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专利号: 2017106743711
申请人: 温州职业技术学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 清洁
更新日期:2024-04-30
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种自变换双波长激光束的手持式自适应激光清洗装置,其特征在于,包括激光器、传输光纤、升降对焦组件(1)、激光测距传感器(3)、振镜扫描系统(4)、升降导向电驱组件(8)和双波长激光束复合系统;

所述振镜扫描系统(4)用于实现将入射的激光束先后经由电机驱动的偏转扫描镜片反射和固定焦距物镜透射后出射,聚焦于工件表面,并使激光束按设定轨迹在工件表面进行扫描运动;在振镜扫描系统(4)的激光束出射端下方设置有升降对焦组件(1),在振镜扫描系统(4)的侧面固定安装有激光测距传感器(3),升降对焦组件(1)用于调节振镜扫描系统(4)出射端与工件表面的相对距离以保持出射激光束始终聚焦于工件表面的当前激光束扫描位置,激光测距传感器(3)用于实时反馈振镜扫描系统(4)与工件表面的相对距离值,为升降对焦组件(1)的调节运动提供控制驱动数据;双波长激光束复合系统作为光路子系统具有输入端和输出端,其中输入端与激光器之间通过传输光纤相连,激光器输出的单波长高斯激光束经由传输光纤进入双波长激光束复合系统,经过内部光学变换后输出双波长复合激光束,所述双波长复合激光束由高斯能量分布的短波长激光和原波长激光构成;双波长激光束复合系统的输出端与振镜扫描系统(4)的激光束入射端固定连接,使得双波长复合激光束成为振镜扫描系统(4)的入射激光束;升降导向电驱组件(8)设置在双波长激光束复合系统的底部下方,用于支撑双波长激光束复合系统。

2.根据权利要求1所述的自变换双波长激光束的手持式自适应激光清洗装置,其特征在于,在振镜扫描系统(4)的侧面还安装有一CCD工业相机组件(2),其视场对应于振镜扫描系统(4)的聚焦加工平面的扫描范围,用于实时监测激光清洗质量。

3.根据权利要求1所述的自变换双波长激光束的手持式自适应激光清洗装置,其特征在于,在振镜扫描系统(4)的侧面还安装有一空间角度陀螺仪(5),用于检测当前扫描加工头的空间姿态倾斜角度。

4.根据权利要求1所述的自变换双波长激光束的手持式自适应激光清洗装置,其特征在于,所述双波长激光束复合系统包括光纤接头(901)、分束镜(902)、第一安装架(903)、空间合束镜(905)、第二安装架(906)、第一45度反射镜(907)、倍频系统(908)、第二45度反射镜(909)、上板(910)、底板(911)和立柱(912);底板(911)通过多根立柱(912)与上板(910)连接;分束镜(902)通过第一安装架(903)安装在上板(910)上,空间合束镜(905)通过第二安装架(906)安装在上板(910)上,两者光轴重合;第一45度反射镜(907)、倍频系统(908)、第二45度反射镜(909)依次设置在底板(911)上,第一45度反射镜(907)与第二45度反射镜(909)的光轴重合;所述光纤接头(901)、分束镜(902)、第一安装架(903)、空间合束镜(905)、第一45度反射镜(907)、倍频系统(908)和第二45度反射镜(909)的安装方位应使得:由光纤接头(901)接入的单波长高斯激光束入射至分束镜(902),经由分束镜(902)分为A束和B束,且A束和B束中的一束沿原方向行进,另一束的行进方向则转折90度;A束直接入射至空间合束镜(905);B束入射至第一45度反射镜(907),经第一45度反射镜(907)的转折后入射至倍频系统(908),获得波长变为原输入激光束1/2、1/3或1/4波长的短波长高斯激光束,再经第二45度反射镜(909)转折入射至空间合束镜(905);A束和B束激光经空间合束镜(905)的合束后出射双波长复合激光束。

5.根据权利要求1所述的自变换双波长激光束的手持式自适应激光清洗装置,其特征在于,所述升降对焦组件(1)包括支撑腿(101)、三耳法兰(102)、三耳套筒(104)、阶梯套筒(105)和角接触球轴承(106);支撑腿(101)共三组,分别通过三个螺栓(103)固定安装在三耳法兰(102)上;阶梯套筒(105)与三耳套筒(104)通过内外螺纹连接实现同轴配合,角接触球轴承(106)设置在阶梯套筒(105)与三耳套筒(104)之间,其上表面接触阶梯套筒(105)轴阶端面,下表面接触三耳套筒(104)底面内侧,且角接触球轴承(106)外环、内环分别与三耳套筒(104)的内壁面和阶梯套筒(105)的外壁面过盈配合,三耳法兰(102)的内螺纹与阶梯套筒(105)外螺纹配合安装;

所述支撑腿(101)包括驱动马达(10101)、保护罩(10102)、联轴器(10103)、滚珠丝杠(10104)、丝杠螺母组(10105)、快插接头(10106)、标尺指针(10107)、升降板(10108)、吹气喷嘴(10109)、支撑腿轴承座(10110)和牛眼万向轮(10111),其中牛眼万向轮(10111)通过孔配合安装在支撑腿轴承座(10110)的下表面,保护罩(10102)呈U形,两侧面设有标尺,上表面开有通孔,底部通过三个螺纹孔安装在支撑腿轴承座(10110)上,滚珠丝杠(10104)一端与支撑腿轴承座(10110)中的轴承同轴配合安装,另一端与联轴器(10103)的一端连接,驱动马达(10101)的转轴穿过保护罩(10102)的上表面通孔与联轴器(10103)的另一端配合安装,滚珠丝杠(10104)与丝杠螺母组(10105)组成滚珠丝杠组件,升降板(10108)呈8字形,分为两层,前后分别设有两个通孔,中间设有螺纹孔,前一个通孔通过孔配合与丝杠螺母组(10105)同轴配合装配,后一个通孔通过螺栓(103)与三耳法兰(102)上同轴配合装配,螺纹孔上下连接两个快插接头(10106),吹气喷嘴(10109)与下方的快插接头(10106)连接并指向待加工区域,标尺指针(10107)通过中间对称设置的螺纹孔安装在升降板(10108)上,两侧对称设置的箭头分别指示保护罩(10101)上的刻度。

6.根据权利要求1所述的自变换双波长激光束的手持式自适应激光清洗装置,其特征在于,所述振镜扫描系统(4)包括振镜保护壳(401)、电机驱动的偏转扫描镜片(402)、固定焦距物镜安装套筒(403)和固定焦距物镜(404),偏转扫描镜片(402)通过定位板固定在振镜保护壳(401)侧壁上,固定焦距物镜安装套筒(403)通过螺纹配合安装在振镜保护壳(401)底部,固定焦距物镜(404)与固定焦距物镜安装套筒(403)通过螺纹配合实现同轴装配。

7.根据权利要求1所述的自变换双波长激光束的手持式自适应激光清洗装置,其特征在于,所述升降导向电驱组件(8)包括手动调节升降组件(801)、升降底座(802)、工形转接件(803)、滚轮(804)、轴承座(805)、从动锥齿轮(806)、主动锥齿轮(807)、螺纹沟槽式联轴器(808)、电机支架(809)、伺服电机(810)、从动锥齿轮安装阶梯轴(811)、三组轴承(812)和主动锥齿轮安装阶梯轴;手动调节升降组件(801)设置在升降底座(802)上表面,电机支架(809)和工形转接件(803)分别通过螺纹孔配合安装在升降底座(802)下表面,工形转接件(803)下端与轴承座(805)连接,轴承座(805)为一立方体结构,其三个相邻侧面分别安装有三组轴承(812);从动锥齿轮安装阶梯轴(811)贯穿轴承座(805),一侧同轴装配有从动锥齿轮(806);滚轮(804)为一对,对称设置在从动锥齿轮安装阶梯轴(811)两侧;伺服电机(810)通过孔配合安装在电机支架(809)上,并通过螺纹沟槽式联轴器(808)和主动锥齿轮安装阶梯轴与主动锥齿轮(807)实现同轴连接,从动锥齿轮(806)与主动锥齿轮(807)组成一对齿轮副。

8.根据权利要求7所述的自变换双波长激光束的手持式自适应激光清洗装置,其特征在于,所述手动调节升降组件(801)包括支撑板(8011)、第一连杆(8012)、第二连杆(8013)、丝杠(8014)、两个丝杠螺母组(8015)、第三连杆(8016)和第四连杆(8017),第四连杆(8017)居中设置在升降底座(802)的上表面,所述第二连杆(8013)、第三连杆(8016)各为一对,对称设置在第四连杆(8017)两侧,第三连杆(8016)一端与第四连杆(8017)铰接,另一端与第二连杆(8013)的一端以及一个丝杠螺母组(8015)铰接在一起;第二连杆(8013)的另一端与第一连杆(8012)铰接;丝杠(8014)与丝杠螺母组(8015)组成丝杠副,将旋转运动转为直线运动,进而实现手动调节升降组件(801)的高度;支撑板(8011)设置在第一连杆(8012)上方,并安装在双波长激光束复合系统的下方。