[發明專利]一種用于清洗軸對稱結構工件表面的激光清洗裝置及方法

在審

• 申請號: 202010523723.5
• 申請日: 2020-06-10
• 公開（公告）號: CN111871964A
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發明（設計）人: 袁田;付超;龔宇佳;應斯;王春明;張錦;王軍;伍罡;余登;楊國泰;鄧先生;方睿;黃小華;張虎;武文華;王昱晴
• 申請（專利權）人: 中國電力科學研究院有限公司;武漢翔明激光科技有限公司
• 主分類號: B08B7/00
• 分類號: B08B7/00;B23K26/046;B23K26/064
• 代理公司: 北京工信聯合知識產權代理有限公司 11266
• 代理人: 劉海蓉

本發明提供了一種用于清洗軸對稱結構工件表面的激光清洗裝置及方法，包括：根據待清洗工件的各項參確定激光清洗頭的功率；獲取相關距離數據，實現清洗頭的焦距調整；獲取待清洗工件表面上各環形區域的顏色數據，在顏色數據與預設值不同時，確定當前進行顏色檢測的環形區域為待清洗表面，使激光光斑以對應半徑的圓形線軌跡沿該待清洗表面移動，從而對待清洗工件的待清洗表面進行清洗。本發明通過距離傳感器獲取其與待清洗工件之間的垂直距離數據，實現清洗頭的自動調焦，通過檢測待清洗工件表面的顏色，以確定待清洗區域的軌跡，通過振鏡系統控制圓形線光斑沿該軌跡移動，從而實現對待清洗工件的均勻清洗，提高了激光清洗的效率和清洗質量。

技術領域

本發明涉及激光清洗技術領域，具體而言，涉及一種用于清洗軸對稱結構工件表面的激光清洗裝置及方法。

背景技術

現有技術中，為了保持激光能有足夠的能量，一般從光纖出來聚焦后的光斑都很小，只有70μm至400μm，這導致清洗面積過小，清洗速度下降。因此，會通過往復轉動的振鏡，將聚焦后的點光斑高速擺動，形成高速掃描的線光斑，以增加清洗效率，根據使用不同焦距的場鏡的光學特性，激光束在聚焦位置一般有1-4mm的焦深，清洗時必須保證焦點位置變化不超過焦深范圍，但是，在進行軸對稱帶弧度物品清洗時并不適用，因為線光斑在弧形物體表面清洗時光斑焦點并不能全部集中在被清洗物表面，嚴重影響清洗效率和質量。

發明內容

鑒于此，本發明提出了一種激光清洗方法及裝置和應用，旨在解決現有技術中對軸對稱帶弧度物品進行激光清洗時，清洗效率和質量較低的問題。

一個方面，本發明提出了一種激光清洗裝置，升降平臺、清洗頭、距離傳感器、顏色傳感器和控制單元；其中，清洗頭設置在升降平臺上，清洗頭包括振鏡系統和激光發生器；距離傳感器設置在所述升降平臺上，用于獲取所述距離傳感器與具有軸對稱結構的待清洗工件的垂直距離；顏色傳感器設置在所述升降平臺上，用于獲取所述待清洗工件表面上各環形區域的顏色數據；控制單元與所述距離傳感器、所述顏色傳感器、所述振鏡系統及所述激光發生器均電性連接，用于接收所述距離傳感器獲取的垂直距離數據，并根據所述距離數據控制所述升降平臺驅動所述清洗頭沿豎直方向移動預設距離，以實現所述清洗頭與所述待清洗工件之間的焦距調整；以及接收所述顏色傳感器獲取的顏色數據，并在所述顏色數據與預設值不同時，確定當前進行顏色檢測的環形區域為待清洗表面；并控制所述振鏡系統運動，從而使得所述激光發生器生成的光斑以對應半徑的圓形線軌跡沿該環形區域移動，從而對所述待清洗表面進行清洗。

進一步地，上述激光清洗裝置中，所述升降平臺包括：相連接的豎直移動機構和水平移動機構；其中，所述豎直移動機構的一側設置有安裝座，所述清洗頭設置在所述安裝座上；所述水平移動機構遠離所述豎直移動機構的一端穿設于所述安裝座的側壁并延伸至所述安裝座內部，所述距離傳感器和所述顏色傳感器均設置在所述水平移動平臺上，且二者位于所述清洗頭底部的一側。

進一步地，上述激光清洗裝置中，所述豎直移動機構包括：絲桿、滑塊、滑軌和電機；其中，所述絲杠設置在所述滑軌中，所述滑塊套接在所述絲桿上且與所述安裝座連接，所述滑塊與所述絲桿的接觸面上設有與所述絲桿螺紋相配合的螺紋；所述電機的輸出軸與所述絲杠連接，用以驅動所述絲桿做旋轉轉動，以將所述絲桿的旋轉運動轉化為所述滑塊的直線運動，進而帶動所述安裝座沿豎直方向移動。

進一步地，上述激光清洗裝置中，所述水平移動機構為伸縮桿。

進一步地，上述激光清洗裝置中，還包括：清洗臺；其中，所述清洗臺與所述升降平臺的底部相連接，用以承載所述待清洗工件。

本發明中，通過距離傳感器獲取其與待清洗工件之間的垂直距離數據，有利于清洗頭在工作過程中有效焦點的保持，避免因失焦導致激光能量不足而清洗效果不佳，高速反應的顏色傳感系統能保證待清洗設備表面的均勻清洗效果，一方面使激光清洗技術能夠進入更多的工業制造領域，使得以前不方便清洗的物件能夠使用激光清洗，另一方面提高了清洗的效率，使激光清洗融入自動化設備與智能制造領域。