專利名稱：：窄脈寬激光自動(dòng)除污機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：窄脈寬激光自動(dòng)除污機(jī)
技術(shù)領(lǐng)域：
：本實(shí)用新型是屬于激光技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，涉及一種利用窄脈寬激光與物質(zhì)相互作用的效應(yīng)來清除金屬、半導(dǎo)體、建筑物等介質(zhì)表面的氧化物、銹蝕物、油漆、油漬、殘留物等各種污物，同時(shí)利用該效應(yīng)所形成的超聲信號(hào)來保證被除污后介質(zhì)表面的完好，并可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化除污的裝置。
背景技術(shù)：
：任何工件或物質(zhì)在長期使用過程中其表面都會(huì)形成某種污染物，或者是被附著上某種物質(zhì)，它們的存在會(huì)給該物質(zhì)的正常使用帶來危害，需要加以清除。目前清除污物的手段包括手工/機(jī)械摩擦法、化學(xué)試劑法等，這些常規(guī)清洗方法具有費(fèi)時(shí)費(fèi)力、損傷工件、成本高昂等缺點(diǎn)，相比之下激光除污法作為一種新型除污手段能夠基本上克服上述缺點(diǎn)。一般地講，激光除污的過程比較復(fù)雜，目前已知的主要機(jī)制可以分為燒蝕效應(yīng)和振動(dòng)效應(yīng)兩種。常規(guī)的激光除污裝置的除污機(jī)制主要是燒蝕效應(yīng)，即利用激光能量高度集中的特點(diǎn)，通過集中照射被污染介質(zhì)的表面，使污染物吸收激光能量達(dá)到高溫，從而使污染物燃燒分解或氣化來將污物清除的方法。原理如圖1所示。污物附著在工件表面(圖l.a)，選擇合適波長的激光進(jìn)行照射，使污物吸收大部分激光能量，污物吸收激光能量之后溫度會(huì)上升，當(dāng)溫度達(dá)到污物的沸點(diǎn)時(shí)便會(huì)產(chǎn)生氣化現(xiàn)象(圖l.b)，最終使其從樣品表面脫離(圖l.c)。在這種情況，我們可以假設(shè)污物兩端滿足絕熱條件，設(shè)入射激光平均功率密度為Io,則有熱傳導(dǎo)方<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>(1)其中，p是物體的密度，c是物體的比熱容，X是物體的熱導(dǎo)率，a是物體對(duì)激光的吸收率，A是物體對(duì)激光的吸收系數(shù)，T是脈沖激光作用時(shí)間即激光脈寬，l是物體的厚度，at是物體的熱擴(kuò)散率。設(shè)初始溫度T-300K，則相應(yīng)的可以得到污物升高的溫度Ar的解為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>(2)其中系數(shù)'<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>這樣當(dāng)Ar超過一定的臨界值時(shí)就可以使污物發(fā)生燃燒分解或氣化，從而將污物去除。從公式中可知，要將污物清除必須要使樣品處于高溫狀態(tài)，即使用高能量激光，同時(shí)為了保證基底介質(zhì)不被損壞就需要精確控制激光輻射時(shí)間，避免高能量激光或高溫污物對(duì)介質(zhì)本身的熱損壞。這樣不僅增加了清洗成本，同時(shí)也限制了其使用范圍和對(duì)象。目前激光除污裝置普遍采用的激光器裝置主要是連續(xù)C02激光器或準(zhǔn)連續(xù)Nd:YAG激光器，也就是采用前面所述的激光燒蝕效應(yīng)來清除污物，這種類型的激光除污裝置除污效果雖尚可，但是由于采用了燒蝕效應(yīng)，普遍具有激光能量不好控制并且缺乏有效的監(jiān)測(cè)手段，這樣也不僅不能提高清洗效率，也很容易使介質(zhì)本身受高溫影響而變性或受損。因此，非常有必要在已有的激光除污原理和技術(shù)上尋求突破，發(fā)明設(shè)計(jì)一種能夠利用激光與物質(zhì)作用的其他效應(yīng)，在高效清除污物的同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)有效的實(shí)時(shí)監(jiān)控，保證介質(zhì)表面不被損壞，同時(shí)最大限度的提高清洗效率，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化除污的激光除污機(jī)。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種不使用高能量激光，而是采用窄脈寬激光的激光除污裝置。本實(shí)用新型中涉及的窄脈寬激光自動(dòng)除污機(jī)，與常規(guī)的激光除污裝置有著根本的區(qū)別，它并不強(qiáng)調(diào)激光的高能量，而是激光的窄脈寬，也就是充分利用激光除污中的振動(dòng)效應(yīng)，即通過對(duì)被清洗介質(zhì)表面在極短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行激光輻射，使其在溫度升高不是很大的情況下產(chǎn)生強(qiáng)烈的熱彈性沖擊波，從而克服污物與基底介質(zhì)的附著力，使污物從介質(zhì)表面振蕩去除。窄脈寬激光除污的原理如圖2所示。與燒蝕效應(yīng)正相反，在這種情況中，基底介質(zhì)吸收了一部分激光能量(圖2.a)，有些情況下甚至可以通過選擇激光波長使污物吸收較少的能量而使大部分能量被基底吸收。這樣基底的溫度就會(huì)升高進(jìn)而產(chǎn)生熱膨脹，基底的熱膨脹會(huì)使整個(gè)污物產(chǎn)生熱波動(dòng)(圖2.b)，由于整個(gè)作用過程時(shí)間很短，所以產(chǎn)生的強(qiáng)烈的熱彈性沖擊波從而使污物脫離(圖2.c)，下面以一維情況簡單計(jì)算說明如下激光照射在樣品表面使基底升高的溫度為Ar，其計(jì)算可參考前面的公式(2),區(qū)別是這里計(jì)算的是基底的溫升因而參數(shù)都要換成基底的。由此可以計(jì)算出由溫度引起的熱脹長度<formula>formulaseeoriginaldocumentpage4</formula>，其中y為基底的熱脹系數(shù)，/為基底長度。再根據(jù)加速度公式a72[]A/可知基底膨脹對(duì)污物所造成的沖擊力<formula>formulaseeoriginaldocumentpage4</formula>(3)其中m為污物質(zhì)量，r為激光脈沖寬度。當(dāng)沖擊力F大于污物與基底之間的粘附力時(shí)污物就會(huì)被清除掉。由前面計(jì)算可知對(duì)于溫度的升高Aroc/。，而A)二-(power為激光脈沖能量rPower密度)，再由公式(3)可知^K""^~~即沖擊力與脈沖寬度的三次方成反比，由此可見相同激光能量密度的情況下，激光脈沖越短，產(chǎn)生的對(duì)污物沖擊力越大，而且效果要比單純地提高激光能量要好很多。實(shí)驗(yàn)證明，對(duì)于汽車噴漆鐵合金基底樣品(樣品參數(shù)參見表l),采用1064nmNd:YAG激光器，當(dāng)激光脈沖寬度達(dá)到10~20ns，激光脈沖能量為500mJ，光斑大小為lcm2,即激光脈沖能量密度達(dá)到0.5J/ci^時(shí)，激光脈沖產(chǎn)生的沖擊力就可以使漆片脫離樣品。這樣相對(duì)于常規(guī)的激光清洗裝置，該裝置只需要較低的能量就可以實(shí)現(xiàn)同樣的清洗效果甚至更好，也就降低了清洗成本。同時(shí)實(shí)驗(yàn)還表明在相同的實(shí)驗(yàn)條件下，當(dāng)激光脈沖寬度為lns或更短時(shí)，所需的激光能量密度會(huì)明顯小于0.5J/cm2，因此可知如果使用脈沖寬度更窄的激光器，激光除污所需的激光能量會(huì)更低，效果更好。表1實(shí)驗(yàn)樣品各種參數(shù)<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>值得注意的是前面的計(jì)算中只考慮介質(zhì)本身吸收大部分激光適用于大多數(shù)情況，主要是考慮介質(zhì)基底本身的熱振動(dòng)產(chǎn)生的沖擊波強(qiáng)度更大。事實(shí)上，介質(zhì)和污物都可以產(chǎn)生沖擊波，有的時(shí)候兩種沖擊波同時(shí)存在共同作用，同樣也可以達(dá)到使污物脫離介質(zhì)表面的目的。特別是對(duì)于一些特殊介質(zhì)，比如玻璃，其本身幾乎不吸收激光能量，這個(gè)時(shí)候就需要使污物吸收大部分激光能量，同樣也可以產(chǎn)生沖擊波使其脫離，只不過強(qiáng)度相對(duì)弱一些。盡管采用窄脈沖激光除污可以有效地提高清洗效果且節(jié)約能量，然而如何適時(shí)準(zhǔn)確地控制清洗過程，既保證清洗過程中污物能夠被清除，又使樣品本身不受損傷，對(duì)于提高除污效率和實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化除污至關(guān)重要。本實(shí)用新型針對(duì)窄脈沖激光除污的原理特點(diǎn)設(shè)計(jì)了一套超聲檢測(cè)分析系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)上述要求。其工作原理如下由于采用窄脈寬激光產(chǎn)生振動(dòng)沖擊波的原理來清除污物，這樣當(dāng)激光照射污染物表面時(shí)，強(qiáng)烈的熱彈性波在清除污物的同時(shí)也會(huì)激發(fā)空氣產(chǎn)生超聲波，超聲波的強(qiáng)度與樣品基底振動(dòng)的情況有很大的關(guān)系，而基底振動(dòng)的強(qiáng)度又取決于對(duì)激光能量的吸收情況。計(jì)箅表明，基底表面的振幅E與激光的能量密度Power成正比，又由于超聲信號(hào)強(qiáng)度I與振幅E存在關(guān)系/￡2，由此可知所產(chǎn)生的超聲信號(hào)強(qiáng)度/ocPower2，這樣就建立了超聲信號(hào)與清洗程度的直接關(guān)系，即超聲信號(hào)的強(qiáng)度會(huì)隨著污物的厚度變化而呈現(xiàn)一定規(guī)律的改變當(dāng)污物未被清除時(shí)由于激光能量被污物損耗相當(dāng)部分，因而超聲信號(hào)強(qiáng)度會(huì)降低，當(dāng)污物被清除后基底吸收更多激光能量，則超聲信號(hào)強(qiáng)度也就會(huì)明顯提高。因此利用超聲檢測(cè)分析系統(tǒng)，通過釆集窄脈沖激光清洗中產(chǎn)生的超聲信號(hào)，并分析其信號(hào)變化情況，我們就可以判斷出污物是否被清除干凈。采用超聲檢測(cè)，其好處還在于超聲波信號(hào)不會(huì)被清洗過程中產(chǎn)生的其他聲響以及外界環(huán)境的噪音等普通聲音信號(hào)所干擾，所以具有良好的抗干擾性和可靠性。窄脈寬激光自動(dòng)除污機(jī)就是根據(jù)上述原理設(shè)計(jì)的，其裝置具體結(jié)構(gòu)如圖3所示，包括激光器裝置(l)、光束整形傳輸裝置(2)、輔助移動(dòng)裝置(3)、超聲實(shí)時(shí)接收裝置(4)、反饋控制裝置(5)、污物回收裝置(6)，激光器裝置采用窄脈寬激光器，與窄脈寬激光器相連的是光束整形傳輸裝置，按照與激光器的連接順序包括光束耦合裝置、光束傳導(dǎo)裝置和激光輸出頭等，激光輸出頭放置在輔助移動(dòng)裝置上面，從光束整形傳輸裝置中導(dǎo)出來的激光直接照射在待清洗物品的表面上。超聲實(shí)時(shí)接收裝置和污物回收裝置放置在靠近待清洗物品的位置，以便于超聲實(shí)時(shí)檢測(cè)和污物回收。反饋控制裝置通過線路與其它各個(gè)部分相連，具體包括激光器裝置(31)用于產(chǎn)生窄脈寬激光，包括激光器主體、調(diào)Q裝置、冷卻裝置、電源裝置。它輸出的激光脈寬為15ns以下，激光脈沖能量為100mJ10J?？梢愿鶕?jù)實(shí)際的污物和介質(zhì)的吸收波長來選擇不同類型的激光器，以產(chǎn)生紫外、紅外、可見等波段的激光。激光器的開啟和關(guān)閉、輸出能量、工作頻率的控制電路與反饋控制裝置電路連接以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。光束整形傳輸裝置(32)包括光束耦合裝置(321)、光束傳導(dǎo)裝置(322)、激光輸出頭(323)。其中光束耦合裝置內(nèi)部主要部件為耦合透鏡與整形透鏡，可以根據(jù)需要將光束整形為一般線狀光束或平頂分布線狀光束；光束傳導(dǎo)裝置可以是導(dǎo)光臂或傳能光纖；激光輸出頭內(nèi)部包括準(zhǔn)直透鏡，外部安裝小型固體激光器或LED作為定位光束設(shè)備(324)，三個(gè)部分駁接在一起并由金屬殼連接保護(hù)。為了提高工作效率，也可以采用單臺(tái)激光器輸出的單個(gè)光束分成多束激光分別耦合到幾個(gè)輸出端同時(shí)工作。輔助移動(dòng)裝置(33)由步進(jìn)電機(jī)或機(jī)械臂、導(dǎo)軌(331)(332)、清洗平臺(tái)組成。清洗平臺(tái)上配有用以放置和固定激光輸出頭(用于被清洗表面較大不方便移動(dòng))或小型樣品的多孔和固定架。一個(gè)以上步進(jìn)電機(jī)或機(jī)械臂可以帶動(dòng)清洗平臺(tái)作二維、三維或更多維移動(dòng)；移動(dòng)方式可以是直線運(yùn)動(dòng)、旋轉(zhuǎn)或其他復(fù)雜運(yùn)動(dòng)；移動(dòng)速度和精度可以調(diào)節(jié)。同時(shí)步進(jìn)電機(jī)或機(jī)械臂裝置電路與反饋控制裝置電路連接以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。對(duì)于簡單的作業(yè)，也可以用手持輸出端的方法來替代輔助移動(dòng)裝置。超聲實(shí)時(shí)接收裝置(34)可以接收清洗中樣品產(chǎn)生的特殊波段的超聲信號(hào)(341)，并將產(chǎn)生的數(shù)字/模擬信號(hào)通過數(shù)據(jù)線傳遞給反饋控制裝置迸行處理，使用時(shí)將接收端正對(duì)被清洗介質(zhì)即可。反饋控制裝置(35)是一臺(tái)PLC、單片機(jī)或計(jì)算機(jī)組成的控制電路，它接收超聲實(shí)時(shí)接收裝置傳遞來的信號(hào)，再經(jīng)過事先編制的窄脈寬激光清洗中超聲波信號(hào)變化規(guī)律程序軟件處理，分析出此刻的清洗狀態(tài)，并通過連接控制線路(351)控制激光器裝置、輔助移動(dòng)裝置的工作狀態(tài)和參數(shù)。反饋控制裝置采用人工控制或自動(dòng)控制，根據(jù)工作狀態(tài)指令來控制激光器裝置、輔助移動(dòng)裝置的工作狀態(tài)和參數(shù)。污物回收裝置(36)由抽氣口(361)、導(dǎo)氣管(362)、抽塵壓縮機(jī)或鼓風(fēng)機(jī)、儲(chǔ)物室構(gòu)成，使用時(shí)固定在被清洗樣品附近，抽氣口正對(duì)樣品，及時(shí)吸排已清除污物避免其造成二次污染，同時(shí)將污物回收，其工作電路受反饋控制裝置控制。本實(shí)用新型針對(duì)傳統(tǒng)激光除污裝置的不足，采用了新的除污原理并結(jié)合獨(dú)特的超聲檢測(cè)手段，具有如下優(yōu)點(diǎn)-1、除污效果好，無污染。相對(duì)于傳統(tǒng)的采用燒蝕效應(yīng)的激光除污裝置，本裝置除污徹底干凈，能夠滿足目前的除污標(biāo)準(zhǔn)，且在除污過程中不會(huì)燃燒產(chǎn)生各種有毒廢煙，同時(shí)具備污物回收裝置，十分環(huán)保。2、除污效率高，能耗少。以除漆為例，試驗(yàn)表明對(duì)于一般漆層(透過率不低于0.09)和鋼鐵基底(吸收率0.36左右)，若采用1064nmNd:YAG激光器，脈沖寬度10ns，單脈沖能量不低于500mJ，重復(fù)頻率20Hz，保守估計(jì)除漆效率至少可以達(dá)到5m2/h甚至更高，其效率明顯高于常規(guī)除漆方法。而對(duì)于傳統(tǒng)的激光清洗裝置如此低的激光功率幾乎不可能清除漆層。這樣就可以減少能耗，從而有效的降低了除污成本，提高工作效率。3、由于采用了超聲檢測(cè)分析系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)除污過程，可以在高效除污的同時(shí)不損傷樣品表面，從而能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化除污，可以滿足工廠等自動(dòng)化程度較高的使用要求。圖1為激光燒蝕效應(yīng)除污的原理圖其中，ll為污物，12為基底，13為入射激光束，14為熔化污物，15為氣化污物，16為污物被清除干凈部分圖2為窄脈沖激光除污的原理圖其中，21為污物，22為激光輻射基底,23為入射激光束，24為透射激光束，25為膨脹振動(dòng)部分基底，26為污物受沖擊力部分，27為污物脫離基底部分圖3為窄脈寬激光自動(dòng)除污機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖其中，31為激光器裝置，311為輸出激光束，32為光束整形傳輸裝置，321為光束耦合裝置，322為光束傳導(dǎo)裝置，323為激光輸出頭，324為定位光束設(shè)備，33為輔助移動(dòng)裝置，331為橫向?qū)к墸?32為縱向?qū)к墸?4為超聲實(shí)時(shí)接收裝置，341為超聲信號(hào)，35為反饋控制裝置，351為控制線路，36為污物回收裝置，361為抽氣口，362為導(dǎo)氣管，37為除污樣品，371為表面污物具體實(shí)施方式以下結(jié)合具體實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明，但是本實(shí)用新型的使用方法和應(yīng)用對(duì)象不局限于這些實(shí)施例。實(shí)施例l:清除鐵合金表面的汽車噴漆層實(shí)施步驟-(1)根據(jù)具體的樣品和污物性質(zhì)，通過反饋控制裝置輸入激光器工作參數(shù)。激光器工作參數(shù)為1064nmNd:YAG激光器或其它類型的激光器，脈沖寬度例如為15ns、lOns、5ns或其它適應(yīng)于該工作過程的脈寬，單脈沖能量為500mJ、200mJ或在100mJ10J范圍內(nèi)根據(jù)污物的具體情況確定；重復(fù)頻率20Hz至60Hz范圍。對(duì)于清除鐵合金表面的汽車噴漆，激光器工作參數(shù)為1064nmNd:YAG激光器，脈沖寬度15ns，單脈沖能量500mJ、重復(fù)頻率20Hz。如果不清楚所需激光脈沖能量也可以設(shè)為0J，反饋控制裝置在清洗過程中會(huì)采用試除法進(jìn)行預(yù)處理以選取合適的能量范圍；或者從反饋控制裝置給出的參數(shù)中進(jìn)行選擇，控制系統(tǒng)的軟件中預(yù)先存有一些常用除污作業(yè)(比如除漆、除銹)的工作參數(shù)，以便用戶選擇或參考設(shè)置。(2)利用激光輸出頭的定位光束對(duì)準(zhǔn)要清洗的部位并調(diào)整激光輸出頭與被清洗介質(zhì)表面距離來獲得所需要的光斑大小S，對(duì)于線狀光斑5="*6(a為光斑寬度，b為光斑長度)。由于光斑大小是和所用激光脈沖能量相對(duì)應(yīng)的，這里建議取S-lcm2，根據(jù)實(shí)際情況大小可以再做適當(dāng)調(diào)整。(3)設(shè)定輔助移動(dòng)裝置橫、縱兩個(gè)方向的移動(dòng)步長L卜L2(通常情況下軟件系統(tǒng)默認(rèn)L產(chǎn)a,L2=b)，然后根據(jù)除污物體的形狀，設(shè)定橫、縱兩個(gè)方向的移動(dòng)步數(shù)iM、n2，以及切換步數(shù)(橫向移動(dòng)多少步后切換到縱向移動(dòng)，縱向再移動(dòng)多少步后切換到橫向)，例如對(duì)于4x2m的矩形樣品，可以設(shè)定n尸10O0歩，nf500步，且橫向每移動(dòng)IOOO步后縱向移動(dòng)1步。(4)將污物回收裝置抽氣口放置在樣品表面附近，對(duì)準(zhǔn)樣品表面，并使其工作。(5)啟動(dòng)激光器裝置，激光器發(fā)出的窄脈沖激光經(jīng)過光束整形傳輸裝置照射到樣品表面，對(duì)樣品表面進(jìn)行除漆操作，此時(shí)污物回收裝置也開始工作及時(shí)將清除的漆片抽走回收。(6)在除污過程中，超聲信號(hào)檢測(cè)分析系統(tǒng)可以判斷漆片是否能被清除，如果不可以清除漆片，控制系統(tǒng)會(huì)逐步提高激光器的能量，直到漆片可以清除為止；若漆片可以被清除干凈，控制系統(tǒng)就會(huì)恢復(fù)預(yù)設(shè)的激光能量值，并控制輔助移動(dòng)裝置根據(jù)設(shè)定的移動(dòng)步長L帶動(dòng)樣品或激光輸出頭進(jìn)行移動(dòng)，如此反復(fù)就能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)整個(gè)樣品表面自動(dòng)化連續(xù)清洗。并且當(dāng)激光能量值持續(xù)高于某個(gè)數(shù)值時(shí)，反饋控制裝置會(huì)用該值替代預(yù)設(shè)激光能量值，如此就能夠根據(jù)具體的樣品實(shí)際情況得到更加準(zhǔn)確的除污能量值，這同時(shí)也就是在清洗過程中反饋控制裝置可以通過試除法來選取合適的能量范圍的原理。測(cè)試表明，除漆效率至少可以達(dá)到5m2/h以上。(7)除漆結(jié)束后，關(guān)閉整套裝置，并從污物回收裝置的儲(chǔ)物室取出清除掉的污物，并回收處理。實(shí)施例2:清除鐵板表面中等銹蝕程度銹層該實(shí)施例與實(shí)施例l基本相同，區(qū)別在于-(1)銹蝕清除所需能量密度較除漆能量密度高，因此激光器工作參數(shù)中的激光能量應(yīng)有所提高，可以取600mJ，其他參數(shù)可以保持不變。(2)對(duì)于局部某些形狀不是非常標(biāo)準(zhǔn)的銹蝕，本裝置在自動(dòng)控制的基礎(chǔ)上也加入了人工控制，且二者可以隨意切換。這樣可以在激光除銹過程中，當(dāng)激光某個(gè)方向的自動(dòng)掃描接近銹蝕不規(guī)則的邊緣時(shí)切換到人工控制，使激光器停止工作，然后控制輔助移動(dòng)裝置定位到下一個(gè)除污位置后再啟動(dòng)激光器開始工作，同時(shí)切換到自動(dòng)控制，這樣可以保證精確清除銹蝕而不損傷其他無銹蝕位置的金屬表面。實(shí)施例3:清除具有局部形狀不規(guī)則(物體表面弧度較大)物體表面的油漆或其他污物根據(jù)具體的樣品和污物性質(zhì)，通過反饋控制裝置輸入激光器工作參數(shù)。激光器工作參數(shù)為1064nmNd:YAG激光器或其它類型的激光器，脈沖寬度例如為15ns、10ns、5ns或其它適應(yīng)于該工作過程的脈寬，單脈沖能量為500mJ、200mJ或在100mJ10J范圍內(nèi)根據(jù)污物的具體情況確定；重復(fù)頻率20Hz至60Hz范圍。如果不清楚所需激光脈沖能量也可以設(shè)為0J，反饋控制裝置在清洗過程中會(huì)采用試除法進(jìn)行預(yù)處理以選取合適的能量范圍；或者從反饋控制裝置給出的參數(shù)中進(jìn)行選擇，控制系統(tǒng)的軟件中預(yù)先存有一些常用除污作業(yè)(比如除漆、除銹)的工作參數(shù)，以便用戶選擇或參考設(shè)置。對(duì)于清除物體表面形狀規(guī)則部分位置的污物，該實(shí)施例與實(shí)施例1基本相同，區(qū)別在于對(duì)于局部表面形狀不規(guī)則位置的污物，可以采用手持激光輸出頭來進(jìn)行除漆操作，而不借助輔助移動(dòng)裝置，同時(shí)采用人工控制，其他工作參數(shù)保持不變。本實(shí)用新型所涉及的窄脈寬激光自動(dòng)除污機(jī)克服了傳統(tǒng)激光除污裝置的缺點(diǎn)，具有很好的除污效果，同時(shí)更加節(jié)能，更高的除污效率，不損傷樣品本身，自動(dòng)化除污以及環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。能夠適應(yīng)工廠等自動(dòng)化程度較高的場所，應(yīng)用范圍十分廣泛。權(quán)利要求1、一種可以清除基底物質(zhì)表面污染物的窄脈寬激光自動(dòng)除污機(jī)，其特征在于該裝置包括激光器裝置(1)、光束整形傳輸裝置(2)、輔助移動(dòng)裝置(3)、超聲實(shí)時(shí)接收裝置(4)、反饋控制裝置(5)、污物回收裝置(6)，激光器裝置采用窄脈寬激光器，與窄脈寬激光器相連的是光束整形傳輸裝置，按照與激光器的連接順序包括光束耦合裝置、光束傳導(dǎo)裝置和激光輸出頭等，激光輸出頭放置在輔助移動(dòng)裝置上面，從光束整形傳輸裝置中導(dǎo)出來的激光直接照射在待清洗物品的表面上；超聲實(shí)時(shí)接收裝置和污物回收裝置放置在靠近待清洗物品的位置，以便于超聲實(shí)時(shí)檢測(cè)和污物回收；反饋控制裝置通過線路與其它各個(gè)部分相連。2、按照權(quán)利要求1所述的窄脈寬激光自動(dòng)除污機(jī)，其特征在于激光器裝置的輸出激光為窄脈寬激光，激光脈寬為15ns以下激光脈沖能量為100mJ10J;激光波長可以是全波段；激光器的開啟和關(guān)閉、輸出能量、工作頻率的控制電路與反饋控制裝置電路連接以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。3、按照權(quán)利要求2所述的窄脈寬激光自動(dòng)除污機(jī)，其特征在于激光器裝置的激光波長的全波段可以是紫外、紅外、可見。4、按照權(quán)利要求l所述的窄脈寬激光自動(dòng)除污機(jī)，其特征在于光束整形傳輸裝置包括光束耦合裝置、光束傳導(dǎo)裝置、激光輸出頭，其中光束耦合裝置內(nèi)部主要部件為耦合透鏡與整形透鏡；光束傳導(dǎo)裝置可以是導(dǎo)光臂或傳能光纖；激光輸出頭內(nèi)部包括準(zhǔn)直透鏡，外部安裝小型固體激光器或LED作為定位光束，整套裝置由金屬殼連接保護(hù)。5、按照權(quán)利要求1至4其中之一所述的窄脈寬激光自動(dòng)除污機(jī)，其中的輔助移動(dòng)裝置由步進(jìn)電機(jī)或機(jī)械臂、導(dǎo)軌、清洗平臺(tái)組成，其特征在于清洗平臺(tái)上配有用以放置和固定激光輸出頭或小型樣品的多孔和固定架，1個(gè)以上步進(jìn)電機(jī)或機(jī)械臂帶動(dòng)清洗平臺(tái)作二維、三維或更多維移動(dòng)；移動(dòng)方式是直線運(yùn)動(dòng)、旋轉(zhuǎn)或其他復(fù)雜運(yùn)動(dòng)；移動(dòng)速度和精度可以調(diào)節(jié)。6、按照權(quán)利要求l所述的窄脈寬激光自動(dòng)除污機(jī)，其中的反饋控制裝置是一臺(tái)PLC、單片機(jī)或計(jì)算機(jī)組成的控制電路，其特征在于反饋控制裝置接收超聲實(shí)時(shí)接收裝置反饋的信號(hào)，控制激光器裝置、輔助移動(dòng)裝置的工作狀態(tài)和參數(shù)。7、按照權(quán)利要求6所述的窄脈寬激光自動(dòng)除污機(jī)，其特征在于反饋控制裝置采用人工控制或自動(dòng)控制，根據(jù)工作狀態(tài)指令來控制激光器裝置、輔助移動(dòng)裝置的工作狀態(tài)和參數(shù)。8、按照權(quán)利要求6、7其中之一所述的窄脈寬激光自動(dòng)除污機(jī)，其特征在于污物回收裝置由抽氣口、導(dǎo)氣管、抽塵壓縮機(jī)或鼓風(fēng)機(jī)、儲(chǔ)物室構(gòu)成，該污物回收裝置固定在被清洗樣品附近，抽氣口正對(duì)樣品，吸排己清除污物避免其造成二次污染，同時(shí)將污物回收，其工作電路受反饋控制裝置控制。專利摘要一種窄脈寬激光自動(dòng)除污機(jī)，包括激光器裝置(31)、光束整形傳輸裝置(32)、輔助移動(dòng)裝置(33)、超聲實(shí)時(shí)接收裝置(34)、反饋控制裝置(35)、污物回收裝置(36)。它通過利用窄脈寬激光照射被清洗物表面，使其在很短的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生強(qiáng)烈的振動(dòng)沖擊波從而將污物從介質(zhì)表面去除，同時(shí)利用儀器裝置監(jiān)測(cè)和分析清洗過程中振動(dòng)所形成的超聲波，來保證介質(zhì)表面完好以及實(shí)現(xiàn)清洗過程自動(dòng)化。它可以用來清除金屬、半導(dǎo)體、建筑物等介質(zhì)表面的氧化物、銹蝕物、油漆、油漬、殘留物等各種污物，具有效果好、無損傷、效率高、自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)。文檔編號(hào)B08B7/00GK201223863SQ20072009979公開日2009年4月22日申請(qǐng)日期2007年9月30日優(yōu)先權(quán)日2007年9月30日發(fā)明者真何,劉淑靜,峰宋,?？棕?彬田,田建國,鄒萬芳申請(qǐng)人:南開大學(xué)