(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211119276.2 (22)申请日 2022.09.15 (71)申请人 浙江金洲激光科技有限公司 地址 313000 浙江省湖州市吴兴区戴山路 1888号C幢210室 (72)发明人 焦彦平　陈宏伟　 (74)专利代理 机构 杭州浙科专利事务所(普通 合伙) 33213 专利代理师 巩延亮 (51)Int.Cl. B23K 26/36(2014.01) B23K 26/06(2014.01) B23K 26/04(2014.01) B23K 26/142(2014.01) B23K 26/70(2014.01)B08B 7/00(2006.01) (54)发明名称 一种千瓦级大功率激光清洗设备 (57)摘要 本发明公开一种千瓦级大功率激光清洗设 备， 所述设备为可移动式设备， 包括电器柜、 控制 单元、 激光器单元、 制冷单元、 清洗加工头 单元和 清扫净化单元， 所述控制单元完成对激光器单 元、 制冷单元、 清洗加工头单元和清扫净化单元 的控制， 激光器单元实现千瓦级大功率激光输 出， 清洗加工头单元包括准直扫描聚焦系统和清 洗头， 完成激光清洗， 制冷单元完成激光器单元 和清洗加工头单元的温度控制。 本发 明提出的一 种千瓦级大功率激光清洗设备， 采用高功率密度 激光束照射工件表面， 使表面的污物、 锈斑或涂 层发生瞬间蒸发或剥离， 从而达到洁净化的工艺 过程， 提高清洗效率。 权利要求书2页 说明书7页 附图5页 CN 115415673 A 2022.12.02 CN 115415673 A 1.一种千瓦级大功率激光清洗设备， 所述设备为可移动式设备， 其特征在于： 包括： 电 器柜体、 控制单元、 激光器单元、 制冷单元、 清洗加工头单元和清扫净化单元， 所述控制单元 用于完成对激光器单元、 制冷单元、 清洗加工头单元和清扫净化单元的控制， 激光器单元采 用多路脉冲激光合成方式， 用于实现千瓦级大功率激光输出， 清洗加工头单元包括准直扫 描聚焦系统和清洗头， 实现激光清洗， 制冷单元完成激光器单元和清洗加工头单元 的温度 控制； 所述激光器单元与清洗加工头单元连接， 制冷单元分别与激光器单元和清洗加工头 单元相连接， 清扫净化单 元设置在清洗加工 头单元上。 2.根据权利要求1所述的一种 千瓦级大功率激光清洗设备， 其特征在于， 所述准直扫描 聚焦系统包括准直组件和扫描聚焦组件， 准直组件包含一个准直器和一个扩束装置， 扫描 聚焦组件包含二 维扫描振镜和聚焦镜组； 千瓦级 大功率激光经过能量传输光纤输出的发散 光束， 通过准直器后， 变为近平行光束， 再通过扩束装置， 将近平行光束束腰半径扩大并进 一步优化， 取得更高质量的平行光束， 扩束装置输出 的平行光束进入二维扫描振镜和聚焦 镜组， 最终 实现平面扫描输出， 以线光斑形式实现激光清洗 。 3.如权利要求1所述的一种千瓦级大功率激光清洗设备， 其特征在于： 还包括电源系 统， 由供电单元、 驱动单元、 电控单元和机头控制电路组成； 供电单元将电网或发电机提供 的三相AC220V电源通过整流模块变换为600V直流高压， 输出给驱动单元； 驱动单元将输入 的直流高压变换为可调的直流电流输出给激光器， 具备负载开路、 短路保护功能， 同时还负 责把实际的输出电流、 电压、 状态参数上传到电控单元， 对激光器进行监测和控制； 电控单 元控制电源系统的自检， 完成各路激光器驱动源启动和停止， 监测各路激光器及制冷状态， 采集电压、 电流、 温度、 湿度、 激光功率状态参数， 向上位机传送； 机头控制电路完成激光功 率监测、 温度、 湿度检测， 并将监测数据通过串口传送给电控单 元。 4.如权利要求2所述的一种千瓦级大功率激光清洗设备， 其特征在于： 准直器、 扩束装 置、 聚焦镜组中所使用的均为 合成石英玻璃透 镜。 5.如权利要求1所述的一种千瓦级大功率激光清洗设备， 其特征在于： 激光器单元由4 路300W的脉冲光纤激光器通过纤芯激光合束器后形成单纤输出， 输出功 率大于1kW； 所述的 脉冲光纤激光器包括光纤种子源、 光纤预放大器、 光纤放大器； 光纤种子源采用光纤耦合输 出激光二极管作为泵浦源， 指示光和泵浦 光均通过一个(2+1) ×1的光纤合束器耦合进入双 包层增益光纤， 输出峰值功率大于1kW， 脉宽小于85ns； 光纤预放大器采用光纤耦合输出激 光二极管作为泵浦源， 增益光纤为30μm/250μm大模场双包层光纤， 其输出峰值功率大于 20kW， 脉宽小于90n； 光纤预放大器输出的信号光和光纤放大器的泵浦光通过一个(6+1) ×1 光纤合束器耦合进入增益 光纤， 泵浦源为3个中心波长在915  nm的激光 二极管。 6.如权利要求2所述的一种千 瓦级大功率激光清洗设备， 其特征在于： 扩束装置出口设 置了限制光阑孔径， 光阑孔径小于透镜输出光斑直径， 有效保证准直光的输出光斑直径是 一个恒定值。 7.如权利要求2所述的一种千 瓦级大功率激光清洗设备， 其特征在于： 聚焦镜组将准直 组件输出的平行光束在工作区域内聚焦为点光斑， 采用两组聚焦镜组， 焦距分别为300 mm和 400mm； 所述清洗头采用两轴高速扫描振镜， 将 激光反射到工件表 面， 形成线光斑， 对工件进 行清洗加工， 同时配备了 激光窗口气帘保护、 同轴指示 光。 8.如权利要求1所述的一种千 瓦级大功率激光清洗设备， 其特征在于： 制冷单元采用开权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115415673 A 2放式水路的水冷方式进行散热， 采用分组的方式安装， 组内的LD采用正负极首尾相接的方 式串联连接， 配备有低温水及常温水两组冷却水， 常温水和 低温水的水温自动控制在 ±0.2 ℃以内， 兼具补水功能。 9.如权利要求1所述的一种千 瓦级大功率激光清洗设备， 其特征在于： 清扫净化单元为 针对清洗过程中产生的工业废气烟尘、 烟雾而设计的空气净化器， 包括吸尘管道、 高效过滤 器、 活性炭过滤器、 吸尘风机及微电脑控制器， 组成的一个完整的空气净化系统； 所述清扫 净化单元通过风机引力作用， 将生产中产生的废气经进气口吸入吸尘管道， 废气经过装备 内部的预过滤层、 主过滤层、 气体过滤层逐级净化， 通过净化后的气体重新排放到室内； 所 述预过滤层能够吸附废气中比较大的粒子； 主过滤层由HEPA高效过滤芯组成； 气体过滤层 由化学滤芯组成， 能有效的去除废气中的有 害气体。 10.如权利要求1所述的一种千瓦级大功率激光清洗设备， 其特征在于： 控制单元包括 硬件和操作软件两部分， 硬件部分包括主控集成电路和计算机， 主控集成电路与计算机通 过以太网进 行通讯， 计算机具备用双网口通讯功能， 实现远程控制功能； 软件部 分对设备中 激光器、 清洗头及其他部件进 行控制和监视， 具备与外部机器人设备系统精准联控的功能， 实现多工位、 不同形状、 不同作业要求的复杂工件清洗作业。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115415673 A 3