【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及激光加工，具体涉及一种在线式激光清洗辅助对焦及离焦关光保护装置及方法。
技术介绍
1、在激光清洗作业中，激光的聚焦效果对于清洗效果和工作效率至关重要。然而，现有的激光清洗设备在对焦过程中通常依赖于操作人员的经验判断，这不仅增加操作难度，而且往往导致清洗效果不佳、设备损坏和操作风险增大。特别是在手持式激光清洗作业中，操作人员需要目视激光强度来调节焦距距离，缺乏实时性反馈参考，同时激光的高强度辐射对人眼刺激性强，进一步增加操作难度和风险。此外，激光清洗行业使用的光源属于高功率激光，其直接或间接的暴露都对眼睛或皮肤造成严重伤害。同时，激光照射损坏电子器件、电缆线路，甚至引起火灾等安全事故。因此，在激光清洗过程中，确保激光光束处于正确的加工距离区间，并在激光光束离开加工体表面或超出有效加工距离时及时关闭激光，对于保障操作安全至关重要。
2、为解决上述技术问题，本领域技术人员做如下努力。如中国专利公开号为cn113263026a，其公开一种自动对焦式智能激光清洗机，其控制面板自动控制第一电机启动对激光发生器的高度进行调整，从而在激光发生器对工件表面进行激光清洗时进行自动对焦，保证工件表面清洗的平整性。但上述方案该方案主要依赖于预设的程序进行对焦调整，无法实时反馈当前聚焦状态，导致在某些特殊情况下对焦不准确；尽管实现自动对焦，但在激光光束离开工件表面或超出有效加工距离时，设备仍无法及时关闭激光，存在一定的操作风险；由于需要额外的电机和控制系统来实现自动对焦，设备成本相应增加。
技术实现思
1、本专利技术要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种在线式激光清洗辅助对焦及离焦关光保护装置及方法。
2、本专利技术采用的技术方案如下：
3、一种在线式激光清洗辅助对焦及离焦关光保护装置，包括激光清洗头，激光清洗头包括连接激光发生器的柄部，以及设置于柄部末端的清洗头箱体；清洗头箱体上设置有聚焦场镜、离焦指示灯和控制模块，柄部上设置有激光测距探头，其中：
4、聚焦场镜，设置于清洗头箱体的前部，用于调节激光在工件表面的焦距，确保清洗激光的聚焦效果以达到清洗效果；
5、激光测距探头，通过安装底座设置于柄体的中部，用于测量激光清洗头与工件表面之间的距离，实现辅助对焦及离焦；
6、离焦指示灯，设置于清洗头箱体的后部，用于指示激光是否处于离焦状态；
7、控制模块，包括运算处理模块，其输入端与激光测距探头电气连接，其输出端分别与聚焦场镜、通过中间继电器与离焦指示灯电气连接；运算处理模块通过激光测距探头对激光作用面距离在线实时测量，辅助聚焦场镜调整对焦距离，并在焦距偏离限值时自动关断激光，有效防止因误操作导致的安全事故。
8、本技术方案通过在激光清洗头上集成结合激光测距探头和离焦指示灯，通过测量清洗头与激光作用面的距离来判定聚焦距离，从而在线引导使用者调整对焦距离，在偏离焦距限制时关断激光，实现安全保护功能的目的，实现高效、安全、精确的激光清洗作业。具体地，激光清洗利用激光的高能量密度和短脉冲特性，对工件表面的污渍进行快速加热和蒸发，从而达到清洗的目的；聚焦场镜的作用是将激光发生器产生的激光束聚焦到一个很小的点上，形成高能密度的激光束，以确保激光清洗效果；聚焦场镜的可调性允许根据工件表面特性和清洗需求调整焦距，确保激光能量最大限度地作用于目标区域；激光测距探头通过发射和接收激光脉冲来测量激光清洗头与工件表面之间的距离；距离信息被传输到控制模块的运算处理模块，该模块通过算法分析距离数据，辅助聚焦场镜进行对焦调整；离焦指示灯用于直观地指示激光是否处于离焦状态。当激光束的焦点偏离预定位置时，指示灯会亮起，提醒操作人员进行调整；控制模块中的运算处理模块持续监控激光测距探头提供的数据，并在焦距偏离预设限值时触发关光保护机制；关光保护机制通过中间继电器迅速切断激光发生器的电源，从而防止激光束在误操作或设备故障时对工件或人员造成伤害；将控制模块的核心部分置于清洗头箱体中，避免电磁环境对控制模块的影响，提高整个装置的运行稳定性。本专利技术装置特别适用于人工手持激光清洗作业，解决目视对焦难以准确把握焦距的问题；通过指示灯进行可视化提醒，方便操作人员实时解激光清洗头的工作状态，降低误操作的风险；装置具备在线实时检测、可视化反馈、安全可控和自动保护等优势，提高激光清洗作业的安全性和效率。
9、另外，根据本专利技术上述提出在线式激光清洗辅助对焦及离焦关光保护装置还具有如下附加技术特征：
10、根据本专利技术的一个实施例，所述聚焦场镜将波长为1064±5nm的清洗激光进行光束聚焦，将清洗激光聚集在工件表面特定距离位置。
11、本技术方案中，聚焦场镜特别针对波长为1064±5nm的清洗激光进行设置，因为1064±5nm波长的激光在激光清洗领域能量密度高、穿透力强。聚焦场镜不仅负责将激光束聚焦，还通过调整电磁场的强度和方向，确保激光束能够准确地聚焦在工件表面的特定距离位置，使得激光清洗过程更加高效、准确和安全。
12、根据本专利技术的一个实施例，所述激光测距探头的激光波长在与清洗激光波长偏差100nm以上，测量频率高于20hz。
13、本技术方案中，为避免两种激光之间产生干扰，确保激光测距的准确性和稳定性，特将激光测距探头使用的激光波长与清洗激光波长偏差100nm以上；激光波长的差异允许测距激光和清洗激光在光谱上有所区分，使得测距探头能够准确地接收到反射回来的测距激光信号，而不受清洗激光的干扰。
14、测量频率高于20hz意味着激光测距探头能够快速地发射和接收激光信号，实现高频次的距离测量；高频率的测量实时跟踪目标物体的距离变化，特别是在动态环境下，如手持激光清洗过程中，目标物体的位置随时发生变化；高于20hz的测量频率确保激光测距探头能够捕捉到这些变化，并快速反馈到控制系统，实现精确的对焦和离焦控制。
15、根据本专利技术的一个实施例，所述激光测距探头采用tof200f 2m激光测距传感器，通过串口通讯modbus模式将测距数值发送给运算处理模块。
16、本技术方案中，tof200f 2m激光测距传感器具有高精度测量能力，能够精确地测量从几厘米到数米的距离。当tof200f 2m传感器测量到距离后，会将这个数值以modbus协议规定的格式通过串口发送给运算处理模块。
17、根据本专利技术的一个实施例，所述激光测距探头包括固定于安装底座上的测距激光芯片，测距激光芯片上设置有探头发射端、探头接收端和激光滤波片，其中：探头发射端和探头接收端分别朝向聚焦场镜倾斜且测距激光与清洗激光作用在工件表面同一区域。
18、本技术方案中，激光测距探头通过发射和接收激光脉冲来测量距离，利用激光滤波片过滤非测距激光信号，并与聚焦场镜协同工作，确保测距激光与清洗激光作用在工件表面的同一区域。即激光测距探头激光扫描方向与激光清洗方向存在一定夹角。
19、根据本专利技术的一个实施例，所述激光测距探头本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种在线式激光清洗辅助对焦及离焦关光保护装置，其特征在于，包括激光清洗头(1)，激光清洗头(1)包括连接激光发生器的柄部，以及设置于柄部末端的清洗头箱体；清洗头箱体上设置有聚焦场镜(2)、离焦指示灯(5)和控制模块，柄部上设置有激光测距探头(4)，其中：
2.如权利要求1所述的在线式激光清洗辅助对焦及离焦关光保护装置，其特征在于，所述聚焦场镜(2)将波长为1064±5nm的清洗激光(6)进行光束聚焦，将清洗激光聚集在工件表面特定距离位置。
3.如权利要求2所述的在线式激光清洗辅助对焦及离焦关光保护装置，其特征在于，所述激光测距探头(4)的激光波长在与清洗激光(6)波长偏差100nm以上，测量频率高于20Hz。
4. 如权利要求1所述的在线式激光清洗辅助对焦及离焦关光保护装置，其特征在于，所述激光测距探头(4)采用TOF200F 2M激光测距传感器，通过串口通讯Modbus模式将测距数值发送给运算处理模块(8)。
5.如权利要求1所述的在线式激光清洗辅助对焦及离焦关光保护装置，其特征在于，所述激光测距探头(4)包括固定于安装底座(
6.如权利要求5所述的在线式激光清洗辅助对焦及离焦关光保护装置，其特征在于，所述激光测距探头(4)的滤波片透光范围为激光测距芯片波长±50nm。
7.如权利要求1所述的在线式激光清洗辅助对焦及离焦关光保护装置，其特征在于，所述离焦指示灯(5)设置有若干种指示灯色，分别对应焦距过远、过近以及超过限值。
8.一种在线式激光清洗辅助对焦及离焦关光保护方法，采用如权利要求-7任意一项所述的在线式激光清洗辅助对焦及离焦关光保护装置，其特征在于，包括如下步骤：
9.如权利要求8所述的在线式激光清洗辅助对焦及离焦关光保护方法，其特征在于，所述控制模块根据测量结果，反馈在离焦指示灯(5)上：
10.如权利要求9所述的在线式激光清洗辅助对焦及离焦关光保护方法，其特征在于，所述控制模块的运算处理模块(8)采用51单片机，集成算法筛选及计算数据，判断是否超限成立，通过IO输出通断实现激光断光，以及指示灯颜色切换的功能。
...【技术特征摘要】
1.一种在线式激光清洗辅助对焦及离焦关光保护装置，其特征在于，包括激光清洗头(1)，激光清洗头(1)包括连接激光发生器的柄部，以及设置于柄部末端的清洗头箱体；清洗头箱体上设置有聚焦场镜(2)、离焦指示灯(5)和控制模块，柄部上设置有激光测距探头(4)，其中：
2.如权利要求1所述的在线式激光清洗辅助对焦及离焦关光保护装置，其特征在于，所述聚焦场镜(2)将波长为1064±5nm的清洗激光(6)进行光束聚焦，将清洗激光聚集在工件表面特定距离位置。
3.如权利要求2所述的在线式激光清洗辅助对焦及离焦关光保护装置，其特征在于，所述激光测距探头(4)的激光波长在与清洗激光(6)波长偏差100nm以上，测量频率高于20hz。
4. 如权利要求1所述的在线式激光清洗辅助对焦及离焦关光保护装置，其特征在于，所述激光测距探头(4)采用tof200f 2m激光测距传感器，通过串口通讯modbus模式将测距数值发送给运算处理模块(8)。
5.如权利要求1所述的在线式激光清洗辅助对焦及离焦关光保护装置，其特征在于，所述激光测距探头(4)包括固定于安装底座(3)上的测距激光芯片，测距激光芯片上设置有探头发射端...
【专利技术属性】
技术研发人员：段家振，刘洪涛，张伟，王庆，任显铭，李海涛，王曙宁，管宏，夏天雷，陈伟，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司常州供电分公司，
类型：发明
国别省市：
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