一种用于去除电池测试探针污染物的清理系统和清理方法与流程

1.本发明涉及激光清洗技术领域，具体地指一种用于去除电池测试探针污染物的清理系统和清理方法。


背景技术：

2.随着科学技术和社会的发展，现在锂电池以其特有的性能优势已经成为了电池行业的主流。在笔记本电脑、摄像机、移动通讯设备等便携式电器中得到普遍应用，并且大容量锂离子电池已在电动汽车中使用，锂电池作为电动汽车的主要动力电源之一，随着电动汽车的普及，其消耗量大幅增加，其生成过程中，用于电池性能，电流，老化测试等步骤中使用的电池测试探针，随着锂电池产量的增加其使用量也随着快速消耗，消耗量增加极大，在生成过程中，电池测试探针处于复杂的车间环境，表面极其容易形成一层污染物，表面污染物有电解液(电解液在室温下很容易形成白色结晶，进而粘附在测试探针上)，金属氧化物等污染物，在测试过程中，电池测试探针表面的污染物极大的影响电池测试探针的测试性能、测试效率以及电池测试探针的寿命，也容易形成阻抗，导致测试数据的不准确，如何延长电池测试探针的寿命和性能，快速方便的有效的清洗电池探针表面的电解液结晶和污染物，成为电池生产中节约成本和提高产量等的一步关键技术工艺，目前常规方法是发现电池测试探针表面有脏污或者电解液结晶时，都是采用人工卸下电池测试探针，然后采用人工使用有机溶剂清洗擦拭，或者液体固体强力冲击清洗、高频超声清洗等方法，清洗完表面的污染电解液结晶等脏污。更换上去使用，或者更换新的电池测试探针，卸下的电池测试探针表面的渡金层上的表面污染物处理干净后下次使用，在频繁的安装中，渡金膜及其容易损坏，而且人工更换比较耗时，从产线拆卸下来操作复杂，清洗过程，化学溶解方法时间较长而且电解液杂质易挥发污染环境对操作者身体有害，锂电池测试探针一般都是采用优质铜材，然后在铜材上采用雕花处理，渡上一层镍底渡金膜，液体固体强力冲击清洗、高频超声清洗，毛刷清洗容易导致镀金层脱落，导致其检测性能降低。
3.如专利号为“cn202020239853.1”的名为“方形锂电池测试探针及负压吸嘴的清洁装置及清洁系统”的中国发明专利，该专利是通过高频超声清洗电池测试探针上面的污染物，然后利用负压技术对污染物进行清理，但实际上高频超声震荡电池测试探针容易导致渡金层的损坏。而且高频超声对电池测试探针上的脂类附着物起不到任何的清洗作用，需要二次擦拭才能清理干净。
4.激光清洗是一种很好的清理方法，但是目前公开的技术方案中，都是采用单一的脉冲激光对待清理物品的表面进行清洗。如专利号为“cn208495239u”的名为“便携式线扫描激光清洗装置”的中国实用新型专利，该专利介绍了一种激光清洗装置，该装置的外壳内在激光的路径上依次设置的激光器输出头、光束整形结构和聚焦结构；激光器输出头设置激光器连接端；光束整形结构将激光器输出头发射的激光调整为线光源；聚焦结构将线光源聚焦到工件表面；激光器输出头为准直头；外壳内还设置电控结构，电控结构与激光器、光束整形结构、聚焦结构相连接。该装置将激光器输出头、光束整形结构、聚焦结构集成在
外壳内，方便携带和手持操作，激光器输出头与激光器连接发射激光，光束整形结构将激光进行调节为线光源照射到聚焦结构，聚焦结构将线光源进行压缩光束大小，聚焦到工件表面，对工件进行清洗。但是该装置采用的是单一脉冲激光，单一脉冲激光用于电池测试探针的清洗，会使电池测试探针局部受热，电池探针表面的金层会出现崩裂的情况。


技术实现要素：

5.本发明的目的就是要解决上述背景技术的不足，提供一种用于去除电池测试探针污染物的清理系统和清理方法。
6.本发明的技术方案为：一种用于去除电池测试探针污染物的清理系统，包括，
7.夹持模块，用于夹持待清洗的电池测试探针使需要清洗的污染端面露出；
8.半导体连续激光光束发射模块，用于向污染端面发射连续激光光束使污染物膨胀；
9.脉冲高频激光光束发射模块，用于向污染端面发射脉冲高频激光光束使污染物破碎。
10.进一步的所述半导体连续激光光束发射模块包括，
11.连续激光发射模块，用于发射连续激光光束；
12.第一扩束镜，位于连续激光光束的光路上用于对连续激光光束进行扩束；
13.第一聚焦镜，位于连续激光光束的光路上且处于第一扩束镜后方，用于对扩束后的连续激光光束进行聚焦并调节焦点位置；
14.照射范围调节模块，用于调节聚焦后的连续激光光束的传输路径和照射范围。
15.进一步的所述照射范围调节模块包括，
16.x轴扫描镜片，位于第一聚焦镜的后方用于改变反射至污染端面上的光斑的x向位置；
17.y轴扫描镜片，位于第一聚焦镜的后方与x轴扫描镜片并列，用于配合x轴扫描镜片将聚焦后的连续激光光束反射至污染端面上，并通过改变偏转角度调节反射至污染端面上的光斑的y向位置。
18.进一步的所述脉冲高频激光光束发射模块包括，
19.脉冲高频激光发射模块，用于发生脉冲高频激光光束；
20.第二扩束镜，位于脉冲高频激光光束的光路上用于对脉冲高频激光光束进行扩束；
21.第二聚焦镜，位于脉冲高频激光光束的光路上且处于第二扩束镜后方，用于对扩束后的脉冲高频激光光束进行聚焦并调节焦点位置。
22.进一步的还包括，
23.合束镜，位于连续激光光束和脉冲高频激光光束的光路上，用于对聚焦后的连续激光光束和聚焦后的脉冲高频激光光束进行合束形成照射于污染端面的复合激光光束。
24.进一步的所述连续激光发射模块包括用于发射波长为808nm～915nm的连续激光光束的半导体连续激光器。
25.进一步的所述脉冲高频激光发射模块包括用于发射波长为1060nm～1070nm的脉冲高频激光光束的脉冲激光器。
26.进一步的还包括用于吸附从电池测试探针上脱离的污染物的真空吸附模块。
27.一种用于去除电池测试探针污染物的清理系统的清理方法，对待清洗的电池测试探针进行固定，将污染端面露出，半导体连续激光光束发射模块发射连续激光光束，脉冲高频激光光束发射模块发射脉冲高频激光光束，对连续激光光束和脉冲高频激光光束进行合束形成复合激光光束，将复合激光光束汇集到污染端面，直到污染端面上的污染层完全去掉，完成对电池测试探针的污染物清理。
28.进一步的按照以下步骤进行：
29.1)、对待清洗的电池测试探针进行固定，将污染端面露出；
30.2)、半导体连续激光光束发射模块发射连续激光光束，连续激光光束经过扩束，扩束的连续激光光束进行聚焦，调节聚焦位置使聚焦光斑在污染端面形成聚焦点，调节连续激光光束在污染物端面上的聚焦点的移动速度，使连续激光光束采用扫描的方式覆盖在电池测试探针的污染端面上；
31.3)、脉冲高频激光光束发射模块发射脉冲高频激光光束，脉冲高频激光光束经过扩束，扩束的脉冲高频激光光束进行聚焦，调节聚焦位置使聚焦光斑覆盖污染端面；
32.4)、对聚焦后的连续激光光束和路径调节后的脉冲高频激光光束合束形成复合激光光束，将复合激光光束汇集到污染端面，使污染物从污染端面上剥离；
33.5)、利用真空抽吸的方式将从污染端面上脱离的污染物去除掉，直至污染端面的污染层完全去掉，完成电池测试探针的污染物清理。
34.本发明的优点有：1、本发明通过将连续激光光束与脉冲高频激光光束共同作用到电池测试探针的污染端面上，利用连续激光光束和脉冲高频激光形成的复合激光形成高频光粒子，对污染层产生冲击，使污染端面的污染物脱落，达到对污染端面进行清洗的目的，不会对电池测试探针产生任何的损伤，清理效果好，具有极大的推广价值；
35.2、本发明的半导体连续激光光束发射模块发射的连续激光光束进行扩束处理和聚焦处理，扩束的目的是避免由于发射的连续激光光束太小导致后期的调整困难的问题，通过扩束和聚焦，能够使连续激光光束的光斑更容易调整；
36.3、本发明的连续激光光束经过聚焦后需要进行光路的调整，以便于与脉冲高频激光光束进行配合，本发明通过x轴扫描镜片和y轴扫描镜片进行配合能够方便的将连续激光光束反射到污染端面上，另外通过调整x轴扫描镜片和y轴扫描镜片能够方便对污染端面上的照射光斑的范围进行调整；
37.4、本发明对脉冲高频激光光束进行扩束和聚焦处理，扩束的目的是能够将原先光束太小的激光光束扩大，避免后期难以调整的问题，聚焦可以方便的将能量集中到污染端面上，调整第二聚焦镜可以方便的调整脉冲激光光束照射的位置；
38.5、本发明在脉冲高频激光光束和连续激光光束的光路上设置有合束镜，合束镜对连续激光光束投射，对脉冲高频激光光束反射，将连续激光光束和脉冲高频激光光束合束到一起形成符合激光光束，作用到污染端面上，对污染端面进行清理；
39.6、本发明采用的是波长为808nm～915nm的连续激光光束，该波长的连续激光光束能够快速被污染端面上的污染物所吸收，使污染物膨胀，污染物内部形成气孔，加速污染物的脱落；
40.7、本发明采用的是波长为1060nm～1070nm的脉冲高频激光光束，该波长的脉冲高
频激光光束可作用到污染物内部的气孔中，在污染物内部气孔中产生粒子冲击波，冲击波使污染物变成碎片，进一步促进污染物的脱落；
41.8、本发明还设置有真空吸附模块，利用真空吸附模块将脱离的污染物吸走，真空吸附模块本身能够产生一定的负压，加速污染物从污染端面上脱离的过程；
42.9、本发明的电池测试探针的清理过程极为方便且快捷，不会对电池测试探针造成任何的损伤，具有极大的推广价值；
43.10、本发明的电池测试探针的清理方法极为简单，通过连续激光光束和脉冲高频激光光束能够将污染物从电池测试探针上快速剥离，不会对电池测试探针的镀层造成损伤，且清理的效率极高。
44.本发明与传统的有机溶剂清洗擦拭、液体固体强力冲击清洗、高频超声清洗等方法除去污染层方法比较，传统是接触式除去污染层，对电池测试探针镀金层表面有机械作用力，损伤电池测试探针镀金层表面镀金层，影响其性能，或者有不溶于的介质附着于电池测试探针镀金层的表面，无法去除，产生二次污染，高频超声清洗导致金层脱落，本发明不需要拆卸电池测试探针，采用手持式光学扫描聚焦枪加工探针，激光非接触式加工，避免了拆卸安装带来的电池测试探针的镀金层的磨损，不需使用任何化学药剂和清洗液，除去电池测试探针下来的废料基本上体积小，易于存放，可回收，可以轻易解决化学除去带来的环境污染问题。
45.本发明与传统的单波长激光器、单工艺步骤加工方式相比，由于不同物质对不同波长的激光吸收率不一致，采用多波长复合激光降低所需的短波长激光功率，避免了电池测试探针的升温造成的寿命衰减，避免了高峰值的脉冲激光对镀金层的破坏，以避免使被处理表面遭到破坏的热积累。
46.本发明与传统的激光清洗模式相比，本发明利用了复合激光的光粒子的冲击特性，大幅降低了所需的激光器的激光功能，采用的都是低功率激光器，对于降低生产成本和减少能源消耗具有根本优势。
附图说明
47.图1：本实施例的电池测试探针的污染端面示意图；
48.图2：本实施例的光路传递示意图；
49.图3：本实施例壳体结构示意图；
50.其中：1—电池测试探针；2—污染端面；3—壳体；4—圆形卡爪；5—真空吸附接口；6—第一扩束镜；7—第一聚焦镜；8—x轴扫描镜片；9—y轴扫描镜片；10—第二扩束镜；11—第二聚焦镜；12—合束镜；13—第一固定结构；14—第二固定结构。
具体实施方式
51.下面详细描述本发明的实施例，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，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
52.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”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发明和简化描述，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发明的限制。
53.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。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
54.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
55.如图1～3所示，本实施例涉及到一种清理系统，用于对电池测试探针1上的污染物进行清理，主要是电池测试探针1的端面上的污染物进行清理，如图1所示，电测测试探针1的污染端面2即为本实施例的清理系统需要清理的端面。
56.本实施例的清洗系统包括壳体3，壳体3内集成有用于夹持待清洗的电池测试探针1使需要清洗的污染端面2露出的夹持模块、用于向电池测试探针1需要清洗的污染端面2发射半导体连续激光光束使污染物膨胀的半导体连续激光光束发射模块和用于向电池测试探针1需要清洗的污染端面2发射脉冲高频激光光束使污染物破碎的脉冲高频激光光束发射模块。
57.其中，夹持模块包括用于夹持电池测试探针1的圆形卡爪4，圆形卡爪4可以调节尺寸，适配不同大小的电池测试探针1，圆形卡爪4夹持电池测试探针1的上端区端面，使污染端面2正对复合激光光束聚焦的区域，使复合激光光束不会反射到其他区域。
58.本实施例的连续激光光束和脉冲高频激光光束为两个不同波长的激光光束，半导体连续激光光束发射模块包括半导体连续激光器(固定在壳体3上的第一固定结构13上)，发射连续激光光束，连续激光光束的波长为808nm～915nm、平均功率在10～30瓦之间，半导体连续激光器不能设置频率和脉宽，输出光斑光束椭圆率大于90％，其光束发散角小于0.5毫弧度，无峰值功率，半导体连续激光器发射的连续激光光束是利用激光光子能量的特点对污染端面2上的污染物作用，利用连续激光光束对镀金面反射的原理使污染物受热膨胀形成气孔加速脱落剥离过程。
59.脉冲高频激光光束发射模块包括mopa脉冲激光器(固定在壳体3上的第二固定结构14上)，用于发射窄脉宽的脉冲高频激光光束，脉冲高频激光光束的参数为波长1060nm～1070nm，平均功率在5～20瓦之间，脉冲宽度在1～10ns之间,频率在500khz～4000khz，单点脉冲能量小于0.8毫焦。脉冲高频激光光束的光束质量m2因子小于等于1.4。利用脉冲高频激光光束的高峰值频率、低脉冲能量、光子能量反射的特点对污染端面2表面的污染物进行冲击，分解污染颗粒。
60.另外，本实施例在壳体3内设置有光学系统，具体的包括位于连续激光光束光路上的第一扩束镜6、第一聚焦镜7、x轴扫描镜片8和y轴扫描镜片9，包括位于脉冲激光光束光路上的第二扩束镜10、第二聚焦镜11、合束镜12。因为半导体连续激光器和mopa脉冲激光器发生的激光光束太小，需要进行扩束，因此本实施例通过第一扩束镜6对连续激光光束进行扩束，通过第二扩束镜10对脉冲高频激光光束进行扩束，第一扩束镜6的镜片渡有波长为1060nm-1070nm的增透膜，可进行2倍扩束，第二扩束镜10的镜片渡有波长为808nm-915nm的增透膜，可进行5倍扩束。
61.激光光束扩束后需要进行再次聚焦，聚焦的目的一是将激光光束的能量集中，再就是便于对激光光束照射范围进行调整。本实施例的第一聚焦镜7位于第一扩束镜6的后方，第一聚焦镜7的镜片渡有波长为1060nm-1070nm的增透膜，焦距为200mm，第一聚焦镜7在壳体3内可调节位置，用来调节连续激光光束的焦点位置。第二聚焦镜11位于第二扩束镜10的后方，第二聚焦镜11的镜片渡有波长808nm-915nm的增透膜，焦距为150mm，第二聚焦镜11在壳体3内可调节位置，用来调节脉冲高频激光光束的焦点位置。
62.x轴扫描镜片8和y轴扫描镜片9配合将连续激光光束的传播光路进行调整，对连续激光光束进行反射，这样能够便于连续激光光束和脉冲高频激光光束的排布，便于对两种激光光束的合束。x轴扫描镜片8的镜片是直径为20mm方形镜片，渡有波长为1060nm-1070nm反射膜，y轴扫描镜片9的镜片是直径为20mm方形镜片，渡有波长为1060nm-1070nm反射膜。调整x轴扫描镜片8和y轴扫描镜片9能够方便的调节连续激光光束的光斑范围，便于对连续激光光束照射范围的控制。
63.最后连续激光光束和脉冲高频激光光束会合束形成复合激光光束，合束通过合束镜12实现，连续激光光束会透过合束镜12照射到污染端面2，脉冲高频激光光束会被合束镜12反射至污染端面2上。合束镜12的双面镜片渡有45度的波长为1060nm-1070nm增透膜，单面渡有45
°
的波长为808nm～915nm的反射膜。连续激光光束透过合束镜12后和脉冲高频激光光束汇聚形成复合激光光束。
64.本实施例的第一聚焦镜7和第二聚焦镜11上均安装有千分尺，通过千分尺可以方便的调节第一聚焦镜7和第二聚焦镜11，以便对连续激光光束和脉冲高频激光光束的光斑进行调节。
65.本实施例在壳体3上靠近圆形卡爪4的位置还安装有真空吸附接口5，通过真空吸附接口5对壳体3内部脱离的污染物进行抽吸，真空吸附接口5本身可以对污染端面2上的污染物产生一定的负压，加速污染物脱剥离的过程。
66.具体的清理方法如下：
67.1)、对待清洗的电池测试探针1进行固定，使用圆形卡爪4将电池测试探针1固定住，可以调节圆形卡爪4的直径使其与电池测试探针1对应，将电池测试探针1待清洗的污染端面2露出来，正对激光光束聚焦的位置；
68.2)、半导体连续激光器发射连续激光光束，连续激光光束首先经过第一扩束镜6进行扩束，扩束的连续激光光束经过第一聚焦镜7进行聚焦，聚焦后的连续激光光束照射到x轴扫描镜片8和y轴扫描镜片9，经过x轴扫描镜片8和y轴扫描镜片9的反射改变光路路径，照射到合束镜12上；
69.3)、mopa脉冲激光器发射脉冲高频激光光束，脉冲高频激光光束经过第二扩束镜10进行扩束，扩束的脉冲高频激光光束经过第二聚焦镜11进行聚焦，聚焦后的脉冲高频激光光束照射到合束镜12上；
70.4)、连续激光光束从合束镜12上透射而过，脉冲高频激光光束经过合束镜12的反射，脉冲高频激光光束与连续激光光束合束，形成复合激光光束，将复合激光光束汇集到污染端面2；
71.5)、复合激光光束作用到污染端面2，使污染端面2上的污染物剥离，利用真空吸附接口5抽真空的方式将从污染端面2上脱离的污染物去除掉，直至污染端面2的污染层完全
去掉，完成电池测试探针1的污染物清理。
72.先调节第一聚焦镜7的位置，使连续激光光束在电池测试探针1的污染端面2上聚焦成点，再通过调节控制x轴扫描镜片8和y轴扫描镜片9的扫描角度和扫描速度，使连续激光光束覆盖整个电池测试探针1的污染端面2，最后调节第二聚集镜11，使脉冲高频激光光束聚焦成圆形光斑，圆形光斑覆盖整个污染端面2，两个激光光束完成重合，两束激光同时出光，作用在污染端面2上。
73.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。