一种自动调焦激光清洗输出装置及输出方法转让专利
申请号 : CN202110606340.9
文献号 : CN113210361B
文献日 : 2022-02-22
发明人 : 贾宝申 , 廖威 , 苏春洲
申请人 : 中国工程物理研究院激光聚变研究中心
摘要 :
权利要求 :
1.一种自动调焦激光清洗输出装置,其特征在于,所述输出装置包括单片机、第一测距部件、驱动部件和激光输出部件;
所述单片机分别与所述第一测距部件和所述驱动部件通信连接;所述驱动部件与所述激光输出部件的激光输出端固定连接;
所述第一测距部件用于实时检测所述激光输出端与激光作业面之间的距离,并将所述距离传输至所述单片机;
所述单片机用于在所述距离与所述激光输出端的焦距不相等时,控制所述驱动部件对所述激光输出端进行驱动,直至所述距离与所述焦距相等;
所述驱动部件包括电机、丝杠和连杆;所述电机与所述单片机通信连接;所述丝杠与所述电机相连接;所述连杆一端与镜架固定连接,所述连杆的另一端与所述丝杠固定连接;所述丝杠用于在所述电机的驱动下,带动所述连杆运动,调节所述激光输出端与所述激光作业面之间的距离;所述镜架与聚焦透镜固定连接,所述聚焦透镜即为所述激光输出端;
所述输出装置还包括第二测距部件;所述第二测距部件与所述单片机相连接;所述第二测距部件用于实时检测所述聚焦透镜的运动距离,并将所述运动距离传输至所述单片机;所述第二测距部件用于通过实时检测其与所述连杆之间的相对距离确定所述聚焦透镜的运动距离;所述单片机还用于实时判断所述运动距离是否与所述距离和所述焦距的差值相等,并在所述运动距离等于所述差值时,控制所述驱动部件停止工作。
2.根据权利要求1所述的输出装置,其特征在于,所述激光输出部件包括激光发射单元以及沿激光光束传输路径依次布置的准直单元、偏转单元和聚焦单元;
所述准直单元用于对所述激光发射单元所发射的激光进行准直,得到准直后的激光;
所述偏转单元用于对所述准直后的激光进行偏转,得到偏转后的激光;所述聚焦单元用于将所述偏转后的激光聚焦于所述激光作业面上。
3.根据权利要求2所述的输出装置,其特征在于,所述准直单元包括准直光筒,所述准直光筒内部设置有准直透镜;所述偏转单元包括腔体,所述腔体内部设置有振镜;所述聚焦单元包括套筒,所述套筒内部设置有所述聚焦透镜和所述镜架;所述镜架与所述套筒滑动连接;
所述准直光筒和所述套筒分别安装于所述腔体外侧;所述准直透镜和所述聚焦透镜的中心光轴相交且交点位于所述振镜的反射镜面的中心。
4.根据权利要求3所述的输出装置,其特征在于,所述聚焦单元还包括窗口片;所述窗口片安装于所述套筒远离所述腔体的一端。
5.根据权利要求1所述的输出装置,其特征在于,所述第一测距部件为激光测距仪、红外测距仪或者超声波测距仪;所述第二测距部件为激光测距仪、红外测距仪或者超声波测距仪。
6.根据权利要求1所述的输出装置,其特征在于,所述丝杠的螺距小于或等于0.1mm。
7.一种自动调焦激光清洗输出方法,基于权利要求1‑6任一项所述的输出装置进行工作,其特征在于,所述输出方法包括如下步骤:实时接收激光输出端与激光作业面之间的距离;
在所述距离与所述激光输出端的焦距不相等时,控制驱动部件对所述激光输出端进行驱动,直至所述距离与所述焦距相等;
所述输出方法还包括:实时接收第二测距部件所检测的所述激光输出端的运动距离,并实时判断所述运动距离是否与所述距离和所述焦距的差值相等,在所述运动距离等于所述差值时,控制所述驱动部件停止工作。
说明书 :
一种自动调焦激光清洗输出装置及输出方法
技术领域
背景技术
清洗方法相比,激光清洗技术具有清洗效果好、控制精度高、应用范围广、运行成本低以及
不污染环境等优点,目前已广泛应用于金属表面氧化物、硫化物和积碳等物质的去除,且具
有更为广阔的应用前景。
动,会造成作业对象的表面脱离激光焦点,造成清洗效果变差的问题。
发明内容
于将所述偏转后的激光聚焦于所述激光作业面上。
聚焦透镜和镜架;所述聚焦透镜与所述镜架固定连接;所述镜架与所述套筒滑动连接;所述
聚焦透镜即为所述激光输出端;
驱动下,带动所述连杆运动,调节所述激光输出端与所述激光作业面之间的距离。
动部件与激光输出部件的激光输出端固定连接。第一测距部件用于实时检测激光输出端与
激光作业面之间的距离,并将距离传输至单片机。单片机用于在距离与激光输出端的焦距
不相等时,控制驱动部件对激光输出端进行驱动,直至距离与焦距相等,进而能够在工件清
洗的整个过程中,始终使激光输出端与激光作业面之间的距离与激光输出端的焦距相等,
保证激光作业面始终处于激光焦点,能够显著提高工件的清洗效果。
附图说明
例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获
得其他的附图。
准直光筒;422‑准直透镜;431‑腔体;432‑振镜;441‑套筒;442‑聚焦透镜;443‑镜架;444‑窗
口片。
具体实施方式
本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他
实施例,都属于本发明保护的范围。
部件2和驱动部件3通信连接,驱动部件3与激光输出部件4的激光输出端固定连接。
出端进行驱动,直至距离与焦距相等。进而能够在工件清洗的整个过程中,始终使激光输出
端与激光作业面之间的距离与激光输出端的焦距相等,保证激光作业面始终处于激光焦
点,能够显著提高工件的清洗效果。
用于对激光发射单元41所发射的激光进行准直,得到准直后的激光。偏转单元43用于对准
直后的激光进行偏转,得到偏转后的激光。聚焦单元44用于将偏转后的激光聚焦于激光作
业面上。
所发出的激光到准直透镜422之间的距离。准直透镜422用于将激光器所发出的激光变为一
束平行的准直光柱。
原先激光器所发出的激光点连接成一条激光线。
连接。聚焦透镜442即为激光输出端。聚焦单元44还包括窗口片444,窗口片444安装于套筒
441远离腔体431的一端,窗口片444用于保护套筒441内部的光学器件,即用于保护聚焦透
镜442。
位于振镜432的反射镜面的中心。
连接。丝杠32与电机31相连接,连杆33一端与镜架443固定连接,连杆33的另一端与丝杠32
固定连接。丝杠32用于在电机31的驱动下,带动连杆33运动,调节激光输出端与激光作业面
之间的距离。具体的,当单片机1确定激光输出端与激光作业面之间的距离与激光输出端的
焦距不相等时,控制电机31开始转动,电机31带动丝杠32运动,丝杠32利用自身的转动带动
连杆33进行直线运动,连杆33带动镜架443进行直线运动,镜架443带动聚焦透镜442进行直
线运动,进而能够调节聚集透镜与激光作业面之间的距离。
距之间的差值的正负值,来控制电机31转动的方向,进而带动聚焦透镜442靠近激光作业面
运动或者远离激光作业面运动。具体的,如果距离大于焦距,则控制电机31推进聚焦透镜
442前进(即靠近激光作业面运动),使工件的激光作业面位于聚焦透镜442的焦点。如果距
离小于焦距,则控制电机31拖动聚焦透镜442后退(即远离激光作业面运动),使工件的激光
作业面位于聚焦透镜442的焦点。本实施例所提供的输出装置,通过实时检测聚焦透镜442
到工件待清洗表面之间的距离,实时调整聚焦透镜442前进或后退,使工件待清洗表面始终
处于焦点,能够大大提高工件待清洗表面的清洗效果。
获取第一测距部件2所检测的距离后,计算距离与焦距之间的差值,通过差值的正负控制步
进电机的转动方向,并将差值的大小转换为步进电机对应的脉冲数,以通过前向控制实现
聚焦透镜442准确的位置调节。作为一种可选的实施方式,本实施例的输出装置还包括第二
测距部件5,第二测距部件5与单片机1相连接。第二测距部件5用于实时检测聚焦透镜442的
运动距离,并将运动距离传输至单片机1。单片机1还用于实时判断运动距离是否与距离和
焦距的差值相等,并在运动距离等于差值时,控制驱动部件3停止工作。进而通过设置第二
测距部件5来实时检测聚焦透镜442的运动距离,同样能够实现聚焦透镜442准确的位置调
节。
件5的类型和型号均相同,进而能够在同一尺度和同一精度下检测聚焦透镜442与激光作业
面之间的距离和聚焦透镜442的运动距离,更加精确的调节聚焦透镜442的位置。
收目标反射的激光束,计时器测定激光束从发射到接收的时间,计算出从测距仪到目标的
距离,由于聚焦透镜442会使激光测距仪所发出的激光束直接透射,而不会发生反射,通过
将激光测距仪所发出的激光束照射到聚焦透镜442上无法获得反射信号,也就无法实现距
离的检测。故需要设置障碍物,以反射激光束。为了简化输出装置的结构,采用输出装置所
包含的连杆33作为障碍物,第二测距部件5用于通过实时检测其与连杆33之间的距离确定
聚焦透镜442的运动距离,而不需再设置新部件来充当障碍物,能够简化结构。
等于0.1mm,进而能够对激光输出端与激光作业面之间的距离进行精密调节,从而使激光作
业面能够更加精确的位于焦点上,提高工件的清洗效果。
聚焦透镜442布置在套筒441内并连接丝杠32,丝杠32由电机31驱动,可以根据激光作业面
与聚焦透镜442的距离对聚焦透镜442的位置进行实时调节,实现作业面始终处于激光焦
点,具有结构简单,操作方便的优点。本实施例的自动调焦激光清洗输出装置结构简单,使
用方便,适合手动激光清洗作业或者用于清洗输出端夹持机构定位精度不足的补偿。
等,并在运动距离等于差值时,控制驱动部件停止工作。进而通过实时检测激光输出端的运
动距离,能够实现激光输出端准确的位置调节。
本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述,本说明书内容不
应理解为对本发明的限制。