一種金屬表面污物激光清洗系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種金屬表面污物激光清洗系統(tǒng)及方法。該金屬表面污物激光清洗系統(tǒng)包括計算機控制系統(tǒng)、激光器系統(tǒng)以及光束調(diào)整系統(tǒng)，計算機控制系統(tǒng)控制激光器系統(tǒng)，使光束從激光器系統(tǒng)的激光器發(fā)出，并由光纖傳輸進入光束調(diào)整系統(tǒng)，同時計算機控制系統(tǒng)還控制光束調(diào)整系統(tǒng)，對光束的光斑直徑做出調(diào)整，使調(diào)整后的光束規(guī)律地入射到金屬清洗件表面對其上的污物進行清洗。
【專利說明】一種金屬表面污物激光清洗系統(tǒng)及方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于激光清洗【技術領域】，具體地，涉及一種金屬表面污物激光清洗系統(tǒng)及方法。
【背景技術】
[0002]金屬基材作為工業(yè)清洗中常見的對象，如金屬模具、焊縫表面、車身外殼、飛機蒙皮等。這些金屬基材常用材料通常是不銹鋼、碳鋼和鋁合金，在實際應用中容易產(chǎn)生油污、銹層，殘留油漆，從而導致其表面粗糙度和力學性能變化，影響實際使用性能。因此，在使用一段時間后或在表面預處理前都需要對其表面進行清洗。而由于清洗對象、清洗污垢、清洗工藝和清洗要求的特殊性，決定了金屬清洗有別于一般的化學清洗和軟表面清洗。
[0003]傳統(tǒng)的金屬清洗方法雖然種類較多，應用范圍較廣，但是都存在自身的局限性:機械清洗方法無法滿足高清潔度高效率的清洗要求，且容易損傷金屬基底材料；濕化學清洗方法容易導致環(huán)境污染，清洗效率和清潔度也很有限；而超聲波清洗方法對微米級的污物顆粒無能為力，清洗后工件的干燥也是一大難題。
[0004]激光清洗作為一種綠色、高效的清洗方法應運而生，并且迅速由試驗階段發(fā)展到實際應用當中。激光清洗技術是指采用高功率密度激光束照射工件表面，使表面的污物、銹斑或涂層發(fā)生瞬間蒸發(fā)或剝離，從而達到潔凈化的目的。然而，目前的激光清洗方式幾乎都是采用脈沖式激光清洗，而脈沖式激光清洗存在著以下幾方面的不足:(1)清洗厚度較薄。早期激光清洗是針對電子產(chǎn)品中微米級的污物顆粒，即便至近幾年，由于激光清洗處于實驗室階段，試驗所用的污物厚度也都在0.lum-70um范圍，污物層的結(jié)合力較小，容易清除。但是在實際生產(chǎn)應用中，金屬基材表面污物層的厚度通常能高達500um左右，而且附著力和抗沖擊性高。(2)清洗效率較低。即便增加清洗次數(shù)可能可以解決上述污物層厚結(jié)合力強的問題，但增加了清洗的時間，降低了清洗效率。另外，由于大多數(shù)清洗試驗都是通過X-Y坐標平臺的運動實現(xiàn)清洗速度，清洗速度一般都在20mm/s以下，清洗效率在0.5mm2/s-50mm2/s范圍，導致清洗效率低，無法真正應用于實際生產(chǎn)應用領域。(3)清洗效果不好。脈沖式激光清洗主要通過熱膨脹和熱振動使污物層與基材表面分離，被污物吸收的能量較少，只有小部分污物是通過發(fā)生氣化分解而被清除的。因此，如果污物層厚度較厚結(jié)合力較大，特別是車身漆，通常是防腐漆+富鋅底漆+聚氨酯漆，其漆層較難通過熱膨脹和熱共振來去除，即便增加脈沖清洗次數(shù)也很難達到徹底清除污物層的效果。如果通過增加激光功率或降低光斑直徑大小來增加能量輸入使污物層氣化分解，也會使清洗表面粗糙度增加，很難達到清洗表面光潔的效果。
[0005]因此，當前的激光清洗技術還未能真正廣泛地普及于金屬基材生產(chǎn)應用領域，業(yè)界一直在探尋研究一種可以真正投入產(chǎn)業(yè)化的高效率高質(zhì)量金屬表面污物激光清洗方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對現(xiàn)有技術的以上缺陷和改進需求，本發(fā)明提供了一種金屬表面污物激光清洗系統(tǒng)及方法，由此解決金屬基材表面污物層高效率、高質(zhì)量清洗問題，從而獲得接近于基材原始表面粗糙度及金屬亮澤的清洗表面，達到理想的清洗效果和清洗效率。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明提供一種金屬表面污物激光清洗系統(tǒng)，一種金屬表面污物激光清洗系統(tǒng)，包括:計算機控制系統(tǒng)、激光器系統(tǒng)以及光束調(diào)整系統(tǒng)，計算機控制系統(tǒng)控制激光器系統(tǒng)，使光束從激光器系統(tǒng)的激光器發(fā)出，并由光纖傳輸進入光束調(diào)整系統(tǒng)，同時計算機控制系統(tǒng)還控制光束調(diào)整系統(tǒng)，對光束的光斑直徑做出調(diào)整，使調(diào)整后的光束規(guī)律地入射到金屬清洗件表面對其上的污物進行清洗。
[0008]優(yōu)選地，激光器系統(tǒng)的激光器是光纖激光器。光纖激光器可以采用連續(xù)激光的出光方式或者截斷激光的出光方式。優(yōu)選地，光纖激光器為中功率光纖激光器，輸出功率在IOOw?500w之間ο
[0009]優(yōu)選地，光束調(diào)整系統(tǒng)包括擴束鏡、振鏡系統(tǒng)以及聚焦鏡，光束先經(jīng)過擴束鏡擴束后再進入振鏡系統(tǒng)，再經(jīng)聚焦鏡聚焦成光斑直徑極小的激光光束，直接作用于金屬清洗件表面的污物上使污物直接燃燒氣化分解。振鏡系統(tǒng)優(yōu)選包括反射鏡和帶動該反射鏡規(guī)律擺動的反射鏡電機。
[0010]本發(fā)明的金屬表面污物激光清洗系統(tǒng)優(yōu)選還包括側(cè)吹氣旁軸，該側(cè)吹氣旁軸與金屬清洗件表面設置為保持30°?50°，側(cè)吹氣旁軸的氣嘴末端與激光作用處保持IOmm?30臟的距離。
[0011]優(yōu)選地，本發(fā)明的金屬表面污物激光清洗系統(tǒng)通過調(diào)節(jié)金屬清洗件表面與聚焦鏡焦點位置之間的離焦量來使激光光束對金屬清洗件表面的污物進行清洗。
[0012]按照本發(fā)明另一個方面，本發(fā)明還提供一種金屬表面污物激光清洗方法，包括步驟:
[0013]I)提供表面有污物的金屬清洗件；
[0014]2)確定清洗區(qū)域的位置及尺寸，并設置清洗工藝參數(shù)；
[0015]3)由激光器發(fā)出激光光束，經(jīng)過光纖傳輸進入光束調(diào)整系統(tǒng)；以及
[0016]4)由光束調(diào)整系統(tǒng)對光束的光斑直徑做出調(diào)整，使調(diào)整后的光束規(guī)律地入射到金屬清洗件表面對其上的污物進行清洗。
[0017]優(yōu)選地，本發(fā)明所用的激光器是光纖激光器。光纖激光器可以采用連續(xù)激光的出光方式或者截斷激光的出光方式。光纖激光器優(yōu)選為中功率光纖激光器，輸出功率在IOOw?500w之間。截斷方式可以增加清洗系統(tǒng)的脈沖清洗功能，特別適合于清洗污物層較薄的或者工件容易受熱變形的金屬，從而擴大了該清洗方法的適用范圍。
[0018]在本發(fā)明的金屬表面污物激光清洗方法中，優(yōu)選地，激光器發(fā)出的激光光束經(jīng)過光纖傳輸后進入光束調(diào)整系統(tǒng)的擴束鏡擴束，之后入射到光束調(diào)整系統(tǒng)中振鏡系統(tǒng)的反射鏡上，反射鏡由電機帶動進行高速規(guī)律擺動，光束經(jīng)反射鏡反射再通過光束調(diào)整系統(tǒng)的聚焦鏡聚焦成光斑直徑極小的激光光束，直接作用于金屬清洗件表面的污物上使污物直接燃燒氣化分解。
[0019]本發(fā)明的金屬表面污物激光清洗方法，優(yōu)選在金屬清洗件一側(cè)設置側(cè)吹氣旁軸，使其與金屬清洗件表面保持30°?50°，其氣嘴末端與激光作用處保持IOmm?30mm的距離。在激光清洗的同時旁軸吹入惰性氣體，一方面可以把清洗后的煙塵及時吹走，另一方面可以降低工件表面的熱量，防止熱量過高時工件產(chǎn)生應力或變形。[0020]優(yōu)選地，本發(fā)明的金屬表面污物激光清洗方法調(diào)節(jié)金屬清洗件表面與聚焦鏡焦點位置之間的離焦量，使激光光束對金屬清洗件表面的污物進行清洗。
[0021]本發(fā)明提出的金屬表面污物激光清洗系統(tǒng)及方法，相對現(xiàn)有技術的激光清洗方法，通過連續(xù)或截斷的激光對被清洗件表面的污物直接作用使其燃燒氣化分解，具有以下諸多技術與經(jīng)濟方面的有益效果:
[0022](I)成本低且清洗效果好。本發(fā)明的金屬表面污物激光清洗系統(tǒng)及方法基于的是光纖激光器，光纖激光器產(chǎn)生的光束通過光束傳輸和調(diào)整系統(tǒng)，最終作用在被清洗金屬表面的污物層，主要發(fā)生燃燒分解，直接高效地清除污物層。特別是，本發(fā)明的光纖激光器可以選擇連續(xù)出光的方式，不僅能使金屬表面的污物層燃燒分解，而且伴隨的熱膨脹和振動作用有助于提高清洗效果，減少能量的損失，從而能提高清洗效率且節(jié)約成本。
[0023](2)可清洗更厚的污物。連續(xù)光纖激光器產(chǎn)生的光束通過光纖傳輸能量的損失很少，并且通過光束調(diào)整系統(tǒng)，光斑直徑可以達到極小，可以達到0.06mm，提高了能量密度，從而可以清洗厚度更厚結(jié)合力更大的污物層。
[0024](3)清洗效率高。本發(fā)明的金屬表面污物激光清洗系統(tǒng)及方法用振鏡系統(tǒng)替代了傳統(tǒng)的X-Y移動平臺，清洗速度最高可以達到8000mm/s，可以極大地提高清洗的速度和效率。
[0025](4)操作簡單。本發(fā)明的金屬表面污物激光清洗系統(tǒng)及方法其清洗過程中的參數(shù)，包括清洗速度、激光功率、清洗區(qū)域等，可以通過人機界面設置，操作簡單，進一步提高了清洗效率。
[0026](5)適用性強。本發(fā)明的金屬表面污物激光清洗系統(tǒng)及方法與傳統(tǒng)的清洗方式相比，是一種非接觸式的清洗方式，其激光的功率可以采用中功率，通過光束傳輸和調(diào)整系統(tǒng)，既能實現(xiàn)金屬基材表面高清潔度和高功率的清洗要求，同時又可以不損傷基底材料。另夕卜，相對于脈沖式激光清洗方法而言，本發(fā)明的金屬表面污物激光清洗系統(tǒng)及方法通過提高激光的光斑直徑來提高能量密度來直接氣化分解污物，在金屬模具、金屬焊縫、汽車車身、飛機蒙皮以及金屬塔架等各種大型金屬結(jié)構的清洗中的適用性大大增強。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]圖1示出的是本發(fā)明連續(xù)激光清洗系統(tǒng)的示意圖；
[0028]圖2示出的是本發(fā)明連續(xù)激光清洗系統(tǒng)詳細裝置的示意圖；
[0029]圖3示出的是本發(fā)明連續(xù)激光清洗系統(tǒng)中激光光束調(diào)整系統(tǒng)的示意圖；
[0030]在所有附圖中，相同的附圖標記用來表示相同的元件或裝置，其中:
[0031]圖中，1-輸出輸入裝置；2_計算機主機；3_控制柜；4_激光器；5_水冷機；6-光束調(diào)整系統(tǒng)；7-清洗件；8-工作臺；9_側(cè)吹氣旁軸；10_可升降平臺；11_工作臺底座；12-手輪；13-升降絲桿；14-激光光束；15-聚焦鏡；16-反射鏡；17-反射鏡電機；18-擴束鏡；19-光纖通道。
【具體實施方式】
[0032]為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個實施方式中所涉及到的技術特征只要彼此之間未構成沖突就可以相互組合。
[0033]參看圖1，依照本發(fā)明一個實施例的金屬表面激光清洗系統(tǒng)主要包括計算機控制系統(tǒng)、激光器系統(tǒng)、光束調(diào)整系統(tǒng)以及工作臺。計算機控制系統(tǒng)控制激光器系統(tǒng)，使光束從激光器系統(tǒng)的激光器發(fā)出，并由光纖傳輸進入光束調(diào)整系統(tǒng)。同時，計算機控制系統(tǒng)還控制光束調(diào)整系統(tǒng)，使光束直徑達到極小，并規(guī)律地入射到工作臺上的金屬清洗件表面對金屬清洗件表面的污物進行清洗。
[0034]具體地，參看圖2和圖3所示，計算機控制系統(tǒng)包括輸出輸入裝置1、計算機主機2和控制柜3。激光器系統(tǒng)包括激光器4和水冷機5,該激光器4優(yōu)選為光纖激光器,其輸出功率優(yōu)選為中功率，輸出功率在IOOw?500w之間，更優(yōu)選地其輸出功率為500w。本發(fā)明特別采用光纖激光器，是因為本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，光纖激光器特別適合于清洗金屬表面的污物，其能直接高效地清除污物層，顯著提高污物清洗效率。光纖激光器發(fā)出的激光使得清洗金屬表面的污物層發(fā)生燃燒分解，同時伴隨的熱膨脹和振動作用能極大提高清洗效果。
[0035]光束調(diào)整系統(tǒng)6包括擴束鏡18、振鏡系統(tǒng)以及聚焦鏡15。本發(fā)明在光束調(diào)整系統(tǒng)中特別加入擴束鏡18，光束經(jīng)過擴束鏡18后發(fā)散角減小，從而光束被聚焦的更小，從而能提高光束質(zhì)量。而且，激光光束先通過擴束鏡18再進入本發(fā)明的核心部件振鏡系統(tǒng)，由此擴束鏡18還可以起到保護振鏡系統(tǒng)中振鏡鏡片16的作用。
[0036]激光器4和光束調(diào)整系統(tǒng)6都由水冷機中的冷卻水通過水管及時冷卻，該水管的直徑可以為Φ8mm、Φ 10mm、Φ 12mm,優(yōu)選為Φ 12mm,選用Φ 12mm進水量較大,對激光器4和振鏡系統(tǒng)冷卻效果相對較好。本發(fā)明的振鏡系統(tǒng)包括兩個反射鏡16和帶動該兩個反射鏡16規(guī)律擺動的兩個對應的反射鏡電機17,從而分別完成X軸和Y軸方向光斑的移動。本發(fā)明的激光清洗系統(tǒng)優(yōu)選還包括輔助系統(tǒng)，該輔助系統(tǒng)主要包括側(cè)吹氣旁軸9。
[0037]其中，輸出輸入裝置I與計算機主機2相連，用來輸入和顯示清洗工藝參數(shù)，控制清洗過程的開始、暫停和結(jié)束；計算機主機2與控制柜3相連，將可視化的參數(shù)轉(zhuǎn)化為指令并發(fā)送給控制柜3 ;控制柜3與激光器4和光束調(diào)整系統(tǒng)6相連，實現(xiàn)直接同步控制兩者同時工作；激光器4和光束調(diào)整系統(tǒng)6都由冷水機來及時冷卻，防止因工作時間過長溫度超過安全范圍而損壞設備；側(cè)吹氣旁軸9即吹氣裝置，氣體通過氣流閥后直接由氣管吹向清洗件7表面。
[0038]依照本發(fā)明其中一個實施例，本發(fā)明的金屬表面污物激光清洗方法具體實施過程如下:
[0039]首先，將表面有污物的金屬清洗件7平穩(wěn)放置于工作臺8上中央?yún)^(qū)域，并且接通計算機控制系統(tǒng)、激光器系統(tǒng)和光束調(diào)整系統(tǒng)的電源，使其都處于待工作的狀態(tài)。打開冷水機，設定工作溫度為20°C。由于冷水機開機前的冷卻水溫度與室溫一致，一般與設定的工作溫度(20°C _25°C)不會正好一樣，所以要讓其先開始工作，使冷卻水溫度達到設定值。
[0040]然后，通過計算機輸出輸入裝置I確定清洗區(qū)域位置及大小尺寸，并通過輸入裝置設置清洗的工藝參數(shù)，包括激光功率的大小、清洗的速度等。單擊輸入裝置操作界面上的“清洗”按鈕，計算機主機2將通過控制柜3觸發(fā)激光器4發(fā)射出激光光束，激光光束由光纖通道19進入光束調(diào)整系統(tǒng)6。在同一時刻，控制柜3觸發(fā)光束調(diào)整系統(tǒng)6中振鏡系統(tǒng)的反射鏡電機17，反射鏡電機17帶動兩個反射鏡16高速規(guī)律的擺動，使光束能夠在清洗件表面完成線或面的區(qū)域的行走軌跡，從而達到能清洗出一個平面區(qū)域的效果。振鏡轉(zhuǎn)動的速度和穩(wěn)定性可以達到很高，線掃時可以達到8000mm/s，面掃是由一定的間距線掃組成的，激光光束走的是“Z”字形的軌跡。激光光束先通過光束調(diào)整系統(tǒng)6中的擴束鏡18，再進入此時在高速規(guī)律運動的兩個反射鏡16，最后激光光束再通過聚焦鏡15聚焦成光斑直徑極小的激光光束14，并直接作用于金屬清洗件7表面的污物上，使污物直接燃燒氣化分解。光斑直徑極小一般指的是在0.1mm以下,本發(fā)明清洗方法中的光斑直徑能達到0.06-0.08mm。同時，將惰性氣體由側(cè)吹氣旁軸9吹向激光作用處，及時地吹走氣化分解的煙塵。側(cè)吹氣旁軸9與金屬清洗件7表面保持30°?50°，氣嘴末端與激光作用處保持IOmm?30mm的距離。實踐證明，將側(cè)吹氣旁軸9與金屬清洗件7表面設置為30°?50°的角度和將氣嘴末端與激光作用處設置在IOmm?30mm，有助于實現(xiàn)氣體保護清洗件表面的最佳保護效果。
[0041]清洗完成后，先關閉激光器4，然后分別關閉計算機主機2和水冷機5，最后關閉總電源。
[0042]在本發(fā)明中，激光器優(yōu)選采用連續(xù)激光的出光方式，激光清洗機理通常為受熱膨脹、共振破碎、燃燒氣化。脈沖激光清洗是主要依靠前兩者，而連續(xù)激光清洗三者都有，并主要依靠燃燒氣化，能夠清洗的污物層通常比脈沖激光清洗的厚1-2個數(shù)量級(例如除汽車噴漆，脈沖清洗方式通常只能清洗10_2mm數(shù)量級厚，而本發(fā)明中能清除5.0X KT1mm,見下面實例I)。
[0043]然而，需要注意的是，本發(fā)明的激光清洗方法中激光器出光還可以采用截斷激光方式。連續(xù)激光方式與截斷激光方式的不同在于連續(xù)方式是指在清洗的全過程中激光器一直都處于出光狀態(tài)，即連續(xù)作用于清洗件表面的污物上，連續(xù)的激光方式適合于清洗厚度較厚或結(jié)合力較大的污物；截斷方式則不同，即通過控制柜控制激光器在一個很小時間段內(nèi)不出光，然后再在一個很小的時間段內(nèi)出光，這樣重復規(guī)律的出光/不出光完成清洗過程。截斷方式類似于傳統(tǒng)清洗的脈沖方式，相同的是出光不出光時間可以通過需要設置，不同的是截斷方式峰值功率沒有脈沖方式會達到很高的值，其峰值功率就是清洗時設定的激光功率。這種方式特別適合于清洗厚度較薄或結(jié)合力較小的污層，在保證足夠清洗掉污物的同時也避免了因為熱輸入累積時間過長而導致?lián)p傷基材表面，一般適用于薄油污層或金屬焊縫焊后產(chǎn)物的激光清洗(詳細實例見下面的實例3)。
[0044]如圖3所示，清洗過程中的離焦量可以由升降平臺10來控制，離焦量是指清洗件7表面距離聚焦鏡15焦點位置的垂直距離，其主要影響能否清除掉污物和是否會損傷基材表面。通過正反向轉(zhuǎn)動手輪12，帶動升降絲桿13的上升或下降，由此來調(diào)節(jié)升降平臺10的高度位置，從而來調(diào)節(jié)離焦量。
[0045]下面，給出用本發(fā)明的金屬表面污物清洗方法清洗的一些具體實例及顯著的清洗效果。
[0046]實例1:鋁合金車身表面金屬漆的清洗
[0047]采用光纖激光器發(fā)出的連續(xù)激光
[0048]漆層厚度:0.50mm
[0049]激光功率:300w
[0050]清洗速度:500mm/s
[0051]光斑直徑:0.07mm[0052]氣流量:3.5m3/h
[0053]顯微觀察下，^ 95%面積的漆層被清除掉，清洗效率:115.4mm2/s，同比現(xiàn)有超聲波清洗同樣厚度金屬漆層的效率一般只有40-50mm2/s ;此外，清洗后基材沒有損傷，且表面露出鋁合金原有的亮白色色澤，達到清洗的理想效果。
[0054]實例2:45鋼表面的銹層清洗
[0055]采用光纖激光器發(fā)出的連續(xù)激光
[0056]銹層厚度:0.45mm
[0057]激光功率:250w
[0058]清洗速度:500mm/s
[0059]光斑直徑:0.07mm
[0060]氣流量:3.0mVh
[0061]顯微觀察下，3 95%面積的銹層被清除掉，清洗效率:89.8mm2/s?；臎]有燒損，且露出碳鋼的金屬本色，達到清洗的理想效果。
[0062]實例3:不銹鋼平板上油污層的清洗
[0063]采用截斷式脈 沖激光
[0064]油層厚度:0.05mm
[0065]激光功率:200w
[0066]清洗速度:500mm/s
[0067]光斑直徑:0.07mm
[0068]氣流量:1.0m3/h
[0069]顯微觀察下，^ 95%面積的油層被清除掉，清洗效率:122.2mm2/s。不銹鋼平板無損傷，且露出不銹鋼基材原始的金屬色澤，達到清洗的理想效果。
[0070]因此，本發(fā)明提出的基于光纖激光器的金屬表面激光清洗方法，打破了早期只能通過增大功率來提高功率密度的限制，而是利用了光束直徑較小質(zhì)量穩(wěn)定的光纖激光器，并通過光束調(diào)整系統(tǒng)，達到理想的光斑直徑。在提高了功率密度的同時，不影響熱輸入的變化；另外，該方法通過振鏡系統(tǒng)提高激光光束作用在工件表面的速度，減少激光作用在工件表面的時間，既可以控制熱輸入的增加，又可以提高激光清洗的效率，同時也提高了能量的利用率，降低了應用成本。簡而言之，本發(fā)明是利用較小直徑激光光束通過光束調(diào)整系統(tǒng)，達到理想光斑直徑大小，來增加功率密度，保證了高能量密度和低熱輸入的關鍵條件，從而實現(xiàn)金屬基材表面厚污物層高效率高質(zhì)量清洗。
[0071]本領域的技術人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權利要求】
1.一種金屬表面污物激光清洗系統(tǒng)，包括:計算機控制系統(tǒng)、激光器系統(tǒng)以及光束調(diào)整系統(tǒng)，計算機控制系統(tǒng)控制激光器系統(tǒng)，使光束從激光器系統(tǒng)的激光器發(fā)出，并由光纖傳輸進入光束調(diào)整系統(tǒng)，同時計算機控制系統(tǒng)還控制光束調(diào)整系統(tǒng)，對光束的光斑直徑做出調(diào)整，使調(diào)整后的光束規(guī)律地入射到金屬清洗件表面對其上的污物進行清洗。
2.如權利要求1所述的金屬表面污物激光清洗系統(tǒng)，其特征在于，所述激光器系統(tǒng)的激光器是光纖激光器。
3.如權利要求2所述的金屬表面污物激光清洗系統(tǒng)，其特征在于，所述光纖激光器可以采用連續(xù)激光的出光方式或者截斷激光的出光方式。
4.如權利要求2或3所述的金屬表面污物激光清洗系統(tǒng)，其特征在于，所述光纖激光器為中功率光纖激光器，輸出功率在IOOw~500w之間。
5.如權利要求1至3中任一項所述的金屬表面污物激光清洗系統(tǒng)，其特征在于，所述光束調(diào)整系統(tǒng)包括擴束鏡、振鏡系統(tǒng)以及聚焦鏡，光束先經(jīng)過擴束鏡擴束后再進入振鏡系統(tǒng)，再經(jīng)聚焦鏡聚焦成光斑直徑極小的激光光束，直接作用于金屬清洗件表面的污物上使污物直接燃燒氣化分解。
6.如權利要求5所述的金屬表面污物激光清洗系統(tǒng)，其特征在于，所述振鏡系統(tǒng)包括反射鏡和帶動該反射鏡規(guī)律擺動的反射鏡電機。
7.如權利要求1至3中任一項所述的金屬表面污物激光清洗系統(tǒng)，其特征在于，還包括側(cè)吹氣旁軸，該側(cè)吹氣旁軸與金屬清洗件表面設置為保持30°~50°，側(cè)吹氣旁軸的氣嘴末端與激光作用處保持IOmm~30mm的距離。
8.如權利要求5至6中任一項所述的金屬表面污物激光清洗系統(tǒng)，其特征在于，通過調(diào)節(jié)金屬清洗件表面與聚焦鏡焦點位置之間的離焦量來使激光光束對金屬清洗件表面的污物進行清洗。
9.一種金屬表面污物激光清洗方法，包括步驟: 1)提供表面有污物的金屬清洗件； 2)確定清洗區(qū)域的位置及尺寸，并設置清洗工藝參數(shù)； 3)由激光器發(fā)出激光光束，經(jīng)過光纖傳輸進入光束調(diào)整系統(tǒng)；以及 4)由光束調(diào)整系統(tǒng)對光束的光斑直徑做出調(diào)整，使調(diào)整后的光束規(guī)律地入射到金屬清洗件表面對其上的污物進行清洗。
10.如權利要求9所述的金屬表面污物激光清洗方法，其特征在于，所述激光器是光纖激光器。
11.如權利要求10所述的金屬表面污物激光清洗方法，其特征在于，所述光纖激光器可以采用連續(xù)激光的出光方式或者截斷激光的出光方式。
12.如權利要求10或11所述的金屬表面污物激光清洗方法，其特征在于，所述光纖激光器為中功率光纖激光器，輸出功率在IOOw~500w之間。
13.如權利要求9至11中任一項所述的金屬表面污物激光清洗方法，其特征在于，激光器發(fā)出的激光光束經(jīng)過光纖傳輸后進入光束調(diào)整系統(tǒng)的擴束鏡擴束，之后入射到光束調(diào)整系統(tǒng)中振鏡系統(tǒng)的反射鏡上，反射鏡由電機帶動進行高速規(guī)律擺動，光束經(jīng)反射鏡反射再通過光束調(diào)整系統(tǒng)的聚焦鏡聚焦成光斑直徑極小的激光光束，直接作用于金屬清洗件表面的污物上使污物直接燃燒氣化分解。
14.如權利要求9至11中任一項所述的金屬表面污物激光清洗方法，其特征在于，在金屬清洗件一側(cè)設置側(cè)吹氣旁軸，使其與金屬清洗件表面保持30°~50。，其氣嘴末端與激光作用處保持IOmm~30mm的距離。
15.如權利要求13所述的金屬表面污物激光清洗方法，其特征在于，調(diào)節(jié)金屬清洗件表面與聚焦鏡 焦點位置之間的離焦量，使激光光束對金屬清洗件表面的污物進行清洗。
【文檔編號】B08B7/00GK103817113SQ201410097259
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年3月14日 優(yōu)先權日:2014年3月14日
【發(fā)明者】王春明, 俞鴻斌, 胡席遠, 王軍 申請人:華中科技大學