本发明涉及激光清洗技术领域，更具体地说，涉及一种便携式激光清洗手持终端及激光清洗设备。
背景技术：
传统的清洗方法主要分为化学和机械清洗两种方式，以上两种清洗方法均会对环境和人员产生严重的二次污染。激光清洗作为一种清洁的清洗方式，正在逐步被人们所熟知，其采用激光束作为清洗介质，利用激光能量密度高和脉冲特性，能够在要去除材料表面形成极高的温度和热冲击作用，由于基体材料和表面去除物材料间存在巨大的温度差，会产生不同的热膨胀效果，在热冲击作用的辅助下，可实现表面材料与基体材料的快速剥离，且激光的高能量密度，能够将表面要去除材料瞬间气化，从而达到快速和深度清洗的目的。
国内现已开发了多款便携式激光清洗设备，功率从50w到200w区间。手持终端多采用一维扫描方式，即需要通过手腕的移动来实现大面积清洗效果，因此，具有清洗效率低和存在清洗间隙等缺点。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种便携式激光清洗手持终端及激光清洗设备，解决了现有技术中手持终端采用一维扫描方式导致需要通过手腕的移动来实现大面积清洗效果且清洗效率低和存在清洗间隙等缺点的问题。
本发明解决技术问题所采用的技术方案是：一种便携式激光清洗手持终端，包括用于准直传输激光的激光准直模块，在所述激光准直模块的一端设置有用于提高激光扫描速率和增加激光扫描区域的二维扫描振镜模块，所述二维扫描振镜模块包括绕x轴往复摆动的x轴振镜镜片和绕y轴往复摆动的y轴振镜镜片。
在本发明的便携式激光清洗手持终端中，所述x轴振镜镜片和所述y轴振镜镜片分别通过x轴振镜驱动器和y轴振镜驱动器带动摆动。
在本发明的便携式激光清洗手持终端中，在所述激光准直模块与所述二维扫描振镜模块之间还设置有用于改变激光光路方向的折叠光路模块，所述折叠光路模块包括至少一反射镜，所述折叠光路模块与所述激光准直模块可拆卸连接。
在本发明的便携式激光清洗手持终端中，所述折叠光路模块还包括光学底座，所述光学底座的底侧设置有第一卡扣连接头，所述激光准直模块的一端设置有用于与所述第一卡扣连接头相连接的第二卡扣连接头，所述激光准直模块连接在所述光学底座的下方且与所述光学底座通过所述第一卡扣连接头和所述第二卡扣连接头相连接，所述第一卡扣连接头与所述第二卡扣连接头连接后形成有用于激光从所述激光准直模块沿y轴方向向上进入至所述光学底座内的激光通道。
在本发明的便携式激光清洗手持终端中，所述x轴振镜镜片和所述y轴振镜镜片设置在所述光学底座的上方，所述光学底座的顶侧与所述x轴振镜镜片相对应的位置开设有用于激光从所述光学底座内射出的激光通孔，所述光学底座上与所述激光通孔相对应位置设置有用于将激光沿y轴方向向上反射后穿过所述激光通孔至所述x轴振镜镜片的第一反射镜，所述光学底座上与所述激光通道相对应的位置设置有用于将来自所述激光准直模块的激光沿x轴方向反射至所述第一反射镜的第二反射镜。
在本发明的便携式激光清洗手持终端中，所述x轴振镜镜片相对于y轴倾斜的初始角度为45°，所述x轴振镜镜片相对于该初始角度绕x轴的摆动角度为±13°；所述y轴振镜镜片相对x轴倾斜的初始角度为51.5°，所述y轴振镜镜片相对于该初始角度绕y轴的摆动角度为±13°。
在本发明的便携式激光清洗手持终端中，所述便携式激光清洗手持终端还包括用于将依次经过所述x轴振镜镜片和所述y轴振镜镜片的激光射出的场镜。
在本发明的便携式激光清洗手持终端中，所述便携式激光清洗手持终端还包括枪壳组件，所述枪壳组件包括相互连接的枪把和枪管，所述枪把上设置有用于触发激光的具有自锁功能的扳机开关和后保险开关；所述场镜安装在所述枪管远离所述枪把的一端端面上；所述折叠光路模块和所述二维扫描振镜模块安装在所述枪管内，所述枪管下侧开设有用于供所述激光准直模块的一端伸入进而与所述二维扫描振镜模块连接的贯穿孔，所述激光准直模块安装在所述枪管的下方且向下延伸；所述枪管上还开设有用于进入冷却水的水路接口以及用于接收电信号的端口。
在本发明的便携式激光清洗手持终端中，所述激光准直模块包括光路固定架，所述光路固定架的一端连接有准直法兰盘，所述光路固定架的另一端通过快速转接头连接有用于传输激光的光纤，所述第二卡扣连接头连接在所述准直法兰盘远离所述光路固定架的一端端面上；在所述光路固定架内沿着激光的传输方向依次设置第一凸透镜、凹透镜和第二凸透镜，所述光路固定架内还设置有镜架，所述第一凸透镜和所述凹透镜设置在所述镜架内，在所述光路固定架上紧贴安装有用于冷却所述第一凸透镜、凹透镜和第二凸透镜的水冷块，所述光路固定架的外周还套设有准直套筒，所述准直套筒与所述光路固定架之间还设置有密封圈。
本发明还提供了一种激光清洗设备，包括上述的便携式激光清洗手持终端以及连接在所述激光准直模块上的光纤激光器。
实施本发明的便携式激光清洗手持终端及激光清洗设备，具有以下有益效果：本发明的便携式激光清洗手持终端及激光清洗设备采用二维扫描的双振镜反射式光路设计，能实现高速扫描，极大地提高了清洗效率。
附图说明
图1为本发明的便携式激光清洗手持终端的结构示意图；
图2为本发明的便携式激光清洗手持终端的分解部分结构的示意图；
图3为本发明的便携式激光清洗手持终端的激光准直模块的结构示意图；
图4为本发明的便携式激光清洗手持终端的激光准直模块的的剖视示意图；
图5为本发明的便携式激光清洗手持终端的折叠光路模块的结构示意图；
图6为本发明的便携式激光清洗手持终端的二维扫描振镜模块与场镜分解的结构示意图；
图7为本发明的便携式激光清洗手持终端的第一实施例的枪壳组件的结构示意图；
图8为本发明的便携式激光清洗手持终端的第一实施例的枪壳组件的枪管的结构示意图；
图9为本发明的便携式激光清洗手持终端的第一实施例的枪壳组件的枪把的结构示意图；
图10为本发明的便携式激光清洗手持终端的第二实施例的枪壳组件的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的便携式激光清洗手持终端及激光清洗设备及作用原理作进一步说明：
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示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。
本发明涉及一种激光清洗设备，包括便携式激光清洗手持终端和光纤激光器。
如图1-2所示，该便携式激光清洗手持终端包括用于准直传输激光的激光准直模块1、用于提高激光扫描速率和增加激光扫描区域的二维扫描振镜模块2、用于将激光射出至待清洗物表面的场镜3以及枪体组件4。在本实施例中，该便携式激光清洗手持终端还包括用于反射改变激光方向的折叠光路模块5，该折叠光路模块5设置在激光准直模块1与二维扫描振镜模块2之间。在其它实施例中，如果无需改变激光的方向，则可以不包含折叠光路模块。其中，光纤激光器连接在激光准直模块1上。
激光准直模块1和折叠光路模块5之间采用卡扣连接方式实现快速连接，折叠光路模块5和二维扫描振镜模块2之间通过光学底座51实现精确连接定位，折叠光路模块5、二维扫描振镜模块2均安装于枪体组件4中，场镜3安装在枪体组件4的出口处。
现有技术中，手持终端因为光学系统设计不合理等原因，尺寸较长，重量过大，不适合长时间作业，也限制了便携式设备的应用范围。本发明基于模块化思想，将准直和扩束光学系统封装为独立模块，通过更换不同的模块，就能够实现不同的光学配置，获得不同的激光清洗效果；此外，模块化设计方案使得该系统能够适用各种激光清洗设备。
光纤激光器的光纤输出端口发出波长为1064nm的近红外激光，激光经激光准直模块1进入折叠光路模块5，后经二维扫描振镜模块2实现激光的输出，输出激光在场镜3的作用下，聚焦到待清洗工件的表面，达到清洗工件表面污染物的目的。
如图3-4所示，激光准直模块1包括光路固定架11，光路固定架11的一端连接有准直法兰盘12，光路固定架11的另一端通过快速转接头13连接有用于传输激光的光纤14。其中，快速转接头13可以是qbh转接头等等，方便拆装。即快速转接头13和光纤输出端口为标准化接口设计，能够适配不同型号和厂家的激光器产品，且可实现快速插拔，使用方便、安全。其中，光纤激光器具体是连接在光纤14上。
在光路固定架11内沿着激光的传输方向依次设置第一凸透镜15、凹透镜16和第二凸透镜17，光路固定架11内还设置有镜架18，第一凸透镜15和凹透镜16设置在镜架18内，在光路固定架11上紧贴安装有用于冷却第一凸透镜15、凹透镜16和第二凸透镜17的水冷块19，光路固定架11的外周还套设有准直套筒31，准直套筒31与光路固定架11之间还设置密封圈32。其中，镜架18、第二凸透镜17通过压环(图中未标示)定位在光路固定架内，第一凸透镜15和凹透镜26通过压环33定位在镜架18内。第一凸透镜15和第二凸透镜17为双凸的凸透镜。
如图5所示，在本实施例中，折叠光路模块5包括至少一个反射镜，折叠光路模块5与激光准直模块1可拆卸连接，反射镜的数量根据需要而定。具体地，折叠光路模块5包括光学底座51，其中激光准直模块1连接在光学底座51的下方且与光学底座51通过第一卡扣连接头10和第二卡扣连接头20相连接。光学底座51的底侧设置第一卡扣连接头10，激光准直模块1远离光纤14的一端设置用于与第一卡扣连接头10相连接的第二卡扣连接头20，第二卡扣连接头20连接在准直法兰盘12远离光路固定架11的一端端面上。第一卡扣连接头10和第二卡扣连接头20分别呈圆环形，当然也可以呈矩形、椭圆形等等，且第一卡扣连接头10与第二卡扣连接头20合并连接后形成用于激光从激光准直模块1沿y轴方向向上进入至光学底座51内的激光通道(图中未标示)。通过第一卡扣连接头10和第二卡扣连接头20能够实现折叠光路模块5与激光准直模块1的快速连接，且其具有较高的定位精度，能够保证从激光准直模块1出射的准直激光束位于光路的中心线上。
如图6所示，二维扫描振镜模块2包括绕x轴往复摆动的x轴振镜镜片21和绕y轴往复摆动的y轴振镜镜片22，x轴振镜镜21片和y轴振镜镜片22分别通过x轴振镜驱动器23和y轴振镜驱动器24带动摆动。x轴振镜驱动器23和y轴振镜驱动器24可以分别是振镜电机等，分别用于带动x轴振镜镜片21绕x轴往复摆动和带动y轴振镜镜片22绕y轴往复摆动。其中x轴振镜镜片21和y轴振镜镜片22安装在光学底座51的右侧上方，光学底座51的顶侧与x轴振镜镜片21相对应的位置开设有用于激光从光学底座51内射出的激光通孔511，光学底座51的右端与激光通孔511相对应位置设置有用于将激光沿y轴方向向上反射后穿过激光通孔511至x轴振镜镜片21的第一反射镜100，第一卡扣连接头10设置在光学底座51的底侧的左端，光学底座51的左端与激光通道相对应的位置设置有用于将来自激光准直模块1的激光沿x轴方向反射至第一反射镜100的第二反射镜200，其中第一反射镜100和第二反射镜200基本相平行，分别也水平面大致呈45°。反射镜的具体设计根据需要而定，只要能将来自激光准直模块1的激光反射传送至二维扫描振镜模块2即可，均在本发明的保护范围之内。在本实施例中，通过设计第一反射镜100和第二反射镜200，可以减少便携式激光清洗手持终端整体的横向尺寸，使激光准直模块1可以沿纵向延伸设置，两片反射镜能够将入射的激光束进行二次偏转，再与x轴振镜镜片21和y轴振镜镜片22相配合，仍然可以实现激光束横向射出，二次偏转后的激光束先入射到x轴振镜镜片21，经x轴振镜镜片21反射到y轴振镜镜片22，经y轴振镜镜片22反射出光作用到待清洗工件表面。
其中，x轴振镜驱动器23和y轴振镜驱动器24通过连接块25连接在光学底座51上。如图5-6所示，连接块25与光学底座51之间通过定位销、螺钉等第一紧固件26相连接。在光学底座51的顶侧还开设有用于安装y轴振镜镜片22和y轴振镜驱动器24的安装通孔512。
其中，x轴振镜镜片21相对于y轴倾斜的初始角度为45°，即x轴振镜镜片21相对于水平面倾斜的初始角度为45°。x轴振镜镜片21相对于该初始角度绕x轴的摆动角度为±13°；y轴振镜镜片22相对于水平面垂直，相对于x轴倾斜的初始角度为51.5°，y轴振镜镜片22相对于该初始角度绕y轴的摆动角度为±13°。采用此设计极大地减小了x轴振镜驱动器23和y轴振镜驱动器24以及x轴振镜镜片21和y轴振镜镜片22间的水平方向和垂直方向的距离，从而减小便携式激光清洗手持终端的整体尺寸。
其中，前述的场镜3用于将依次经过x轴振镜镜片21和y轴振镜镜片22的激光射出并射至待清洗物的表面。
具体的工作原理：光纤激光器的光纤输出端口发出波长为1064nm的近红外激光束经过激光准直模块1内部的第一凸透镜15、凹透镜16、第二凸透镜17构成的光学准直镜组，再经过第二反射镜200和第一反射镜100等构成的折叠光路模块5的反射出光至由x轴振镜镜片21和y轴振镜镜片22等构成的二维扫描振镜模块2的反射，最后由场镜3出光，激光束作用至待清洗工件表面。
便携式激光清洗手持终端还包括枪壳组件4。下面通过不同的实施例进行说明。
实施例1
如图7-9所示，枪壳组件4包括相互连接的枪把41和枪管42，枪把41与枪管42通过螺钉、沉头钉等第二紧固件43相连接，在枪把41和枪管42上分别相互对应设置有螺钉孔44。其中，枪把41是由第一左壳体411和第一右壳体412相互连接合并形成；枪管42是由上壳、中壳、下壳连接形成，未进行左右分解装配。其中，枪管42采用硬质塑料制成，如abs、pc等等，强度高，重量轻；枪把41采用铝合金、钛合金等轻质金属制成，实现轻量化同时利于散热。枪管42与枪把41采用分体式结构，有利于装配维护。
如图1所示，枪把41上设置有用于触发激光的具有自锁功能的扳机开关45和后保险开关46，该设计使其具备掉电自锁，防意外跌落自锁功能，双重保险，安全可靠，操作方便。场镜3安装在枪管42远离枪把41的一端端面上，折叠光路模块5和二维扫描振镜模块2安装在枪管42内。如图8所示，枪管42下侧开设有用于供激光准直模块1的一端伸入进而与二维扫描振镜模块2连接的贯穿孔401，激光准直模块1安装在枪管42的下方且向下延伸。枪管42上还开设有用于进入冷却水的水路接口402以及用于接收电信号的端口403。
实施例2
与实施例1不同之处在于：如图10所示，枪把41左右未分解装配，枪管42是由第二左壳体421和第二右壳体422相互连接合并形成，并通过公母止口配合保证密封并达到防水。
本发明便携式激光清洗手持终端可以实现高效率清洗以及便携式、轻量化的目的。具体而言，本发明具有以下技术特点：
(1)本发明采用双振镜结构设计的二维扫描振镜模块，通过合理布局反射光路实现二维扫描高效率清洗；
(2)本发明的激光准直模块和折叠光路模块之间采用快速转接头实现快速拆装；
(3)本发明采用模块化设计思想，各个模块之间可以快速装拆换型，对于不同功率的清洗设备可以通过快速换装相应模块达到相应的应用要求；
(4)本发明的枪体组件轻量化设计，并同时采用人机工程学设计，具备人机结合，人机协调的特点，操作安全舒适；
(5)本发明同时配备带自锁功能的扳机开关和后保险开关，具备掉电自锁，防意外跌落自锁双重保护，安全可靠，操作方便。
综上所述，与目前的激光清洗设备相比较，本发明的便携式激光清洗手持终端具有如下技术优势：第一，模块化设计，结构紧凑，集成化程度高；第二，可以实现快速更换光路模块，节省作业时间，且光路校准简单；第三，采用二维扫描的双振镜反射式光路设计，能实现高速扫描，清洗效率极高。
本发明提供的便携式激光清洗手持终端可以替代现有的化学和机械清洗方法，可以应用于船舶清洗、地铁行业、pcb板清洗以及模具行业除漆、除油、除锈清洗。
应当理解的是，对本领域技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，但这些改进或变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围之内。