BE1028376B1 - Werkwijze en apparaat voor het reinigen van een oppervlak - Google Patents

Abstract

Er is een werkwijze voor het reinigen van een oppervlak, waarbij de werkwijze de volgende stappen omvat: stap 1: het definiëren van een gewenste stralingsemissie, waarbij de gewenste stralingsemissie representatief is voor een gewenste reinigingsgraad; stap 2: het reinigen van het oppervlak door het oppervlak met een laser te bestralen en daardoor een oxidatie-reactie op het oppervlak te veroorzaken; stap 3: het bepalen van een gedetecteerde stralingsemissie door een stralingsemissie te detecteren die door het oppervlak wordt gegenereerd tijdens het reinigen in stap 2; stap 4: het vergelijken van de gedetecteerde stralingsemissie met de gewenste stralingsemissie; en stap 5: het herhalen van de stappen 2-4 totdat de gedetecteerde stralingsemissie binnen bereik is van de gewenste stralingsemissie.

Description

-1- BE2020/5404 Werkwijze en apparaat voor het reinigen van een oppervlak De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze en een apparaat voor het reinigen van een oppervlak. In het bijzonder heeft de uitvinding betrekking op het reinigen van een oppervlak door middel van een laser.

Er zijn een tal van toepassingen waarin het belangrijk is dat een oppervlak een gewenste reinigingsgraad heeft. Wanneer een oppervlak een behandeling ondergaat is het bijvoorbeeld belangrijk dat er geen contaminatie aanwezig is op het oppervlak, waardoor de behandeling geheel en gedeeltelijk mislukt, of de kwaliteit van de behandeling onvoldoende is. Voorbeelden van zulke behandelingen zijn het aanbrengen van lagen (coatings) op het oppervlak, en het aanbrengen van lasnaden of lijmverbindingen. Ook wanneer het onderdeel waar het oppervlak deel van is, gebruikt gaat worden is het belangrijk dat er geen contaminatie aanwezig is die het gebruik verstoort. Een oppervlak dat deel uitmaakt van bijvoorbeeld een mal of een leiding mag geen contaminatie bevatten die het gebruik van de mal of de leiding verstoort.

Het reinigen van oppervlakken door middel van een laser is veel voorkomende techniek die bekend is uit bijvoorbeeld Amerikaanse octrooi aanvraag US2014/0230558A1. In US2014/0230558A1 wordt een laserreinigingsapparaat beschreven dat een oppervlak bestraalt met een laser om het oppervlak te reinigen. Door de interactie van de laser met het oppervlak, ontstaan er drie verschillende reacties. De eerste reactie is een akoestische response door de interactie van de laser met het oppervlak. De tweede reactie is een reflectie van de laser op het oppervlak. De derde reactie is een spectografische response van een pluim die ontstaat door de interactie van de laser met het oppervlak. De spectografische response geeft een signaal af dat indicatief is voor de chemische samenstelling van de pluim. Voor ieder van een aantal vooraf vastgestelde locaties op het oppervlak worden de drie verschillende reacties bepaald en weergegeven in een enkele parameter. Deze parameter is de combinatie van de waardes voor de akoestische response, de reflectie en de spectografische response. De parameter wordt met een referentiewaarde vergeleken om te bepalen of het oppervlak schoon is.

Een nadeel van het bekende laserreinigingsapparaat uit US2014/0230558A1 is dat het moeilijk te bepalen is wanneer het oppervlak voldoende schoon is. Wanneer het oppervlak onvoldoende schoon is, geeft dit problemen bij de verdere behandeling van het oppervlak.

Wanneer het oppervlak al voldoende schoon is, maar dit niet direct wordt opgemerkt, duurt het reinigingsproces langer dan nodig. Hierdoor is het reinigingsproces kostbaarder dan nodig.

-2- BE2020/5404 Het is een doel van de uitvinding om een verbeterde werkwijze en een verbeterd apparaat te verschaffen om een oppervlak efficiënt te reinigen of om in ieder geval een alternatief te bieden om een oppervlak te reinigen.

Het doel van de uitvinding wordt bereikt volgens een werkwijze voor het reinigen van een oppervlak, waarbij de werkwijze de volgende stappen omvat: stap 1: het definiëren van een gewenste stralingsemissie, waarbij de gewenste stralingsemissie representatief is voor een gewenste reinigingsgraad:; stap 2: het reinigen van het oppervlak door het oppervlak met een laser te bestralen en daardoor een oxidatie-reactie op het oppervlak te veroorzaken; stap 3: het bepalen van een gedetecteerde stralingsemissie door een stralingsemissie te detecteren die door het oppervlak wordt gegenereerd tijdens het reinigen in stap 2; stap 4: het vergelijken van de gedetecteerde stralingsemissie met de gewenste stralingsemissie; en stap 5: het herhalen van de stappen 2-4 totdat de gedetecteerde stralingsemissie binnen bereik is van de gewenste stralingsemissie.

De gedetecteerde stralingsemissie is de stralingsemissie die op het oppervlak ontstaat doordat de laser op het oppervlak van een object straalt. Doordat de laser op het oppervlak straalt, veroorzaakt de energie van de laser een oxidatie-reactie. Bij deze oxidatie-reactie wordt straling uitgestraald door het oppervlak, waarna deze straling wordt gedetecteerd en de gedetecteerde stralingsemissie vormt.

De gedetecteerde stralingsemissie bevat informatie over de materialen op het oppervlak die betrokken zijn bij de oxidatie-reactie. Deze materialen omvatten de materialen waarvan het oppervlak is gemaakt, en andere materialen die aanwezig zijn aan of op het oppervlak. Zulke andere materialen zijn bijvoorbeeld contaminatie die op of in het oppervlak zitten. Deze contaminatie kan organisch of niet-organisch zijn. De contaminatie kan gevormd zijn tijdens een voorgaand productieproces op het oppervlak, zoals het aanbrengen van een lasnaad. De contaminatie kan gevormd zijn door oxidatie van het materiaal waarvan het oppervlak is gemaakt, zoals roest op ijzer. Andere materialen die aanwezig kunnen zijn aan het oppervlak zijn, bijvoorbeeld, oude lagen of coatings. In sommige gevallen is het wenselijk om de oude coating geheel te verwijderen om daarna een nieuwe coating aan te brengen. In het vervolg van deze aanvraag zal het materiaal waarvan het oppervlak is gemaakt worden aangeduid als het uitgangsmateriaal. Het uitgangsmateriaal kan een enkel materiaal zijn, zoals ijzer, of kan een combinatie van materialen zijn, zoals een metaallegering of een keramiek. Materiaal dat wordt aangeduid als contaminatie is al het andere materiaal dat niet het uitgangsmateriaal is en ongewenst aan het oppervlak aanwezig is. Tijdens het reinigingsproces wordt geprobeerd de contaminatie zo veel mogelijk te verwijderen van het uitgangsmateriaal. Het reinigingsproces is voltooid wanneer er zeer weinig of geen

-3- BE2020/5404 contaminatie meer op het uitgangsmateriaal van het oppervlak aanwezig is. Het is mogelijk om na het reinigingsproces het uitgangsmateriaal verder te behandelen zodat er gewenste oxidaties ontstaan op het oppervlak. Deze oxidaties zijn geen contaminatie omdat ze gewenst zijn. Zulke oxidaties beschermen bijvoorbeeld het uitgangsmateriaal tegen corrosie of geven bijvoorbeeld een gewenst uiterlijk van het oppervlak.

Wanneer de laser op het oppervlak straalt, wordt het oppervlak gereinigd doordat de laser voldoende energie inbrengt in het oppervlak zodat er een oxidatie-reactie ontstaat. Deze energie is bijvoorbeeld warmte. Hiervoor is het belangrijk dat de energiedichtheid van de laser op het oppervlak voldoende groot is zodat de oxidatie-reactie ontstaat, maar dat de energiedichtheid niet te groot is zodat er schade aan het uitgangsmateriaal ontstaat. Door de oxidatie-reactie breekt de contaminatie los van het uitgangsmateriaal en kan daarna worden afgevoerd van het oppervlak. Dit afvoeren kan gebeuren door middel van zwaartekracht of een gasstroom of kan mechanisch gebeuren, bijvoorbeeld door vegen.

De gedetecteerde stralingsemissie kan worden gedetecteerd door een detector, bijvoorbeeld een fotodiode. De detector is in staat om, bijvoorbeeld, straling met golflengtes van 200 — 1100 nm of van 250 nm — 1100 nm te detecteren. Door de straling te detecteren, kan een spectraal-diagram worden gemaakt. De spectraal-diagram wordt bijvoorbeeld grafisch weergegeven als een grafiek waarbij op de x-as de gedetecteerde golflengte staat, en op de y-as de energiewaarde van de bijbehorende gedetecteerde golflengte. Het oppervlak van de spectraal-diagram, dat wil zeggen, de integraal van de waarden in de spectraal-diagram, is een maat voor de totale energie-inhoud van de gedetecteerde stralingsemissie.

De gewenste stralingsemissie is de emissie die ontstaat als de laser op een oppervlak straalt dat een gewenste reinigingsgraad heeft. De gewenste reinigingsgraad kan op verschillende manieren worden bepaald. Zo kan een oppervlak worden gereinigd en visueel worden beoordeeld. Wanneer er bijvoorbeeld geen of zeer weinig contaminatie te zien is op het uitgangsmateriaal, wordt het oppervlak als schoon beoordeeld. Wanneer dit schone oppervlak wordt bestraald door de laser, zal de oxidatie-reactie die dan optreedt een bepaalde stralingsemissie veroorzaken. Deze stralingsemissie wordt gebruikt om de gewenste stralingsemissie te definiëren, omdat deze stralingsemissie representatief is voor een schoon oppervlak.

Het heeft een voordeel om de gewenste stralingsemissie op deze manier te bepalen. De stralingsemissie hangt namelijk niet alleen af van de contaminatie op het uitgangsmateriaal, maar ook van andere eigenschappen van het oppervlak zoals het materiaal van het oppervlak, de ruwheid, de vorm, en oppervlaktebehandeling die het oppervlak heeft ondergaan. Door de gewenste stralingsemissie te bepalen door middel van de stralingsemissie van een schoon oppervlak, worden al deze parameters meegenomen.

-4- BE2020/5404 Hierdoor ontstaat een eenvoudige en nauwkeurige manier om de gewenste stralingsemissie vast te stellen.

De gewenste stralingsemissie kan worden bepaald door een verontreinigd oppervlak met de laser te reinigen totdat het oppervlak er voldoende schoon uit ziet. De stralingsemissie die ontstaat als de laser de laatste keer over het oppervlak straalt vormt dan de gewenste stralingsemissie. Als alternatief wordt een oppervlak op een referentieobject niet door de laser gereinigd, maar op een andere manier. Deze andere manier kan het gebruik van chemicaliën omvatten of mechanisch reinigen zoals polijsten of schuren. Het schoon gemaakte referentieobject wordt vervolgens door de laser bestraalt om de gewenste stralingsemissie te bepalen.

Het is een mogelijkheid om visueel te bepalen of het oppervlak dat wordt gebruikt om de gewenste stralingsemissie te bepalen voldoende schoon is. Visueel bepalen wil zeggen door er naar te kijken. Als alternatief of additioneel kunnen metingen verricht worden op het oppervlak, zoals optische metingen, mechanische metingen of chemische metingen. Zulke metingen zijn in staat een mate van de contaminatie op het oppervlak te bepalen.

Tijdens het reinigingsproces, bestraalt de laser het oppervlak. De gedetecteerde stralingsemissie wordt vergeleken met de gewenste stralingsemissie. Wanneer uit deze vergelijking blijkt dat het oppervlak nog niet voldoende schoon is, gaat de laser opnieuw over het oppervlak. Daarbij of daarna wordt opnieuw de gedetecteerde stralingsemissie vergeleken met de gewenste stralingsemissie. Wanneer de gedetecteerde stralingsemissie de gewenste stralingsemissie voldoende heeft benaderd, is het oppervlak voldoende gereinigd en kan het reinigingsproces worden gestopt.

De laser is bij voorkeur een infrarood laser. De laser heeft bijvoorbeeld een lasergolflengte in het gebied van 1000-1100 nm, bijvoorbeeld 1064 nm. Een infrarood laser is zeer geschikt om de oxidatie-reactie op het oppervlak te veroorzaken. De laser is bijvoorbeeld een pulserende infrarood laser. Een pulserende laser straalt niet continue, maar straalt met een bundel die herhaaldelijk wordt onderbroken. Door de straal te pulseren wordt de hitte in een zeer kort tijdsbestek geïntroduceerd op het oppervlak, waardoor de hitte geen tijd heeft door het uitgangsmateriaal te geleiden. Hierdoor blijft de hitte op en nabij de contaminatie op het oppervlak. Daardoor wordt schade aan het uitgangsmateriaal voorkomen, terwijl contaminatie wel op een effectieve manier wordt verwijderd.

In een uitvoeringsvorm wordt een energie-inhoud van de gedetecteerde stralingsemissie vergeleken met een energie-inhoud van de gewenste stralingsemissie. Wanneer er weinig contaminatie is, wordt een groot gedeelte van de laser gereflecteerd of geabsorbeerd door het uitgangsmateriaal. Er is dan weinig emissie van straling vanuit het oppervlak. Dit resulteert in een lage energie-inhoud van de gedetecteerde stralingsemissie. Wanneer er veel contaminatie is, wordt een groot gedeelte van de energie van de laser

-5- BE2020/5404 omgezet in de oxidatie-reactie. Dit resulteert in een hoge energie-inhoud van de gedetecteerde stralingsemissie. Tijdens het reinigingsproces zal de hoeveelheid contaminatie afnemen en als gevolg daarvan zal de energie-inhoud van de gedetecteerde stralingsemissie afnemen. In een uitvoeringsvorm heeft de werkwijze een gewenste stralingsemissie met een bepaalde energie-inhoud. Wanneer de gedetecteerde stralingsemissie een energie-inhoud heeft die binnen een bepaald bereik ligt, bijvoorbeeld gelijk aan of minder dan de energie- inhoud van de gewenste stralingsemissie, is het reinigingsproces voltooid. Aangezien de energie-inhoud van de gedetecteerde stralingsemissie nauwkeurig kan worden bepaald, wordt het moment in het reinigingsproces waarop het oppervlak voldoende schoon is, nauwkeurig bepaald. Hierdoor door kan door een minimale inspanning een voldoende goed reinigingsresultaat worden behaald.

In een uitvoeringsvorm omvat de gewenste stralingsemissie een aantal karakteristieke golflengtes. In stap 4 van de werkwijze volgens de uitvinding worden de waarden van de karakteristieke golflengtes vergeleken met de waarden van de karakteristieke golflengtes in de gedetecteerde stralingsemissie.

De detector die de gedetecteerde stralingsemissie detecteert kan een hoge resolutie hebben en kan daardoor de energie bepalen van een groot aantal golflengtes. Wanneer de resolutie van de detector 1 nm is, kan de detector in een gebied van golflengtes van 250- 1100 nm 850 energiewaarden bepalen. De detector bepaalt dan bijvoorbeeld een waarde bij een golflengte van 250 nm, een waarde bij een golflengte van 251 nm, een waarde bij een golflengte van 252 nm enzovoorts. Wanneer, bijvoorbeeld, de sensor iedere 0.5 seconden een meting doet, waarbij iedere meting 0.1 seconden duurt, resulteert dat in zeer veel data die de gedetecteerde stralingsemissie representeert. Om op basis van deze grote hoeveelheid data de gedetecteerde stralingsemissie te vergelijken met de gewenste stralingsemissie, is veel rekencapaciteit nodig van een computerprocessor. Dit vereist het gebruik van een dure computerprocessor om te voorkomen dat de snelheid van het reinigingsproces wordt beperkt door de rekencapaciteit van de computerprocessor.

Echter, volgens de uitvoeringsvorm van de uitvinding kan met een hoge snelheid worden gereinigd, zonder dat een dure computerprocessor nodig is. De uitvinder heeft ontdekt dat het niet nodig is om iedere golflengte van de gedetecteerde stralingsemissie te meten. Door een beperkt aantal karakteristieke golflengtes te kiezen, en daarvan de energiewaarden te bepalen, kan op een snelle manier de reinigingsgraad van het oppervlak worden bepaald. Door bijvoorbeeld gebruik te maken van 4 of 10 of 20 karakteristieke golflengtes kan veel sneller de gedetecteerde stralingsemissie vergeleken worden met de gewenste stralingsemissie.

De karakteristieke golflengtes zijn bijvoorbeeld verdeeld over het zichtbare spectrum. In een uitvoeringsvorm is er ten minste een karakteristieke golflengte met de kleur blauw, ten

-6- BE2020/5404 minste een karakteristieke golflengte met de kleur groen, ten minste een karakteristieke golflengte met de kleur geel en ten minste een karakteristieke golflengte met de kleur rood. In een uitvoeringsvorm is er ten minste een karakteristieke golflengte in het gebied van 380-500 nm, ten minste een karakteristieke golflengte in het gebied van 500-570 nm, ten minste een karakteristieke golflengte in het gebied van 570-620 nm, en ten minste een karakteristieke golflengte in het gebied van 620-750 nm. Door de karakteristieke golflengtes over het zichtbare spectrum te verdelen, geven een beperkt aantal waarden een goede representatie van de energie-inhoud van de gedetecteerde stralingsemissie.

De waarde van een karakteristieke golflengte kan de energiewaarde zijn van slechts die ene golflengte. In een voorbeeld is de waarde van een karakteristieke golflengte de energiewaarde van een golflengte gebied rondom de karakteristieke golflengte, zoals de karakteristieke golflengte plus/minus 10 nm of plus/minus 50 nm of plus/minus 100 nm.

Bij het kiezen van de karakteristieke golflengtes kan rekening gehouden worden met het uitgangsmateriaal van het oppervlak en met welke contaminatie verwacht wordt. Wanneer organische olie verwacht wordt op staal als uitgangsmateriaal zal dit andere pieken in de gedetecteerde stralingsemissie geven dan wanneer er oxides op het uitgangsmateriaal zitten.

De waarden van de karakteristieke golflengtes zijn energiewaarden of intensiteitswaarden. De waarden zijn een maat voor de hoeveel straling van de karakteristieke golflengte wordt uitgestraald door de oxidatie-reactie. De waarden zijn, bijvoorbeeld, relatief ten opzichte van een meetbereik van de detector of relatief ten opzichte van een gekozen referentie.

In een uitvoeringsvorm omvat de gewenste stralingsemissie een gemiddelde gewenste waarde van de waarden van de karakteristieke golflengtes. In stap 4 van de werkwijze wordt de gemiddelde gewenste waarde vergeleken met een gemiddelde waarde van de waarden van de karakteristieke golflengtes in de gedetecteerde stralingsemissie.

De gemiddelde waarde van de waarden van de karakteristieke golflengtes blijkt een goede, representatieve parameter om te bepalen of het oppervlak voldoende schoon is. Bovendien is de gemiddelde waarde van de waarden van de karakteristieke golflengtes op een eenvoudige manier en snel te berekenen. Wanneer, bijvoorbeeld, de gemiddelde waarde van de waarden van de karakteristieke golflengtes in de gedetecteerde stralingsemissie lager is dan de gemiddelde gewenste waarde, is er nog maar weinig contaminatie op het oppervlak en wordt het oppervlak als schoon beschouwd. In een voorbeeld zijn er vier karakteristieke golflengtes. De energiewaarden van die vier karakteristieke golflengtes in de gewenste stralingsemissie worden opgeteld en gedeeld door vier om de gemiddelde gewenste waarde te berekenen. Vervolgens wordt het oppervlak gereinigd met de laser. Van de gedetecteerde stralingsemissie die dan ontstaan wordt bij ieder van de vier golflengtes de energiewaarde bepaald. Deze vier energiewaardes worden bij elkaar opgeteld en gedeeld door vier om de

-7- BE2020/5404 gemiddelde waarde van de waarden van de karakteristieke golflengtes in de gedetecteerde stralingsemissie te berekenen. De twee gemiddelde waarden worden met elkaar vergeleken om te zien of het oppervlak al voldoende schoon is.

In een uitvoeringsvorm heeft de laser een lasergolflengte, waarbij een van de karakteristieke golflengtes de lasergolflengte is.

De lasergolflengte is bijvoorbeeld tussen de 1000 nm — 1100 nm, zoals 1060 nm voor een infrarood laser. Het oppervlak wordt aangestraald door de laser en dus wordt het oppervlak aangestraald met straling met de lasergolflengte. De lasergolflengte is terug te zien in de gedetecteerde stralingsemissie. Hoe schoner het oppervlak is, des te hoger is de waarde van de lasergolflengte in de gedetecteerde stralingsemissie. Daardoor is waarde van de lasergolflengte in de gedetecteerde stralingsemissie een parameter voor de reinigingsgraad van het oppervlak. De gewenste stralingsemissie wordt, in deze uitvoeringsvorm, bepaald of medebepaald door de waarde van de lasergolflengte die door het oppervlak wordt uitgestraald.

In een uitvoeringsvorm omvatten de karakteristieke golflengtes vier golflengtes in het zichtbare spectrum.

Wanneer er vier karakteristieke golflengtes zijn, worden de waarden van die vier karakteristieke golflengtes in de gedetecteerde stralingsemissie bepaald. Vervolgens wordt de gemiddelde waarde berekend van die vier waarden. De gewenste stralingsemissie omvat dezelfde vier karakteristieke golflengtes, die ieder een waarde hebben. Het gemiddelde van die vier waarden van de vier karakteristieke golflengtes vormt de gemiddelde gewenste waarde. Vervolgens wordt de gemiddelde gewenste waarde vergeleken met de gemiddelde waarde van de waarden van de karakteristieke golflengtes in de gedetecteerde stralingsemissie. Uit metingen is gebleken dat met slechts vier karakteristieke golflengtes in het zichtbare spectrum, een goede representatie kan worden verkregen voor de reinigingsgraad van het oppervlak. Wanneer de gewenste stralingsemissie gebaseerd is op vier karakteristieke golflengtes in het zichtbare spectrum, blijkt dat dit een goede maatstaf is om de gedetecteerde stralingsemissie te vergelijken om te bepalen of het oppervlak schoon is. In een Uitvoeringsvorm worden er slechts vier karakteristieke golflengtes in het zichtbare spectrum gebruikt om de gewenste stralingsemissie te definiëren. In een andere uitvoeringsvorm worden er naast de vier karakteristieke golflengtes in het zichtbare spectrum ook nog andere golflengtes, zoals de lasergolflengte, gebruikt om de gewenste stralingsemissie te definiëren.

In een uitvoeringsvorm wordt de gewenste stralingsemissie gedefinieerd door met de laser een referentieoppervlak met een gewenste reinigingsgraad te bestralen en daardoor een oxidatie-reactie op het referentieoppervlak te veroorzaken.

-8- BE2020/5404 In deze uitvoeringsvorm is er een referentieoppervlak dat de gewenste reinigingsgraad heeft. Het referentieoppervlak kan de gewenste reinigingsgraad hebben bereikt doordat het referentieoppervlak met de laser is bestraald en schoongemaakt, of op een andere wijze is schoongemaakt. Dat het referentieoppervlak de gewenste reinigingsgraad heeft, is in een uitvoeringsvorm, door middel van een visuele inspectie bepaald. Een vakman die bijvoorbeeld de laser bedient kan naar het referentieoppervlak kijken en bepalen dat geen of weinig contaminatie te zien is op het referentieoppervlak. Door vervolgens het referentieoppervlak met de laser aan te stralen en een oxidatie-reactie te veroorzaken, kan een gedetecteerde stralingsemissie worden bepaald. Omdat dit de gedetecteerde stralingsemissie van het referentieoppervlak is, vormt deze gedetecteerde stralingsemissie de gewenste stralingsemissie. Als de laser gebruikt was om het referentieoppervlak schoon te maken, kan de gedetecteerde stralingsemissie van de laatste reinigingsactie worden gebruikt. Wanneer na de laatste reinigingsactie blijkt door de visuele inspectie dat het referentieoppervlak schoon is, is de gedetecteerde stralingsemissie van de laatste reinigingsactie geschikt om als gewenste stralingsemissie te worden gebruikt.

In een uitvoeringsvorm creëert de laser een oxidatielaag op het oppervlak door de oxidatie-reactie te veroorzaken.

De uitvinder heeft ontdekt dat, wanneer de contaminatie nagenoeg of geheel van het uitgangsmateriaal is verwijderd, er een gewenste oxidatielaag op het oppervlak kan worden gecreëerd door het oppervlak te bestralen met de laser. Door met de laser een oxidatie- reactie op het uitgangsmateriaal te veroorzaken, ontstaat er een oxidatielaag. Deze oxidatielaag vormt een tijdelijke of blijvende beschermingslaag op het uitgangsmateriaal. De beschermingslaag beschermt het uitgangsmateriaal bijvoorbeeld tegen roesten of tegen corrosie of tegen verder oxideren van het uitgangsmateriaal. Het aanbrengen van de oxidatielaag is met name geschikt om oppervlakken te beschermen die materialen bevatten zoals gietijzer of staal, bijvoorbeeld koolstofstaal of roestvrijstaal.

In een uitvoeringsvorm is de gewenste stralingsemissie representatief voor een gewenste oxidatielaag, waarde de stappen 2-4 van de werkwijze worden herhaald totdat de gewenste oxidatielaag op het oppervlak is bereikt. Omdat de gewenste oxidatielaag past ontstaat wanneer de contaminatie geheel of bijna geheel is verwijderd, is in een uitvoeringsvorm gewenste stralingsemissie representatief voor zowel een gewenste reinigingsgraad als een gewenste oxidatielaag.

In deze uitvoeringsvorm wordt gebruik gemaakt van het feit dat wanneer de oxidatielaag wordt bestraald door de laser, er een oxidatie-reactie wordt veroorzaakt. Door die oxidatie-reactie ontstaat er een emissie van straling die kan worden gedetecteerd. De gedetecteerde stralingsemissie als gevolg van het bestralen van de oxidatielaag met de laser, geeft informatie over de oxidatielaag. Afhankelijk van bijvoorbeeld de dikte of de

-9- BE2020/5404 samenstelling van de oxidatielaag heeft de gedetecteerde stralingsemissie een andere energie-inhoud of energiepieken bij andere golflengtes. Dus door naar de gedetecteerde stralingsemissie te kijken kan worden bepaald of er een goede oxidatielaag op het oppervlak is ontstaan.

Op dezelfde manier als de gewenste stralingsemissie voor de gewenste reinigingsgraad wordt bepaald, kan de gewenste stralingsemissie voor de gewenste oxidatielaag worden bepaald. Op een referentieoppervlak wordt een gewenste oxidatielaag aangebracht. Deze gewenste oxidatielaag wordt bijvoorbeeld door de laser aangebracht of wordt door een ander proces aangebracht. Of de gewenste oxidatielaag op het referentieoppervlak is bereikt kan door middel van een visuele inspectie worden bepaald, bijvoorbeeld doordat de vakman die de laser bedient het referentieoppervlak bekijkt. Of de gewenste oxidatielaag op het referentieoppervlak is bereikt kan op een andere manier dan door een visuele inspectie worden bepaald, bijvoorbeeld door een optische, chemische of mechanische meting.

Wanneer het referentieoppervlak de gewenste oxidatielaag heeft, wordt het referentieoppervlak door de laser bestraalt. De laser veroorzaak een oxidatie-reactie op de oxidatielaag en daardoor ontstaat een stralingsemissie. Deze stralingsemissie wordt gedetecteerd en vormt de gewenste stralingsemissie, omdat dit de stralingsemissie is van de gewenste oxidatielaag. Als alternatief wordt bepaald dat de gewenste oxidatielaag is bereikt na een laatste bestraling van de laser. De gedetecteerde stralingsemissie van de laatste bestraling van de laser kan dan worden gebruikt als gewenste stralingsemissie.

Vervolgens wordt er een oppervlak door de laser bestraald, waarop de oxidatielaag dient te worden aangebracht. Er ontstaat een oxidatie-reactie op het oppervlak die een stralingsemissie veroorzaakt. Deze stralingsemissie wordt gedetecteerd en vormt de gedetecteerde stralingsemissie. De gedetecteerde stralingsemissie wordt vergeleken met de gewenste stralingsemissie. De laser blijft herhaaldelijk het oppervlak bestralen, zodat de oxidatie-reactie herhaaldelijk plaatsvindt. De laser blijft het bestralen herhalen totdat de gedetecteerde stralingsemissie binnen bereik is van de gewenste stralingsemissie. Wanneer de gedetecteerde stralingsemissie binnen bereik is van de gewenste stralingsemissie is er voldoende oxidatielaag op het oppervlak aangebracht.

In een uitvoeringsvorm wordt het oppervlak door de laser bestraald om eerst het oppervlak te reinigen. Hierdoor verwijdert de laser contaminatie van het uitgangsmateriaal. Wanneer de contaminatie voldoende is verwijderd, blijft de laser het oppervlak bestralen waardoor de oxidatielaag ontstaat. De laser blijft het oppervlak bestralen totdat de oxidatielaag bijvoorbeeld voldoende dikte heeft. De dikte is voldoende, wanneer de gedetecteerde stralingsemissie binnen bereik is van de gewenste stralingsemissie. In een andere uitvoeringsvorm is het oppervlak al voldoende gereinigd, waardoor er weinig of geen contaminatie aanwezig is op het oppervlak. Daardoor ontstaat de oxidatielaag zodra de laser

-10- BE2020/5404 begint met het oppervlak te bestralen. In deze uitvoeringsvorm, wordt de laser niet gebruikt om het oppervlak eerst te reinigen voordat de oxidatielaag wordt gecreëerd. Andere processen, zoals andere schoonmaakprocessen, worden toegepast op het oppervlak om te zorgen dat er geen of weinig contaminatie aanwezig is op het oppervlak.

In een uitvoeringsvorm bestraalt in stap 2 van de werkwijze de laser ten minste een gedeelte van het oppervlak meerdere malen voordat verder wordt gegaan met stap 3 van de werkwijze.

In deze uitvoeringsvorm bestraalt de laser ten minste een gedeelte van het oppervlak meerdere malen voordat de gedetecteerde stralingsemissie wordt bepaald. Wanneer op basis van ervaring van het reinigen of op basis van een eerder bepaalde gedetecteerde stralingsemissie duidelijk is dat het oppervlak meerdere malen moet worden bestraald om voldoende gereinigd te worden. In dat geval is het niet nodig om iedere keer wanneer het oppervlak is bestraald, opnieuw de gedetecteerde stralingsemissie te bepalen. Door het bepalen van de gedetecteerde stralingsemissie op deze manier over te slaan, kan het reinigingsproces sneller verlopen. Wanneer bijvoorbeeld uit een eerdere gedetecteerde stralingsemissie blijkt dat een gedeelte van het oppervlak zeer veel contaminatie bevat, kan de laser dat gedeelte 2 of 5 of 10 of 100 keer bestralen, en pas daarna wordt opnieuw de gedetecteerde stralingsemissie bepaald om te zien in hoeverre de gewenste reinigingsgraad is bereikt.

In een uitvoeringsvorm wordt de werkwijze toegepast om meerdere objecten te reinigen. leder van de meerdere objecten omvat ten minste een oppervlak. Stappen 2-5 van de werkwijze worden uitgevoerd op ieder van de oppervlakken. De gedetecteerde stralingsemissie van ieder van de oppervlakken wordt vergeleken met eenzelfde gewenste stralingsemissie.

In deze uitvoeringsvorm, wordt eenmalig de gewenste stralingsemissie bepaald, bijvoorbeeld door gebruik te maken van een referentieoppervlak. Nadat de gewenste stralingsemissie is bepaald, wordt de gewenste stralingsemissie gebruikt om voor meerdere objecten te bepalen of die objecten voldoende gereinigd zijn. Dit heeft als voordeel dat er slechts eenmalig tijd wordt gespendeerd om de gewenste stralingsemissie te bepalen.

Wanneer de gewenste stralingsemissie bepaald is, wordt de gewenste stralingsemissie gebruikt om een reeks aan objecten te reinigen. Hierdoor kan een reeks aan objecten op een snelle en goede manier worden gereinigd. In een voorbeeld, zijn de objecten mallen die gereinigd moeten worden. De gewenste stralingsemissie wordt bepaald voor een enkele mal die een gewenste reinigingsgraad heeft. Vervolgens worden alle andere mallen gereinigd op basis van de gewenste stralingsemissie van die ene enkele mal met de gewenste reinigingsgraad. Door deze werkwijze, krijgen alle mallen dezelfde gewenste reinigingsgraad. Ook al zijn de objecten initieel in verschillende mate vervuild, door de werkwijze worden de

-11- BE2020/5404 objecten voldoende gereinigd zonder daar te lang mee bezig te zijn. Een voordeel van deze uitvoeringsvorm is dat na het bepalen van de gewenste stralingsemissie, de rest van de werkwijze op automatische wijze kan worden uitgevoerd. Deze uitvoeringsvorm kan worden uitgevoerd door een productielijn die is ingericht om de werkwijze uit te voeren.

In een uitvoeringsvorm wordt op basis van de gedetecteerde stralingsemissie ten minste een van een scansnelheid van de laser over het oppervlak, een laservermogen en een laserfrequentie wordt aangepast.

De gedetecteerde stralingsemissie representeert een mate van de contaminatie op het oppervlak. Afhankelijk van hoeveel contaminatie er op het oppervlak zit, kan het reinigingsproces worden aangepast om het reinigingsproces efficiënter te laten verlopen.

Op basis van de gedetecteerde stralingsemissie wordt, bijvoorbeeld, de scansnelheid van de laser over het oppervlak aangepast. Wanneer er veel contaminatie op het oppervlak zit, wordt de scansnelheid verminderd, waardoor de laser langzaam over het oppervlak beweegt. Hierdoor brengt de laser veel energie per oppervlakte aan, waardoor in een enkele passage van de laser veel contaminatie wordt verwijderd. Wanneer er weinig contaminatie op het oppervlak zit, wordt de scansnelheid verhoogd, waardoor de laser snel over het oppervlak beweegt. Hierdoor brengt de laser weinig energie per oppervlakte aan, waardoor in een enkele passage van de laser weinig contaminatie wordt verwijderd, maar waardoor de laser snel het hele oppervlak heeft bestraald.

Op basis van de gedetecteerde stralingsemissie wordt, bijvoorbeeld, het vermogen van de laser aangepast. Wanneer er veel contaminatie op het oppervlak zit, wordt het laservermogen verhoogd. Hierdoor brengt de laser veel energie per oppervlakte aan, waardoor in een enkele passage van de laser veel contaminatie wordt verwijderd. Het hoge vermogen van de laser wordt door de contaminatie geabsorbeerd. Er zal dan weinig vermogen doordringen in het uitgangsmateriaal. Deze lage hoeveelheid laservermogen in het uitgangsmateriaal, zal niet of nauwelijks het uitgangsmateriaal aantasten. Wanneer er weinig contaminatie op het oppervlak zit, wordt het laservermogen verlaagd. Hierdoor brengt de laser weinig energie per oppervlakte aan, waardoor in een enkele passage van de laser weinig contaminatie wordt verwijderd, maar waardoor schade aan het uitgangsmateriaal door de laser wordt voorkomen. Omdat er weinig contaminatie is, zal de contaminatie maar weinig laservermogen absorberen. Wanneer er een hoog laservermogen zou worden aangeboden, zou er veel laservermogen doordringen tot het uitgangsmateriaal, dat daardoor beschadigd kan raken.

Op basis van de gedetecteerde stralingsemissie wordt, bijvoorbeeld, de frequentie van de laser aangepast. De laserfrequentie kan bijvoorbeeld worden verhoogd of verlaagd, zodat de laser meer of minder energie per oppervlakte aanbrengt. De optimale laserfrequentie kan bepaald worden in functie van materiaaleigenschappen zoals thermische geleidbaarheid.

-12- BE2020/5404 Optioneel is een zuurstofmeter voorzien die is ingericht om de hoeveelheid aanwezige zuurstof te bepalen. De hoeveelheid energie aangebracht op het oppervlak met de laser kan worden bepaald in functie van de aanwezige zuurstof. Aangezien het oxidatieproces afhankelijk is van de aanwezige zuurstof, kan op deze manier voorkopen worden dat er onvolledige oxidatie optreedt, wat bijvoorbeeld kan resulteren in carbonisatie en/of slechte reiniging.

De scansnelheid, het laservermogen en de laserfrequentie kunnen verschillen over het oppervlak, wanneer bijvoorbeeld de contaminatie verschilt over het oppervlak.

In een uitvoeringsvorm worden zowel de scansnelheid als het laservermogen en de laserfrequentie aangepast op basis van de gedetecteerde stralingsemissie. Door de scansnelheid, het laservermogen en de laserfrequentie aan te passen kan het oppervlak snel en goed worden gereinigd, zonder dat er beschadigingen ontstaan op het uitgangsmateriaal.

In een uitvoeringsvorm wordt stap 4 van de werkwijze uitgevoerd terwijl het oppervlak met de laser wordt bestraald.

Door de gedetecteerde stralingsemissie met de gewenste stralingsemissie te vergelijken terwijl het oppervlak met de laser wordt bestraald, kan het reinigingsproces sneller worden uitgevoerd. Er is geen extra tijd nodig na het bestralen van het oppervlak om de gedetecteerde stralingsemissie met de gewenste stralingsemissie te vergelijken. Bovendien kan door de gedetecteerde stralingsemissie met de gewenste stralingsemissie te vergelijken terwijl het oppervlak met de laser wordt bestraald, het reinigingsproces worden aangepast op basis van in hoeverre de gewenste reinigingsgraad is behaald. Op basis van in hoeverre de gewenste reinigingsgraad is behaald, kan bijvoorbeeld de scansnelheid, het laservermogen of de laserfrequentie worden aangepast.

In een verder aspect van de uitvinding is er een apparaat voor het reinigen van een oppervlak. Het apparaat omvat een laser, een detector en een regeleenheid. De laser is voor het reinigen van het oppervlak door het oppervlak te bestralen en daardoor een oxidatie- reactie op het oppervlak te veroorzaken. De detector is voor het detecteren van een stralingsemissie die door het oppervlak wordt gegenereerd door de oxidatie-reactie. De regeleenheid is ingericht om de laser aan te sturen. De regeleenheid is ingericht om een gedetecteerde stralingsemissie te bepalen op basis van de stralingsemissie die de detector wordt gedetecteerd. De regeleenheid is ingericht om de gedetecteerde stralingsemissie met een gewenste stralingsemissie te vergelijken. De gewenste stralingsemissie is representatief voor een gewenste reinigingsgraad.

Het apparaat volgens de uitvinding kan gebruikt worden om de werkwijze volgens de uitvinding toe te passen, en vice versa. Echter zijn noch het apparaat, noch de werkwijze daartoe gelimiteerd. Definities van termen uitgelegd met betrekking tot de werkwijze hebben dezelfde betekenis met betrekking tot het apparaat, tenzij expliciet ander vermeld.

-13- BE2020/5404 Kenmerken en voordelen beschreven met betrekking tot de werkwijze kunnen worden toegevoegd aan het apparaat en vice versa.

De detector is een detector die geschikt is om de stralingsemissie van de oxidatie- reactie op het oppervlak te detecteren. De detector genereert een signaal dat representatief Is voor de gedetecteerde stralingsemissie. Het signaal is bijvoorbeeld representatief voor een totale energie-inhoud van de gedetecteerde stralingsemissie of van een energie-inhoud verdeeld over een aantal golflengtes. De detector is bijvoorbeeld een fotodiode of een ander soort lichtdetector of stralingsdetector.

De regeleenheid is ingericht om verschillende functies uit te voeren. De regeleenheid omvat, bijvoorbeeld, meerdere sub-eenheden die ieder een eigen functie uitvoeren. De regeleenheid is ingericht om de laser aan te sturen. De regeleenheid is ingericht om, bijvoorbeeld, de laser aan en uit te zetten.

De regeleenheid is ingericht om het signaal van de detector te ontvangen en op basis van het signaal de gedetecteerde stralingsemissie te bepalen. Het bepalen van de gedetecteerde stralingsemissie gebeurt bijvoorbeeld op basis van de karakteristieke golflengtes.

De regeleenheid is ingericht om de gewenste stralingsemissie te vergelijken met de gedetecteerde stralingsemissie.

In een uitvoeringsvorm is de regeleenheid ingericht om de laser te blijven aansturen om het oppervlak met de laser te blijven reinigen totdat de gedetecteerde stralingsemissie binnen bereik is van de gewenste stralingsemissie.

Volgens de uitvoeringsvorm vergelijkt de regeleenheid de gewenste stralingsemissie met de gedetecteerde stralingsemissie. Wanneer de gedetecteerde stralingsemissie niet binnen het bereik van de gewenste stralingsemissie is, stuurt de regeleenheid de laser aan om het oppervlak of een gedeelte van het oppervlak opnieuw te bestralen. Vervolgens bepaalt de regeleenheid opnieuw een vergelijking tussen de gewenste stralingsemissie en de gedetecteerde stralingsemissie. De regeleenheid blijft dit proces herhalen totdat de gedetecteerde stralingsemissie binnen het bereik ligt van de gewenste stralingsemissie. Wanneer de gedetecteerde stralingsemissie binnen het bereik ligt van de gewenste stralingsemissie geeft de regeleenheid bijvoorbeeld een signaal dat het reinigingsproces is voltooid of verplaatst de regeleenheid het oppervlak naar een uitvoergedeelte van het apparaat.

In een uitvoeringsvorm is de regeleenheid ingericht om ten minste een van een laservermogen, een laserfrequentie en een scansnelheid van de laser over het oppervlak aan te passen op basis van de gedetecteerde stralingsintensiteit In de uitvoeringsvorm is de regeleenheid ingericht om de laser te bewegen over het oppervlak, zodat bijvoorbeeld de laser het hele oppervlak bestraalt. De regeleenheid is

-14- BE2020/5404 bijvoorbeeld ingericht om rekening te houden met de vorm van het oppervlak. Wanneer het oppervlak bijvoorbeeld rond is of vlakken omvat die onder een hoek met elkaar staan, dan kan de regeleenheid de laser aansturen zodat het oppervlak goed wordt bestraald. De regeleenheid beweegt de laser over het oppervlak, bijvoorbeeld, op basis van positie- informatie van het oppervlak ten opzichte van de laser. In een voorbeeld kan de laser slechts bewegen over een klein gedeelte, het zogenaamde scan-gebied. De regeleenheid kan de positie van het oppervlak veranderen door bijvoorbeeld een motor aan te sturen die het oppervlak beweegt. Door de positie van het oppervlak te veranderen, wordt het hele te reinigen oppervlak door het scan-gebied bewogen. Zo kan het hele oppervlak worden gereinigd met slechts een klein scan-gebied van de laser. De regeleenheid is bijvoorbeeld ingericht om een slede aan te sturen om het oppervlak te bewegen ten opzichte van de laser.

In een uitvoeringsvorm omvat de gewenste stralingsemissie een aantal karakteristieke golflengtes. De regeleenheid is ingericht om waarden van de karakteristieke golflengtes in de gewenste stralingsemissie te vergelijken met waarden van de karakteristieke golflengtes in de gedetecteerde stralingsemissie.

De regeleenheid is ingericht om berekeningen uit te voeren. Door die berekeningen uit te voeren kan de regeleenheid de waarden van de karakteristieke golflengtes in de gewenste stralingsemissie te vergelijken met waarden van de karakteristieke golflengtes in de gedetecteerde stralingsemissie. Verder is de regeleenheid, bijvoorbeeld, voorzien van een communicatie-invoer. Via de communicatie-invoer kan een gebruiker communiceren met de regeleenheid en de karakteristieke golflengtes aangeven. De gebruiker kan handmatig de karakteristieke golflengtes via de communicatie-invoer aangeven of de gebruiker kan de karakteristieke golflengtes via de communicatie-invoer aangeven via een computer, een computer programma of een database.

In een uitvoeringsvorm omvat de gewenste stralingsemissie een gemiddelde gewenste waarde van de waarden van de karakteristieke golflengtes. De regeleenheid is ingericht om de gemiddelde gewenste waarde te vergelijken met een gemiddelde waarde van de waarden van de karakteristieke golflengtes in de gedetecteerde stralingsemissie.

In de uitvoeringsvorm is de regeleenheid ingericht om berekeningen uit te voeren. Door die berekeningen uit te voeren kan de regeleenheid de gemiddelde gewenste waarde van de waarden van de karakteristieke golflengtes bepalen. Door die berekeningen uit te voeren kan de regeleenheid de gemiddelde waarde van de waarden van de karakteristieke golflengtes in de gedetecteerde stralingsemissie bepalen en vergelijken met de gemiddelde gewenste waarde.

In een ander aspect van de uitvinding is er een computer programma product, dat instructies omvat die, wanneer de instructies worden uitgevoerd door de regeleenheid, ervoor

-15- BE2020/5404 zorgen dat de regeleenheid de laser aanstuurt en/of de gedetecteerde stralingsemissie bepaalt en/of de gedetecteerde stralingsemissie met de gewenste stralingsemissie vergelijkt.

Door het uitvoeren van de instructies van het computer programma product, is de regeleenheid in staat om snel en op een goede manier het apparaat het oppervlak te laten reinigen. In een uitvoeringsvorm wordt de werkwijze uitgevoerd door een laser-reinigingsrobot. De laser-reinigingsrobot heeft een aandrijfeenheid, een stang, een laserkop, een detector en een laserbron. De aandrijfeenheid is ingericht om de laser-reinigingsrobot te laten bewegen ten opzichte van het oppervlak. De stang is pivoteerbaar ten opzichte van de aandrijfeenheid.

De laserkop is op de stang gemonteerd. De laserkop is pivoteerbaar rond een as die evenwijdig is met een lengteas van de stang. De laserkop omvat de detector en de laser. De detector is ingericht om het oppervlak te scannen en omvat een detectiesensor, die ingericht om de contaminatie op het oppervlak te detecteren. De laser is ingericht om een laserbundel uit te zenden op de contaminatie om de contaminatie op het oppervlak te verwijderen.

De aandrijfeenheid heeft wielen om de laser-reinigingsrobot in de aandrijfrichting te verplaatsen. De aandrijfeenheid is ingericht om een of meerdere wielen aan te drijven, waardoor de laser-reinigingsrobot zicht voort kan bewegen over het oppervlak.

De uitvinding zal hieronder met meer detail worden beschreven met verwijzing naar de figuren, waarin dezelfde verwijzingscijfers dezelfde kenmerken in verschillende figuren aanduiden. De figuren laten voorbeelden zien van uitvoeringsvormen van de uitvinding. Echter, de uitvinding is niet gelimiteerd tot deze voorbeelden. De figuren laten zien in: Fig. 1 een apparaat voor het reinigen van een oppervlak volgens de uitvinding, Fig. 2 een ander aanzicht van het apparaat van Fig. 1, Fig. 3 een grafiek met de waarden van de golflengtes van een gedetecteerde stralingsemissie volgens de uitvinding, Fig. 4 een grafiek met de gemiddelde waarde van de waarden van de karakteristieke golflengtes in de gedetecteerde stralingsemissie over het oppervlak. Fig. 5 laat een blokschema zien van een werkwijze volgens de uitvinding.

Fig. 6 laat een blokschema zien van een verdere werkwijze volgens de uitvinding.

Fig. 1 laat een apparaat 100 zien voor het reinigen van een oppervlak 110 volgens de uitvinding. Het apparaat 100 omvat een laser 102, een detector 104 en een regeleenheid

106. De regeleenheid 106 is verbonden met de detector 104 en de laser 102. De regeleenheid 106 is ingericht om de laser 102 aan te sturen met een stuursignaal 116 en is ingericht om een signaal 114 van de detector 104 te ontvangen.

- 16 - BE2020/5404 Om het oppervlak 110 te reinigen, straalt de laser 102 een laserbundel 112 op het oppervlak 110 en veroorzaakt daardoor een oxidatie-reactie in het reactiegebied 108. Het reactiegebied 108 is met de gestippelde ellips schematisch aangegeven. Het reactiegebied 108 is het gebied waar de laser 102 met de laserbundel 112 het oppervlak 110 bestraalt en daar de oxidatie-reactie veroorzaakt met het uitgangsmateriaal en de contaminatie die daar aanwezig is. Door de oxidatie-reactie wordt er straling uitgestraald vanaf het oppervlak 110. Deze stralingsemissie is schematisch met pijlen aangegeven. Een gedeelte van de stralingsemissie wordt naar de omgeving weg gestraald. Een ander gedeelte van de stralingsemissie wordt door de detector 104 opgevangen en vormt de gedetecteerde stralingsemissie 122. Op basis van de gedetecteerde stralingsemissie 122 genereert de detector 104 het signaal 114 en stuurt het signaal 114 naar de regeleenheid 106. De regeleenheid 106 vergelijkt de gedetecteerde stralingsemissie 122 met de gewenste stralingsemissie.

Om het hele oppervlak 110 te bestralen van startpunt A naar eindpunt B, wordt de laser 102 bewogen ten opzichte van het oppervlak 110 in de x-richting. De x-richting is parallel aan het vlak van het oppervlak 110 en loodrecht op de richting van de laserbundel 112 die straalt van de laser 102 naar het oppervlak 110.

Fig. 2 laat een ander aanzicht zien van het apparaat van Fig. 1. In Fig. 2 is de laser 102 te zien die op het oppervlak 110 straalt en een oxidatie-reactie veroorzaakt in het — reactiegebied 108. De laser 102 is ingericht om de laserbundel te laten scannen over het oppervlak 110. Dit wil zeggen dat de laser 102 de laserbundel 112 kan laten bewegen ten opzichte van de laser 102. De laser 102 is bijvoorbeeld uitgerust met een beweegbare spiegel of een beweegbaar spiegelsysteem om de laserbundel 112 te laten bewegen. In dit voorbeeld kan de laserbundel in de y-richting bewegen, zodat de laser 102 een oxidatie- reactie kan veroorzaken overal langs de lijn C-D. Terwijl de laserbundel in de y-richting heen en weer beweegt, beweegt de laser 102 ten opzichte van het oppervlak 110 in de x-richting. Hierdoor ontstaan er oxidatie-reacties in een breder gebied dan de breedte van de laserbundel. Wanneer de laser 102 een enkele keer van startpunt A naar eindpunt B beweegt, is er een rechthoekig gedeelte van oppervlak 110 gereinigd met een lengte A-B en een breedte C-D.

In een uitvoeringsvorm kan de laser 102 de laserbundel niet alleen in de y-richting bewegen, maar ook in de x-richting. Hierdoor kan de laser 102 met de laserbundel een 2D- patroon beschrijven. Het 2D-patroon is bijvoorbeeld een rechthoekig patroon, een cirkelvormig patroon of een meanderend patroon. Het 2D-patroon kan een superpositie omvatten van meerdere patronen. Afhankelijk van de vorm van het oppervlak 110 kan een geschikt 2D-patroon worden gekozen. De beweging van de laserbundel met het 2D-patroon

-17- BE2020/5404 is bijvoorbeeld vele malen sneller dan de beweging van de laser 102 ten opzichte van het oppervlak 110 in de x-richting.

Wanneer de laser 102 het oppervlak 110 bestraalt, wordt er door de regeleenheid 106 regelmatig een meting gedaan. Bijvoorbeeld wordt er iedere 0.5 s een meting gedaan, waarbij de meting 0.1 s duurt. Tijdens een meting wordt er door de detector 104 informatie verzameld over de gedetecteerde stralingsemissie en die informatie wordt doorgestuurd naar de regeleenheid 106. De informatie omvat informatie over de golflengtes van de gedetecteerde stralingsemissie, de energie van de gedetecteerde stralingsemissie en/of de energie per golflengte van de gedetecteerde stralingsemissie.

Fig. 3 laat een grafiek zien met de waarden van de golflengtes van een gedetecteerde stralingsemissie volgens de uitvinding. Op de x-as staan de gedetecteerde golflengtes weergegeven in nm. Op de y-as staan de waarden voor de golflengtes weergegeven. De waarden zijn intensiteitswaarden of energiewaarden die tijdens een meting zijn gedetecteerd op het stukje oppervlak 110 dat tijdens een meting met de laser 102 is bestraald.

De eerste keer dat het stukje van het oppervlak 110 wordt bestraald, zijn de waarden zoals aangegeven met lijn p1 (de eerste passage). De lijn p1 laat hoge waarden zien, met name voor sommige golflengtes, zoals rond 420 nm en 590 nm. De hoge waarden geven aan de het stukje oppervlak 110 veel contaminatie bevat.

De tweede keer dat het stukje van het oppervlak 110 wordt bestraald, zijn de waarden zoals aangegeven met lijn p2 (de tweede passage). Er is al duidelijk te zien dat de hoge pieken van de eerste passage zijn verminderd. Behalve dat de pieken zijn verminderd, is ook het oppervlak onder de grafiek verminderd. Dit geeft aan dat de energie-inhoud van de gedetecteerde stralingsemissie van de tweede passage p2 minder is dan die van de eerste passage p1. Na de tweede passage p2 is het stukje oppervlak 110 dus schoner dan na de eerste passage p1.

De derde keer dat het stukje van het oppervlak 110 wordt bestraald, zijn de waarden zoals aangegeven met lijn p3 (de derde passage). De pieken zijn verder verminderd ten opzichte van de tweede passage p2 en het oppervlak onder de grafiek is verder verminderd.

Verder is te zien dat de lasergolflengte een hogere waarde bevat. De lasergolflengte is aangegeven als karakteristieke golflengte kg6. De lasergolflengte is in dit voorbeeld 1060 nm. Omdat het stukje oppervlak 110 nu zo schoon is, wordt een gedeelte van de laserbundel niet meer omgezet in de oxidatie-reactie, maar wordt dat gedeelte gereflecteerd richting de detector 104. Op basis van de energie-inhoud na de derde passage p3, bepaalt de regeleenheid 106 dat de gedetecteerde stralingsemissie binnen het bereik van de gewenste stralingsemissie ligt. Daarmee is het reinigingsproces voor dit stukje oppervlak 110 voltooid.

-18- BE2020/5404 Dezelfde meting wordt meerdere malen herhaald over het oppervlak 110, waarbij de laser 102 het oppervlak 110 blijft bestralen totdat het oppervlak 110 voldoende is gereinigd.

Bij het bepalen van de gedetecteerde stralingsemissie maakt de regeleenheid 106 gebruik van karakteristieke golflengtes kg1-kg6. Karakteristieke golflengtes kg1-kg5 zijn verdeeld over het zichtbare spectrum. Karakteristieke golflengte kg6 is, zoals al eerder vermeld, de golflengte van de laser 102. In dit geval is de laser 102 een pulserende infrarood laser. Karakteristieke golflengte kg1 ligt nabij 320 nm, karakteristieke golflengte kg2 ligt nabij 420 nm, karakteristieke golflengte kg3 ligt nabij de 520 nm, karakteristieke golflengte kg5 ligt nabij 760 nm en karakteristieke golflengte kg6 ligt nabij 1060 nm. De regeleenheid 106 bepaalt de intensiteitswaarde of energiewaarde van iedere karakteristieke golflengte van de gedetecteerde stralingsemissie en vergelijkt die intensiteitswaarden met de gewenste stralingsemissie. Hierbij bepaalt de regeleenheid 106, bijvoorbeeld, een gemiddelde waarde van de intensiteitswaarde van iedere van de karakteristieke golflengtes van de gedetecteerde stralingsemissie. Die gemiddelde waarde vergelijkt de regeleenheid 106 dan met de gemiddelde waarde van de gewenste stralingsemissie. In een uitvoeringsvorm gebruikt de regeleenheid 106 slechts enkele van de karakteristieke golflengtes kg1-kg6 of additionele karakteristieke golflengtes.

Fig. 4 laat een grafiek zien van de gemiddelde waarde van de waarden van de karakteristieke golflengtes in de gedetecteerde stralingsemissie over het oppervlak 110. Op de x-as staat de positie op het oppervlak 110 weergegeven. De positie begint bij startpunt A en gaat tot eindpunt B. Wanneer de laser ten opzichte van het oppervlak 110 beweegt van startpunt A tot eindpunt B worden metingen gedaan, bijvoorbeeld 100 of 1000 of 10000 metingen. De meting wordt, bijvoorbeeld, uitgevoerd zoals hierboven bij Fig. 3 wordt beschreven. Per meting wordt de gemiddelde waarde van de gedetecteerde stralingsemissie bepaald door de regeleenheid 106. Deze gemiddelde waard staat weergeven op de y-as en stelt dus een energie-inhoud voor van de gedetecteerde stralingsemissie. Iedere lijn in de grafiek geeft de gemiddelde waarde van de gedetecteerde stralingsemissie weer op een bepaalde positie op het oppervlak 110. Er zijn zeven lijnen weergegeven. ledere lijn geeft een andere passage van de laser over het oppervlak 110 weer. De eerste passage, p1, is de passage wanneer het oppervlak 110 het meeste contaminatie bevat. De laatste passage is de zevende passage, p/, waaruit blijkt dat het oppervlak 110 voldoende schoon is.

Tijdens de eerste passage, p1, is te zien dat er hoge waarden zijn aan het eerste deel van het oppervlak 110, maar dat vanaf positie E, de waarden laag zijn. Dit wil zeggen dat het oppervlak 110 veel contaminatie bevat op het gebied tussen A-E, en weinig contaminatie bevat op het gebied tussen E-B. De laser kan in het gebied A-E anders worden aangestuurd dan in het gebied E-B om sneller te reinigen in het gebied A-E en om schade aan het uitgangsmateriaal te voorkomen in het gebied E-B.

-19- BE2020/5404 Er is duidelijk te zien dat na iedere passage, de waarden van de grafiek lager worden. Daarmee wordt de oppervlak onder de grafiek kleiner, waardoor duidelijk wordt dat de energie-inhoud van de gedetecteerde stralingsemissie ook kleiner wordt. Omdat er een relatieve schaal wordt toegepast voor de energiewaarden van de karakteristieke golflengtes, ontstaan er negatieve waardes nabij startpunt A. Hier geldt, hoe kleiner de waarde, dus ook hoe verder negatief, hoe schoner het oppervlak 110. Vanaf passage 7 bepaalt de regeleenheid 106 dat het oppervlak 110 voldoende schoon is, door de waarden van passage 7 te vergelijken met de gewenste stralingsemissie. Na passage 7 is het oppervlak 110 voldoende schoon en is het reinigingsproces voltooid.

In Fig. 4 is verder te zien dat op een positie F de energie-inhoud van de gedetecteerde stralingsemissie bij passage 3, p3, groter is dan bij de andere passages. Dit kan bijvoorbeeld een indicatie zijn dat de contaminatie op dat moment voor het grootste deel verdwenen is. De energie-inhoud kan op dat moment bijvoorbeeld voor een groot deel bepaald zijn door de reflectie van de laserbundel, en daarom groter zijn. Dit kan bijvoorbeeld aantonen dat het reinigingsproces voltooid is, zodanig dat vanaf de vierde passage, p4, de laser in het gebied F-E anders aangestuurd kan worden dan in het gebied A-F. Ook is het mogelijk dat vanaf de vierde passage, p4, een gewenste oxidatielaag wordt aangemaakt op positie F.

In Fig. 5 is een blokschema weergegeven van een werkwijze volgens de uitvinding. In de werkwijze wordt in stap 500 de gewenste reinigingsgraad bepaald. In stap 510 wordt de gewenste stralingsemissie bepaald die representatief is voor de gewenste reinigingsgraad. In stap 520 wordt het oppervlak 110 bestraalt door de laser 102 zodat de oxidatie-reactie ontstaat waardoor het oppervlak wordt gereinigd. In stap 530 wordt de stralingsemissie gedetecteerd die ontstaat door de oxidatie-reactie. In stap 540 wordt de gedetecteerde stralingsemissie 122 vergeleken met de gewenste stralingsemissie. In stap 550 wordt vervolgens bepaald of de gedetecteerde stralingsemissie 122 binnen het bereik van de gewenste stralingsemissie is. Wanneer dit niet het geval is, wordt de werkwijze vanaf stap 520 herhaald. Wanneer de gedetecteerde stralingsemissie 122 wel binnen het bereik van de gewenste stralingsemissie is, is het reinigingsproces volgens stap 560 voltooid.

In Fig.6 is een blokschema weergegeven van een andere werkwijze volgens de uitvinding. In de werkwijze wordt in stap 600 de gewenste oxidatielaag bepaald. In stap 610 wordt de gewenste stralingsemissie bepaald die representatief is voor de gewenste oxidatielaag. In stap 620 wordt het oppervlak 110 bestraalt door de laser 102 zodat de oxidatie-reactie ontstaat waardoor er een verdere oxidatielaag op het oppervlak 110 ontstaat. In stap 630 wordt de stralingsemissie gedetecteerd die ontstaat door de oxidatie-reactie. In stap 640 wordt de gedetecteerde stralingsemissie 122 vergeleken met de gewenste stralingsemissie. In stap 650 wordt vervolgens bepaald of de gedetecteerde stralingsemissie 122 binnen het bereik van de gewenste stralingsemissie is. Wanneer dit niet het geval is,

-20- BE2020/5404 wordt de werkwijze vanaf stap 620 herhaald. Wanneer de gedetecteerde stralingsemissie 122 wel binnen het bereik van de gewenste stralingsemissie is, is de gewenste oxidatielaag aangebracht en is het proces volgens stap 660 voltooid.

Zoals vereist worden in dit document gedetailleerde uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding beschreven. Echter, het dient te worden begrepen dat de geopenbaarde uitvoeringsvormen uitsluitend dienen als voorbeeld, en dat de uitvinding ook in andere vormen uitgevoerd kan worden. Daarom dienen specifieke constructieve aspecten die hierin worden geopenbaard niet als beperkend voor de uitvinding te worden geïnterpreteerd, maar slechts als basis voor de conclusies en als basis voor het nawerkbaar maken van de uitvinding voor een gemiddelde vakman.

Verder dienen de verschillende gebruikte termen die in de beschrijving worden gebruikt niet als beperkend te worden gelezen, maar eerder als een begrijpelijke uitleg van de uitvinding.

Het woord “een” dat hierin wordt gebruikt betekent één of meer dan één, tenzij anders aangegeven. Het woord “meerdere” betekent twee of meer dan twee. De woorden “omvattende” en “hebbende” vormen open taalgebruik en sluiten niet uit dat er nog meer elementen aanwezig zijn.

Verwijzingscijfers in de conclusies dienen niet als beperkend voor de uitvinding te worden geïnterpreteerd. Specifieke uitvoeringsvormen hoeven niet alle gestelde doelen te bereiken.

Het enkele feit dat bepaalde technische maatregelen in verschillende afhankelijke conclusies worden genoemd, laat nog de mogelijkheid open dat een combinatie van deze technische maatregelen met voordeel toegepast kan worden.

Claims (20)

-21- BE2020/5404 CONCLUSIES

1. Werkwijze voor het reinigen van een oppervlak, waarbij de werkwijze de volgende stappen omvat: stap 1: het definiëren van een gewenste stralingsemissie, waarbij de gewenste stralingsemissie representatief is voor een gewenste reinigingsgraad:; stap 2: het reinigen van het oppervlak door het oppervlak met een laser te bestralen en daardoor een oxidatie-reactie op het oppervlak te veroorzaken; stap 3: het bepalen van een gedetecteerde stralingsemissie door een stralingsemissie te detecteren die door het oppervlak wordt gegenereerd tijdens het reinigen in stap 2; stap 4: het vergelijken van de gedetecteerde stralingsemissie met de gewenste stralingsemissie; en stap 5: het herhalen van de stappen 2-4 totdat de gedetecteerde stralingsemissie binnen bereik is van de gewenste stralingsemissie.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij in stap 4 een energie-inhoud van de gedetecteerde stralingsemissie wordt vergeleken met een energie-inhoud van de gewenste stralingsemissie.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, waarbij de gewenste stralingsemissie een aantal karakteristieke golflengtes omvat, waarbij in stap 4 waarden van de karakteristieke golflengtes in de gewenste stralingsemissie worden vergeleken met waarden van de karakteristieke golflengtes in de gedetecteerde stralingsemissie.

4. Werkwijze volgens conclusie 3, waarbij de gewenste stralingsemissie een gemiddelde gewenste waarde omvat van de waarden van de karakteristieke golflengtes, waarbij in stap 4 de gemiddelde gewenste waarde wordt vergeleken met een gemiddelde waarde van de waarden van de karakteristieke golflengtes in de gedetecteerde stralingsemissie.

5. Werkwijze volgens conclusie 3 of 4, waarbij de laser een lasergolflengte heeft, waarbij een van de karakteristieke golflengtes de lasergolflengte is.

6. Werkwijze volgens een van conclusies 3-5, waarbij de karakteristieke golflengtes vier golflengtes omvatten in het zichtbare spectrum.

7. Werkwijze volgens een van voorgaande conclusies, waarbij de gewenste stralingsemissie wordt gedefinieerd door met de laser een referentieoppervlak met

-22- BE2020/5404 een gewenste reinigingsgraad te bestralen en daardoor een oxidatie-reactie op het referentieoppervlak te veroorzaken.

8. Werkwijze volgens conclusie 7, waarbij de gewenste reinigingsgraad van het referentieoppervlak door middel van een visuele inspectie is bepaald.

9. Werkwijze volgens een van voorgaande conclusies, waarbij de laser een oxidatielaag op het oppervlak creëert door de oxidatie-reactie op het oppervlak te veroorzaken.

10. Werkwijze volgens conclusie 9, waarbij de gewenste stralingsemissie representatief is voor een gewenste oxidatielaag, waarbij de stappen 2-4 worden herhaald totdat de gewenste oxidatielaag op het oppervlak is gecreëerd.

11. Werkwijze volgens een van voorgaande conclusies, waarbij in stap 2 de laser ten minste een gedeelte van het oppervlak meerdere malen bestraalt voordat verder wordt gegaan met stap 3.

12. Werkwijze volgens een van voorgaande conclusies, waarbij de werkwijze wordt toegepast om meerdere objecten te reinigen, waarbij ieder van de meerdere objecten ten minste een oppervlak omvat, waarbij stappen 2-5 worden uitgevoerd op ieder van de oppervlakken, waarbij de gedetecteerde stralingsemissie van ieder van de oppervlakken wordt vergeleken met eenzelfde gewenste stralingsemissie.

13. Werkwijze volgens een van voorgaande conclusies, waarbij op basis van de gedetecteerde stralingsemissie ten minste een van een scansnelheid van de laser over het oppervlak, een laservermogen en een laserfrequentie wordt aangepast.

14. Werkwijze volgens een van voorgaande conclusies, waarbij stap 4 wordt uitgevoerd terwijl het oppervlak met de laser wordt bestraald.

15. Apparaat voor het reinigen van een oppervlak, waarbij het apparaat omvat: een laser voor het reinigen van het oppervlak door het oppervlak te bestralen en daardoor een oxidatie-reactie op het oppervlak te veroorzaken; een detector voor het detecteren van een stralingsemissie die door het oppervlak wordt gegenereerd door de oxidatie-reactie; en een regeleenheid; waarbij de regeleenheid is ingericht om de laser aan te sturen, waarbij de regeleenheid is ingericht om een gedetecteerde stralingsemissie te bepalen op basis van de stralingsemissie die de detector wordt gedetecteerd, en

-23- BE2020/5404 waarbij de regeleenheid is ingericht om de gedetecteerde stralingsemissie met een gewenste stralingsemissie te vergelijken, waarbij de gewenste stralingsemissie representatief is voor een gewenste reinigingsgraad.

16. Apparaat volgens conclusie 15, waarbij de regeleenheid is ingericht om de laser te blijven aansturen om het oppervlak met de laser te blijven reinigen totdat de gedetecteerde stralingsemissie binnen bereik is van de gewenste stralingsemissie.

17. Apparaat volgens een van conclusies 15-18, waarbij de regeleenheid is ingericht om ten minste een van een laservermogen, een laserfrequentie en een scansnelheid van de laser over het oppervlak aan te passen op basis van de gedetecteerde stralingsintensiteit.

18. Apparaat volgens een van conclusies 15-17, waarbij de gewenste stralingsemissie een aantal karakteristieke golflengtes omvat, waarbij de regeleenheid is ingericht om waarden van de karakteristieke golflengtes in de gewenste stralingsemissie te vergelijken met waarden van de karakteristieke golflengtes in de gedetecteerde stralingsemissie.

19. Apparaat volgens conclusie 18, waarbij de gewenste stralingsemissie een gemiddelde gewenste waarde omvat van de waarden van de karakteristieke golflengtes, waarbij de regeleenheid is ingericht om de gemiddelde gewenste waarde te vergelijken met een gemiddelde waarde van de waarden van de karakteristieke golflengtes in de gedetecteerde stralingsemissie.

20. Computer programma product, dat instructies omvat die, wanneer de instructies worden uitgevoerd door de regeleenheid van het apparaat volgens een van conclusies 15-19, ervoor zorgen dat de regeleenheid de laser aanstuurt en/of de gedetecteerde stralingsemissie bepaalt en/of de gedetecteerde stralingsemissie met de gewenste stralingsemissie vergelijkt.