大功率激光清洗的高速扫描装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种大功率激光清洗的高速扫描装置，解决了现有大功率激光清洗装置结构复杂、体积大，效率低下的问题。技术方案包括聚焦场镜，还包括有将入射激光束反射至聚焦场镜的多面反射镜，所述多面反射镜的一端与旋转机构连接，另一端具有N个扇形平面反射面，其中N≥2，所述N个扇形平面反射面沿多面反射镜的旋转中心轴对称布置。本实用新型专利技术结构紧凑、体积小、安装维护简单、稳定性好，作业效率高、可扫描大功率的激光光斑，适用于大功率激光清洗场景。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及激光清洗或其他激光表面处理领域，具体说是一种激光清洗的高速扫描装置。
技术介绍
激光清洗技术是指采用高能激光束照射工件表面，使其表面的附着物或涂层等发生瞬间蒸发或剥离，从而达到洁净化的工艺过程。采用激光进行清洗时，需要将激光聚焦以达到去除待清洗材料的能量阈值，同时需要对激光扫描，使得该聚焦光斑在待清洗工件表面运动，从而达到快速清洗的效果。清洗系统除了激光器和运动系统外，还有一个很重要的就是扫描系统。当功率较大时，扫描系统将会成为瓶颈。以飞机蒙皮除漆清洗为例，一架飞机的油漆附着面积约为1000m2，目前飞机蒙皮大多采用化学清洗的方案，单纯从清洗速度的角度考虑，该方案大约平均每小时能够除漆20m2，激光清洗想要取得速度上的优势必须接近或者超过这个速度。为了提高清洗速度则需要采用大功率的激光器，聚焦光斑1mm2，要达到20m2/h的清洗速度则光斑的扫描速度需要达到5m/s。目前的常见的激光扫描方式有二维振镜式、旋转多棱镜式。二维振镜利用伺服电机驱动两个反射镜达到二维定位与扫描的效果，常用于打标等需要精确定位的场景，但是当激光功率较高光斑较大时，就要求振镜足够大，这就会带来振镜散热问题和振镜太重带来的夹持
问题，而且在每次振动的拐点处光斑的停留时间会影响激光清洗的质量。而采用旋转多棱镜方案，若扫描角度为20°，多棱镜就需要18面，当激光功率较高光斑较大时多棱镜会很大，不适合做成比较小巧的结构。
技术实现思路
：本技术的专利技术目的是为了解决上述技术问题，提供一种结构紧凑、体积小、安装维护简单、稳定性好，作业效率高、可扫描大功率的激光光斑，适用于大功率激光清洗场景的大功率激光清洗的高速扫描装置。技术方案包括聚焦场镜，还包括有将入射激光束反射至聚焦场镜的多面反射镜，所述多面反射镜的一端与旋转机构连接，另一端具有N个扇形平面反射面，其中，N≥2，所述N个扇形平面反射面沿多面反射镜的旋转中心轴对称布置。所述扇形平面反射面的法线与多面反射镜旋转中心轴的夹角均为α，α取值范围为：-45°≤α≤45°，且α不为0°。所述入射激光束与所述聚焦场镜的光轴沿所述多面反射镜的旋转中心轴对称布置。所述入射激光束与所述聚焦场镜的光轴垂直。所述旋转机构可以采用本领域技术人员可实现的任何动力驱动的机构，优选包括驱动器以及与驱动器连接的电机，所述电机的输出轴连接多面反射镜的一端。针对
技术介绍
中存在问题，专利技术人设计了一种多面反射镜，所述
多面反射镜可沿旋转中心轴转动，其另一端具有N个扇形平面反射面，使多面反射镜形成一个端部中心下凹的结构。入射激光束被旋转的所述多面反射镜的反射后，形成空间扫描光束，再被所述聚焦场镜聚焦，在焦平面上形成曲线的扫描轨迹。所述多面反射镜优选有多个反射面，作为特殊情况，一个面亦可。所述多个反射面均为平面，且关于所述多面反射镜的旋转轴中心对称。进一步的，所述扇形平面反射面的法线与多面反射镜旋转中心轴的夹角α优选为-45°≤α≤45°，α的绝对值过大会导致扫描弧线弧度过大，不便于应用，甚至会发生挡光现象，α取0度时，N恒为1，等效于平面反射镜。有益效果：与常见的二维振镜式和旋转多棱镜式方案相比，本技术装置更适应高功率大光斑的应用场景，通过多面反射镜的连续旋转进行扫描，避免了振镜来回振动带来的拐点停留问题，更有利于提高扫描速度，相较于多棱镜方案结构更为简单紧凑。本技术装置适用于激光清洗领域，特别是功率在于500W以上的大功率激光清洗，具有清洗效率高、结构紧凑、安装维护简单、工作稳定、使用寿命长、安全可靠性高的优点。附图说明图1为本技术结构示意图。图2为本技术具有2个扇形平面反射面的多面反射镜的三维
示意图。图3为本技术具有4个扇形平面反射面的多面反射镜的三维示意图。其中，1-驱动器、2-电机、3-多面反射镜、3.1-扇形平面反射面、4-聚焦场镜、5-扫描轨迹、6-旋转中心轴。具体实施方式下面结合附图对本技术作进一步解释说明：本技术装置包括以下几个部分：旋转机构：包括驱动器1以及与驱动器1连接的电机2。驱动器1(优选变频驱动器)，用于驱动和控制电机2旋转。电机2，可带动多面反射镜3沿旋转中心轴6旋转。多面反射镜3，将入射激光束反射并扫描至聚焦场镜4。聚焦场镜4，将扫描后的激光束聚焦。其中，所述多面反射镜的一端与电机2的输出轴连接，另一端具有N个用于反射入射激光束的扇形平面反射面3.1，其中N为≥1的整数；当N≥2时，所述N个扇形平面反射面3.1沿多面反射镜3的旋转中心轴对称布置，优选所述扇形平面反射面3.1的法线与多面反射镜3旋转中心轴6的夹角均为α，α取值范围为：-45°≤α≤45°，且α不为0°。进一步的，所述入射激光束与所述聚焦场镜4的光轴沿所述多面反射镜4的旋转中心轴6对称布置，优选所述入射激光束与所述聚焦场镜4的光轴垂直。参见图2，作为一个示例，所述多面反射镜3的旋转中心轴6与入射激光束呈45°夹角，且与电机2的输出轴重合。所述多面反射镜3的另一端具有两个扇形平面反射面3.1，两个扇形平面反射面3.1均为平面且关于多面反射镜3旋转轴中心轴对称，各个扇形平面反射面3.1的法线与旋转轴夹角均为α，α为10°；作为另一个示例，所述所述多面反射镜3的另一端还可以具有四个扇形平面反射面3.1，其三维示意图见图3。工作过程如下：所述驱动器1驱动所述电机2旋转并带动所述多面反射镜3沿旋转中心轴6旋转，入射激光束被旋转的所述多面反射镜3的多个内反应射面3.1反射，形成空间扫描光束，再被所述聚焦场镜4聚焦，在焦平面上形成扫描轨迹5，使待清洗物体表面的附着物或涂层等发生瞬间蒸发或剥离，从而达到洁净化的工艺过程。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大功率激光清洗的高速扫描装置，包括聚焦场镜，其特征在于，还包括有将入射激光束反射至聚焦场镜的多面反射镜，所述多面反射镜的一端与旋转机构连接，另一端具有N个扇形平面反射面，其中N≥2，所述N个扇形平面反射面沿多面反射镜的旋转中心轴对称布置。

【技术特征摘要】
1.一种大功率激光清洗的高速扫描装置，包括聚焦场镜，其特征在于，还包括有将入射激光束反射至聚焦场镜的多面反射镜，所述多面反射镜的一端与旋转机构连接，另一端具有N个扇形平面反射面，其中N≥2，所述N个扇形平面反射面沿多面反射镜的旋转中心轴对称布置。2.如权利要求1所述的大功率激光清洗的高速扫描装置，其特征在于，所述扇形平面反射面的法线与多面反射镜旋转中心轴的夹角均为α，α取值范围为：-45°≤α≤45°，且...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈培锋，余晓畅，张自豪，邓溯平，
申请(专利权)人：武汉市杰都易光电科技有限公司，
类型：新型
国别省市：湖北;42