激光清洗头及复合激光清洗装置的制作方法

1.本实用新型涉及激光清洗设备领域，尤其涉及一种激光清洗头及复合激光清洗装置。


背景技术：

2.激光清洗技术具有无污染、无噪声和清洗效率高的优点，已被广泛应用于工业生产之中。目前，为了保证激光清洗的效果，激光清洗过程中需要采用高功率的激光进行清洗，高功率的激光需要大功率的振镜，大功率的振镜体积大，所需要的安装支架的体积也更大，导致激光清洗头的重量增加。激光清洗头重量大增加了操作人员的手持操作的负担，降低了使用的灵活性和清洗效率。


技术实现要素：

3.本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种激光清洗头，能够减轻激光清洗头的重量，方便人工操作，提升激光清洗的效率。
4.根据本实用新型的第一方面实施例的激光清洗头，用于连接于可产生连续激光的激光器和可产生脉冲激光的激光器上，包括：
5.壳体，所述壳体包括安装部，所述安装部的内部中空形成容纳腔，所述安装部上开设有激光出口，所述激光出口贯穿所述安装部的一侧的壳壁，所述激光出口连通所述容纳腔，所述激光出口内设置有聚焦镜片，所述安装部的壳壁上设置有第一安装腔和第二安装腔，所述第一安装腔和所述第二安装腔均贯穿所述安装部的壳壁，所述第一安装腔用于通入连续激光，所述第二安装腔用于通入脉冲激光；
6.第一光路系统，第一光路系统设置于所述容纳腔中，所述第一光路系统用于将从所述第一安装腔通入的所述连续激光传播至所述聚焦镜片上；
7.第二光路系统，所述第二光路系统设置于所述容纳腔中，所述第二光路系统用于将从所述第二安装腔通入的所述脉冲激光传播至所述聚焦镜片上，所述聚焦镜片用于对所述连续激光和所述脉冲激光聚焦。
8.根据本实用新型实施例的激光清洗头，至少具有如下有益效果：激光清洗头设置了第一安装腔与第二安装腔，能够同时连接分别产生连续激光的激光器和产生脉冲激光的激光器，第一光路系统能够将第一安装腔中的连续激光传播至激光出口中的聚焦镜片上，第二光路系统能够将第二安装腔中的脉冲激光传播至激光出口中的聚焦镜片上，聚焦镜片能够使两种激光聚焦，共同对工件表面清洗。其中，连续激光产生热量，能够使工件表面的杂质的附着力降低，从而采用小功率的脉冲激光就能将工件表面的杂质击碎。因此，第一光路系统中传播的连续激光可采用小功率的连续激光，第二光路系统中传播的脉冲激光均可选用小功率的脉冲激光，相比于采用单一大功率的脉冲激光，第一光路系统中的振镜和第二光路系统中的振镜的功率和体积更小，第一光路系统中的振镜和第二光路系统中的振镜的所需要的安装支架也更小，从而能够减轻激光清洗头的体积及重量，更利于人工手持操
作，提升清洗效率。
9.根据本实用新型的一些实施例，所述激光出口位于所述安装部沿所述容纳腔的长度方向的一侧，第一安装腔和第二安装腔均位于所述安装部沿所述容纳腔的长度方向的另一侧。
10.根据本实用新型的一些实施例，所述安装部包括第一盖体与第二盖体，所述第一盖体与所述第二盖体可拆卸连接，所述第一盖体与所述第二盖体能够沿所述容纳腔的高度方向对接并组合成所述安装部。
11.根据本实用新型的一些实施例，所述第一盖体包括连接部与腔体部，所述连接部可拆卸连接于所述腔体部的上方，所述腔体部与所述第二盖体可拆卸连接，所述连接部位于所述容纳腔的长度方向上相对所述激光出口的另一侧，所述第一安装腔、所述第二安装腔均位于所述连接部与所述腔体部之间。
12.根据本实用新型的一些实施例，所述第一光路系统包括第一反射镜、准直镜筒和第一振镜，所述准直镜筒的一端设置于所述第一安装腔之中，所述准直镜筒的另一端延伸至容纳腔之中，所述准直镜筒用于校正自所述第一安装腔进入的所述连续激光的传播路径，所述第一反射镜位于所述准直镜筒的所述另一端和所述聚焦镜片之间，用于将所述连续激光反射至所述第一振镜，所述第一振镜用于将所述连续激光偏转至所述聚焦镜片上。
13.根据本实用新型的一些实施例，所述第二光路系统包括第二反射镜和第二振镜，所述第二反射镜位于所述第二安装腔和所述聚焦镜片之间，用于将自所述第二安装腔进入的所述脉冲激光反射至所述第二振镜，所述第二振镜用于将所述脉冲激光偏转至所述聚焦镜片上。
14.根据本实用新型的一些实施例，所述安装部包括安装底座，所述安装底座位于所述容纳腔的下方，所述安装底座中设置有水冷管路，所述水冷管路用于通入冷却水，所述冷却水用于对所述安装底座降温。
15.根据本实用新型的一些实施例，所述安装底座包括振镜连接部，所述安装底座包括振镜连接部，所述第一光路系统包括若干第一振镜，所述第二光路系统包括若干第二振镜，所述第一振镜与所述第二振镜连接于所述振镜连接部上，所述水冷管路围绕所述振镜连接部分布。
16.根据本实用新型的一些实施例，所述安装部上设置有多个安装孔位，所述安装孔位用于与机械臂连接。
17.根据本实用新型的第二方面实施例的复合激光清洗装置，包括：
18.连续激光器，用于产生连续激光；
19.脉冲激光器，用于产生脉冲激光；
20.本实用新型上述第一方面实施例中的激光清洗头，所述连续激光器的输出端对接于所述第一安装腔，所述连续激光器输出的所述连续激光依次通过所述第一安装腔、所述第一光路系统和所述聚焦镜片后从所述激光出口射出，所述脉冲激光器的输出端对接于所述第二安装腔，所述脉冲激光器输出的所述脉冲激光能够依次通过所述第二安装腔、所述第二光路系统和所述聚焦镜片后从所述激光出口射出。
21.本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
22.下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步的说明，其中：
23.图1为本实用新型一实施例中的激光清洗头的示意图；
24.图2为图1实施例中的激光清洗头的后视图；
25.图3为图1实施例中的激光清洗头的部分结构爆炸示意图；
26.图4为图3实施例中的安装底座的正视图；
27.图5为图4实施例中的安装底座沿a-a方向的剖视图；
28.图6为图1实施例中的激光清洗头的仰视图。
29.附图标记：
30.手持部100；
31.安装部200，容纳腔210，激光出口220，聚焦镜片221，第一安装腔230，第二安装腔240，第一盖体250，连接部251，腔体部252，第二盖体260，安装底座270，安装槽271，水冷管路272，振镜连接部273，安装孔位280；
32.第一光路系统300，第一反射镜310，准直镜筒320，第一振镜330；
33.第二光路系统400，第二反射镜410，第二振镜420；
34.手握部500。
具体实施方式
35.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
36.在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。
37.在本实用新型的描述中，若干的含义是一个以上，多个的含义是两个以上。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，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或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
38.本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。
39.本实用新型的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
40.参照图1、图2和图3，本实用新型的一实施例中提出了一种激光清洗头，用于连接于可产生连续激光的激光器和可产生脉冲激光的激光器上，包括壳体、第一光路系统300和
第二光路系统400。壳体包括安装部200，安装部200的内部中空形成容纳腔210，安装部200上开设有激光出口220，激光出口220贯穿安装部200的一侧的壳壁，并连通容纳腔210。安装部200的壳壁上设置有第一安装腔230和第二安装腔240，第一安装腔230和第二安装腔240均贯穿安装部200的壳壁，第一安装腔230用于通入连续激光，第二安装腔240用于通入脉冲激光。
41.第一光路系统300设置于容纳腔210中，第一光路系统300用于将第一安装腔230中的连续激光传播至激光出口220。第二光路系统400设置于容纳腔210中，第二光路系统400用于第二安装腔240中的脉冲激光传播至激光出口220。
42.第一光路系统300、第二光路系统400可以是由反射镜、准直镜筒、振镜等光学仪器组成的光路传播系统。反射镜、准直镜筒、振镜等光学仪器改变激光的传播路径的设置方式及其原理为公知技术，本技术不再赘述。
43.连续激光可以通过光纤光路或镜片及管道组成的光路通入第一安装腔230中。第一安装腔230为产生连续激光的激光器的光路的通入第一光路系统300提供了安装空间，例如，产生连续激光的激光器的光路为光纤光路，光纤光路的输出端可以安装于第一安装腔230中，便于连续激光直接进入位于容纳腔210中的第一光路系统300之中。第二安装腔240的作用同理。第二安装腔240、第一安装腔230可以设置为通孔或通槽，产生连续激光的激光器的出口端可以通过螺纹连接、焊接等方式连接于第一安装腔230的腔壁上。产生脉冲激光的激光器的出口端可以通过螺纹连接、焊接等方式连接于第二安装腔240的腔壁上。
44.本实用新型实施例中的壳体可由铝或铝合金制成，铝及铝合金的密度低，能够减轻壳体的重量。安装部200上可设置贯穿容纳腔210与安装部200的外部的通孔或通槽，连续激光可以通过通孔或通槽进入第一光路系统300；脉冲激光可以通过通孔或通槽进入第二光路系统400。此外，用于产生连续激光的激光器的光路和用于产生脉冲激光的激光器的光路也可以延伸至容纳腔210中，并固定在安装部200上，以使连续激光直接到达容纳腔210中的第一光路系统300中，脉冲激光直接到达容纳腔210中的第二光路系统400中。激光器的光路可以是光纤光路，也可以是由管道及反射镜组成的光路。
45.激光出口220可以设置为贯穿容纳腔210与安装部200的外部的通孔或通槽结构。激光出口220贯穿安装部200的一侧的壳壁，以使连续激光、脉冲激光从容纳腔210中到达外部需要清洗的工件或设备上。激光出口220内设置有聚焦镜片221，聚焦镜片221用于对连续激光和脉冲激光聚焦，该聚焦点为激光清洗头使用时的清洗位置。激光出口220内可以还可以设置防护镜片，以隔绝外部的灰尘进入容纳腔210，保护容纳腔210中的第一光路系统300和第二光路系统400。
46.本实用新型实施例中的激光清洗头设置了第一安装腔230与第二安装腔240，能够同时连接分别产生连续激光的激光器和产生脉冲激光的激光器，第一光路系统300能够将连续激光传播至激光出口220中的聚焦镜片221上，第二光路系统400能够将脉冲激光传播至激光出口220中的聚焦镜片221上，聚焦镜片能够使两种激光聚焦，共同对工件表面清洗。其中，连续激光产生热量，能够使工件表面的杂质的附着力降低，从而采用小功率的脉冲激光就能将工件表面的杂质击碎。因此，第一光路系统300中传播的连续激光可采用小功率的连续激光，第二光路系统400中传播的脉冲激光均可选用小功率的脉冲激光，相比于采用单一大功率的脉冲激光，第一光路系统300中的振镜和第二光路系统400中的振镜的功率和体
积更小，第一光路系统300中的振镜和第二光路系统400中的振镜的所需要的安装支架也更小，从而能够减轻激光清洗头的体积及重量，更利于人工手持操作，提升清洗效率。
47.参照图1、图2和图3，在本实用新型的一些实施例中，激光出口220位于安装部200沿容纳腔210的长度方向的一侧，第一安装腔230和第二安装腔240位于安装部200沿容纳腔210的长度方向的另一侧。例如参照图3，容纳腔210的长度方向为前后方向，激光出口220与第一安装腔230分别位于容纳腔210的前后两侧。第一安装腔230和第二安装腔240贯穿安装部200沿容纳腔210的长度方向的另一侧的壳壁。
48.激光出口220与第一安装腔230位于容纳腔210的长度方向上的两侧，连续激光从第一安装腔230可沿容纳腔210的长度方向到达激光出口220的一侧，第一光路系统300通过简单对连续激光进行简单的偏转，连续激光即可到达激光出口220中的设定位置，简化第一光路系统300中的光路设置。第二安装腔240的设置位置同理。
49.参照图3，在本实用新型的一些实施例中，第一光路系统300包括第一反射镜310、准直镜筒320和第一振镜330，准直镜筒320的一端设置于第一安装腔230之中，准直镜筒320的另一端延伸至容纳腔210之中，准直镜筒320用于校正自第一安装腔230进入的连续激光的传播路径，第一反射镜310位于准直镜筒320的另一端和聚焦镜片221之间，第一反射镜310用于将连续激光反射至第一振镜330，第一振镜330用于将连续激光偏转至激光出口220中的聚焦镜片221上。
50.准直镜筒320能够维持连续激光的准直线性，使其始终保持沿直线传播至反射镜上，防止连续激光对于内部设备的损害。准直镜筒320为圆柱结构，安装部200上可以设置支撑准直镜筒320的部位可以开设圆弧形的安装槽271，以使准直镜筒320能够快速定位。连续激光经过第一反射镜310到第一振镜330中，在第一振镜330中实现偏转，最终到达激光出口220内的聚焦镜片221上。第一反射镜310及第一振镜330的安装位置，以及第一反射镜310的反射角度及第一振镜330的偏转角度根据连续激光的光路设定。
51.参照图3，在本实用新型的一些实施例中，第二光路系统400包括第二反射镜410和第二振镜420，第二反射镜410位于第二安装腔240和聚焦镜片221之间，第二反射镜410用于将脉冲激光反射至第二振镜420，第二振镜420用于将脉冲激光偏转至激光出口220中的聚焦镜片221上。脉冲激光在离开激光器时后为直线光，不需要再校准其准直性。连续激光经过第二反射镜410到达第二振镜420中，在第二振镜420中实现偏转，最终到达激光出口220内的聚焦镜片221上。第二反射镜410及第二振镜420的安装位置，以及第二反射镜410的反射角度及第二振镜420的偏转角度根据脉冲激光的光路设定。
52.参照图1和图3，在本实用新型的一些实施例中，安装部200包括第一盖体250与第二盖体260，第一盖体250与第二盖体260可拆卸连接，第一盖体250与第二盖体260能够沿容纳腔210的高度方向对接并组合成安装部200。安装部200设置为分体结构，第二盖体260从第一盖体250上拆卸后，可直接对安装部200内部安装或更换部件，方便于第一光路系统300及第二光路系统400的安装，也方便于后期对第一光路系统300及第二光路系统400检查与维修。第一盖体250与第二盖体260可拆卸连接的方式可以是螺纹连接。
53.参照图1和图3，在本实用新型的一些实施例中，第一盖体250包括连接部251与腔体部252，连接部251可拆卸连接于腔体部252的上方，腔体部252与第二盖体260可拆卸连接，连接部251位于容纳腔210的长度方向上相对激光出口220的另一侧，第一安装腔230、第
二安装腔240均位于连接部251与腔体部252之间。可以理解的是，第一安装腔230的腔壁部分位于连接部251上，部分位于腔体部252上，从而连接部251连接于腔体部252上时，连接部251与腔体部252之间限定出第一安装腔230。第二安装腔240的设置方式同理。
54.连接部251可拆卸连接于腔体部252上的方式可以是螺纹连接。连接部251可拆卸连接于腔体部252上，从而可以采取合拼的方式在第一安装腔230中安装容纳产生连续激光的激光器的出口端，以及在第二安装腔240中安装容纳产生脉冲激光的激光器的出口端，便于人工操作，也方便于后期的检测和维修。
55.参照图3、图4和图5，在本实用新型的一些实施例中，安装部200包括安装底座270，安装底座270位于容纳腔210的下方，安装底座270中设置有水冷管路272，水冷管路272用于通入冷却水，冷却水用于对安装底座270降温。第一光路系统300和第二光路系统400中的振镜在使用时会产生热量，安装底座270中的水冷管道通入冷却水后能够对安装底座270进行降温，避免激光清洗头的温度过高。
56.参照图5，在本实用新型的一些实施例中，水冷管路272包括多个连接段，多个连接段彼此连通分布于安装底座270中，连接段的一端贯通安装底座270的外侧，并连接有堵头。连接段可以通过贯通安装底座270外侧的一端开孔加工而成，方便于生产加工。
57.参照图4和图5，在本实用新型的一些实施例中，安装底座270包括振镜连接部273，第一光路系统300包括若干第一振镜330，第二光路系统400包括若干第二振镜420，第一振镜330与第二振镜420连接于振镜连接部273上。水冷管路272围绕振镜连接部273分布，以集中对第一振镜330与第二振镜420附近的高热区域进行降温。第一振镜330与第二振镜420可以通过焊接、螺纹连接等方式连接于振镜连接部273上。
58.参照图1，在本实用新型的一些实施例中，壳体包括手持部100，手持部100位于安装部200下方，手持部100与安装部200连接，手持部100用于人工手持，手持部100可以是用于人工手持的各类握把结构，手持部100设置于安装部200下方以方便手持操作。操作人员在使用时通过手持手持部100调整激光清洗头的清洗位置。
59.参照图1和图6，在本实用新型的一些实施例中，激光清洗头还包括手握部500，手握部500位于安装部200下方，手握部500位于手持部100相对激光出口220的近侧，手握部500用于人工握持。手握部500可以是用于操作人员握持的各类握把结构。增设手握部500，操作人员可以双手同时握持手持部100和手握部500，可以更稳定地操作激光清洗头。此外，手握部500可以设置于第一光路系统300中的振镜和第二光路系统400中的振镜下方，手握部500内部设置安装相应振镜的支架结构，以简化安装部200的结构。
60.参照图1和图6，在本实用新型的一些实施例中，安装部200上设置有多个安装孔位280，安装孔位280用于与机械臂连接。在一些不适合人工手持操作的工作场合中，安装部200可以通过螺钉、螺栓等螺纹连接件与机械臂连接，通过机械臂带动激光清洗头完成清洗，提升了激光清洗头的适用性。安装孔位280可以设置于安装部200的顶部、底部或侧面上。
61.参照图1、图2和图3，本实用新型的一些实施例中还提出了一种复合激光清洗装置，包括连续激光器、脉冲激光器和本实用新型上述任一实施例中的激光清洗头。连续激光器用于产生连续激光；脉冲激光器用于产生脉冲激光；连续激光器的输出端对接于第一安装腔230，连续激光器输出的连续激光依次通过第一安装腔230、第一光路系统300和聚焦镜
片221后从激光出口220射出，脉冲激光器的输出端对接于第二安装腔240，脉冲激光器输出的脉冲激光能够依次通过第二安装腔240、第二光路系统400和聚焦镜片221后从激光出口220射出。
62.例如，连续激光器与第一光路系统300之间连接有连续激光光路，连续激光光路包括第一输出端，第一输出端安装于第一安装腔230中。连续激光器产生的连续激光经过连续激光光路到达第一安装腔230中，输入到第一安装腔230中的连续激光再通过第一光路系统300到达激光出口220中的聚焦镜片221上，并最终通过聚焦镜片221从激光出口220中射出。
63.脉冲激光器与第二光路系统400之间连接有脉冲激光光路，脉冲激光光路包括第二输出端，第二输出端安装于于第二安装腔240中。脉冲激光器产生的脉冲激光经过脉冲激光光路到达第二安装腔240中，输入到第二安装腔240中的脉冲激光再通过第二光路系统400到达激光出口220中的聚焦镜片221上，并最终通过聚焦镜片221从激光出口220中射出。
64.其中，连续激光器可以是相关技术中用于产生连续激光的各类激光器装置，连续激光器可以是相关技术中用于产生脉冲激光的各类激光器装置。连续激光光路、脉冲激光光路可以是光纤光路，也可以是由管道及反射镜组成的光路。
65.连续激光器产生的连续激光和脉冲激光器产生的脉冲激光经最终都到达激光出口220中的聚焦镜片221上，通过聚焦镜片221的聚焦作用，连续激光和脉冲激光聚焦于一点，能够共同进行清洗。
66.本实用新型实施例中的复合激光清洗装置，采用连续激光与脉冲激光复合清洗的方式，连续激光用于连续产生热量，使工件表面的杂质附着力降低，脉冲激光用于冲击待清洗的工件的表面的杂质，将其震碎。连续激光与脉冲激光复合作用下，能比同功率的单一脉冲激光产生更好的清洗效果，并可以节约能源的使用。因此在清洁过程中，连续激光、脉冲激光均可以采用较小功率的激光实现与大功率激光相同的清洗效果。小功率的连续激光和小功率的脉冲激光所需要的振镜体积小，所需要的安装支架也更小。激光清洗头中第一光路系统300中的振镜的体积和重量减小，以及第二光路系统400的振镜的体积和重量减小，使激光清洗头的重量更轻，体积更小，更利于人工手持操作，提升清洗效率。
67.上面结合附图对本实用新型实施例作了详细说明，但是本实用新型不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本实用新型的实施例及实施例中的特征可以相互组合。