制器；

所述激光清洗头包括依次对应设置的准直器、反射镜、振镜组件以及场镜，所述准直器与所述激光器通过光纤连接；

所述监测组件包括光电转换器，所述光电转换器与所述场镜对应设置，所述光电转换器、所述反射镜和所述振镜组件设置在所述场镜的同一侧；所述控制器分别与所述激光器和所述光电转换器通信连接；

其中，所述控制器用于控制所述激光器产生信号光，所述信号光依次经由所述准直器、所述反射镜、所述振镜组件以及所述场镜作用后向外输出；所述光电转换器用于接收由部分所述信号光在向外输出后，被反射回所述激光清洗头中而形成的回返光，并测得对应的监测信号，以将所述监测信号传输到所述控制器；所述控制器根据所述监测信号和所述激光器的设置参数分别确定所述回返光和所述激光器产生的所述信号光的强度，并确定所述回返光的强度和所述激光器产生的所述信号光的强度的比值，以根据所述比值确定是否控制所述激光器停止出光。

2.根据权利要求1所述的激光清洗系统，其特征在于，所述监测组件还包括信号衰减器，所述信号衰减器设置在所述光电转换器与所述振镜组件之间，用于在所述回返光被所述光电转换器接收前，衰减所述回返光的强度。

3.根据权利要求2所述的激光清洗系统，其特征在于，所述信号衰减器为遮光陶瓷。

4.根据权利要求3所述的激光清洗系统，其特征在于，所述遮光陶瓷的透光率的范围为1％～50％。

5.根据权利要求1所述的激光清洗系统，其特征在于，当所述比值大于或者等于预设阈值时，所述控制器控制所述激光器停止出光；当所述比值小于所述预设阈值时，所述控制器控制所述激光器继续出光。

6.根据权利要求5所述的激光清洗系统，其特征在于，所述预设阈值为0.05％。

7.根据权利要求1所述的激光清洗系统，其特征在于，所述振镜组件包括振镜和电机，所述振镜固定在所述电机上，所述电机与所述控制器通信连接，所述控制器还用于控制所述电机转动，以使所述振镜相对于所述反射镜发生摆动。

8.根据权利要求7所述的激光清洗系统，其特征在于，所述振镜摆动的角度范围为32.5°～57.5°。

9.根据权利要求1所述的激光清洗系统，其特征在于，所述光电转换器为测光二极管。

10.一种激光清洗方法，其特征在于，应用于如权利要求1至9中任一项所述的激光清洗系统中，所述激光清洗方法包括：

控制激光器产生信号光，并依次利用激光清洗头中的准直器、反射镜、振镜组件以及场镜对所述信号光作用后向外输出，以清洗待清洗物体的表面；

获取光电转换器测得的监测信号，根据所述监测信号确定回返光的强度，所述回返光由部分所述信号光在向外输出后被反射回所述激光清洗头中而形成；

根据所述监测信号和所述激光器的设置参数分别确定所述回返光的强度和所述激光器产生的所述信号光的强度，并确定所述回返光的强度和所述激光器产生的所述信号光的强度的比值；

根据所述比值确定是否控制所述激光器停止出光。

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