[发明专利]激光焦点控制系统及其应用、激光清洗头

说明书

技术领域

本申请涉及一种激光焦点控制系统及其应用和激光焦点控制系统以及应用、激光清洗头，属于激光领域。

背景技术

随着科技的不断发展，激光被不断应用到材料的加工、制造以及清洗等各个领域，其中，激光清洗技术是一种绿色环保的清洗技术，在航空航天、精密机械、五金等领域应用前景广阔。而手持式激光清洗设备以其灵活、方便的特点，成为未来激光清洗设备发展的主流。手持式激光清洗头是该设备的核心部件。由于激光清洗是利用激光聚焦后光斑完成污渍的去除，清洗光斑离焦过大会导致清洗效果不佳，因此必须把清洗光斑控制在焦点附近。由于人手在清洗过程中会不断的上下浮动，而清洗光斑的离焦情况又无法通过肉眼判断，因此清洗效果欠佳，需要多次重复清洗，造成人力和能源的浪费。为了保证清洗工件在焦点附近，目前最常用的方法是在手持清洗头上加上一个滚轮机构，滚轮在待清洗工件表面运动，可保证焦点始终在工件表面。但由于受到滚轮的影响，这种清洗头无法实现狭窄空间的清洗，而且清洗过程是接触式的，无法满足特殊要求的产品的清洗。

发明内容

根据本申请的一个方面，提供了一种激光焦点控制系统，该系统能够实时监控离焦距离，其应用于激光清洗领域，能够实现非接触式的激光清洗，尤其是狭窄空间的清洗，提高清洗的质量和效率。

所述激光焦点控制系统包括激光测距仪、场镜和计算显示单元；

所述激光测距仪发出的测距激光束通过所述场镜后照射到工件表面并测距；

所述激光测距仪与所述计算显示单元电连接，所述激光测距仪与所述计算显示单元输入测距结果，并由所述计算显示单元输出至少一种信号。

本申请中，所述场镜是指工作在物镜焦平面附近、可以有效减小探测器尺寸的透镜，也称为F-Theta镜或F-θ镜。

优选地，所述计算显示单元通过对比所述激光测距仪输入测距结果与预设参数，输出所述测距结果是否在预设范围内。

优选地，所述计算显示单元通过对比获得的测量距离与设定距离，确定离焦量。

优选地，所述计算显示单元通过对比获得的测量距离与设定距离，确定待测激光的焦点位置与待激光处理材料的位置是否合适；

优选地，所述计算显示单元通过显示不同的颜色来对应待测激光的焦点位置与待激光处理材料的位置合适/不合适。

优选地，所述计算显示单元判定待测激光的焦点位置与待激光处理材料的位置合适的计算准则为-ΔF≤L-(L₁+L₂+F)≤ΔF；

其中，L是计算显示单元中的获得的实际测量的距离；

F为F-Theta镜的焦距；

ΔF为完成激光处理允许的最大离焦量；

L1为激光测距仪与振镜系统发出光束之间的距离；

L2为扫描振镜与F-Theta镜之间的距离。

优选地，所述F和ΔF的数值通过计算显示单元进行设定。

作为一个优选的实施方式，所述激光测距仪向所述计算显示单元输入的测距结果L满足L-(L₀+F)＞ΔF，所述计算显示单元输出第一信号。

作为一个优选的实施方式，所述激光测距仪向所述计算显示单元输入的测距结果L满足-ΔF≤L-(L₀+F)≤ΔF，所述计算显示单元输出第二信号。

作为一个优选的实施方式，所述激光测距仪向所述计算显示单元输入的测距结果L满足L-(L₀+F)＜-ΔF，所述计算显示单元输出第三信号。

其中，F为场镜的焦距；

ΔF为所述激光焦点控制系统预设的允许的最大离焦量；

L₀为激光测距仪与场镜之间的光路距离。

进一步优选地，所述计算显示单元输出的第一信号、第二信号和第三信号，通过不同的颜色、文字、图案中的一种或多种组合的形式区别显示。

进一步优选地，激光焦点控制系统系统包括加工激光器、扫描振镜和分光镜；

所述加工激光器发出的加工激光与所述激光测距仪发出的测距激光通过所述分光镜耦合在同一个光路上，依次通过所述扫描振镜和场镜照射到工件表面；

L₀＝L₁+L₂，其中L₁为激光测距仪与扫描振镜之间的光路距离，L₂为扫描振镜与场镜之间的光路距离。

优选地，所述激光焦点控制系统包括滤波器，所述激光测距仪发出的测距激光首先通过滤波器。

优选地，所述计算显示单元包括至少一个数字逻辑运算单元。