CN106862177B - 钢丝绳油污的激光清洗设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钢丝绳油污的激光清洗设备及方法，所述的钢丝绳油污激光清洗设备,包括电气柜、速度传感器和激光清洗系统。所述电气柜包括计算机控制系统和激光器。具体方法为：首先，确定激光清洗工艺参数并校直钢丝绳，接着激光束经整形、聚焦为线状光斑对钢丝绳进行扫描清洗，所述的激光光斑能覆盖钢丝绳某横截面360º方向，保证钢丝绳横截面一周的油污被清洗掉。

Description

钢丝绳油污的激光清洗设备及方法

技术领域

本发明属于激光清洗技术领域，具体涉及钢丝绳油污的激光清洗设备及方法。

背景技术

目前的机械加工过程中，钢丝绳的应用越来越广泛，比如：在绞盘机上通过钢丝绳的柔性和弹性实现力的转向和转移；钢丝绳用做船舶、海上平台的系泊定位缆绳以及桥梁钢缆绳，是利用它对结构的限制作用。在使用钢丝绳的过程中，为了防锈或安全警示等，常常需要在表面涂上油漆，而新生产出来的钢丝绳维护保养需涂上润滑油脂，若该润滑油脂未彻底清洗干净就涂上油漆，油漆极易脱落，影响钢丝绳的使用寿命。传统的钢丝绳油污清洗方法包括有用高压水枪喷射的机械清洗方法和湿化学清洗方法。虽然传统清洗方法应用范围较广，然而存在很多不足之处，且清洗效果不佳，机械清洗方法清洁度以及效率都不高，湿化学清洗方法则使用各类化学药品，会对环境造成污染。而相比传统的清洗方法，激光清洗具有很明显的优势，激光清洗不需要使用任何化学药剂和清洗液，可以轻易解决湿化学清洗带来的环境污染问题，且清洁度和清洗效率都很高。此外，传统的清洗方法不能针对钢丝绳的不同情况灵活处理。

目前，激光清洗方法及其设备涉及一种曲面或大幅面的激光清洗设备，或者涉及经过机加工、抛光、热处理等较光滑的金属表面油污激光清洗设备，或者涉及一种瓦级全固态紫外激光清洗机及激光清洗方法，适用于清除微电子用基片上微米、亚微米级的污染颗粒。因此，虽然国内外已根据不同物体的激光清洗要求研制出相应的激光清洗设备，但大都是针对金属表面、曲面物体或微电子用基片的，对于类似钢丝绳这种细长且需对某横截面360°方向清洗的物体效果不佳。因此，探寻研究一种可以对钢丝绳某横截面360°方向全面清洗油污的设备是一个亟待解决的问题。

发明内容

为了解决现有技术中的不足，本发明供一种结构简单、实用性强，且对钢丝绳油污清洗效果很好的激光清洗方法及其设备。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种密封面激光复合处理方法，包括电气柜、速度传感器以及激光清洗系统。所述电气柜包括计算机控制系统和激光器，所述计算机控制系统是由控制器组成,控制速度传感器和激光清洗系统。所述激光清洗系统包括激光器发生装置、光束传输系统和自动化光束调整系统。所述激光器发生装置由三个或多个沿圆周均匀分布的激光头组成。确定钢丝绳直径，并设置清洗工艺参数后，拉直钢丝绳。速度传感器检测钢丝绳通过激光清洗设备的速度并将速度信号反馈给计算机控制系统。激光器发生装置发出激光光束，并经光束传输系统后进入自动化光束调整系统，由自动化光束调整系统对光束的光斑进行整形、聚焦为线光斑，保证调整后的光束能覆盖钢丝绳某横截面360º方向，入射到钢丝绳表面，使钢丝绳表面的油污直接燃烧汽化分解成细小烟尘，使得钢丝绳表面清洁干燥。

进一步地，所述自动化光束调整系统包括扩束镜和聚焦镜。光束经自动化光束调整系统聚焦为线光斑。

进一步地，所述速度传感器将钢丝绳通过激光清洗设备的速度反馈给计算机控制系统，计算机控制系统根据反馈的速度信号控制激光器的输出功率，使激光器的输出功率与钢丝绳的进给速度相适应，达到良好的清洗效果。

进一步地，所述激光器优选光纤激光器、CO2激光器、YAG激光器、准分子激光器、碟片激光器中任意的一种，其输出功率在0.5W～1000W之间，转换效率较高，可连续工作或脉冲工作。脉冲工作方式可以增加激光清洗系统的脉冲清洗功能，特别适合于钢丝绳这类油污层较薄或容易受热变形、容易被烧蚀的金属表面的清洗。因此，在本发明中，激光器优先选用脉冲出光方式。

进一步地，该设备包括清洗机，所述清洗机内设有激光清洗系统和速度传感器，所述清洗机底部设有多个底座，所述激光清洗系统通过传输线与电气柜相连，所述激光清洗系统包括激光安装支架，所述激光安装支架内均匀分布有至少三个激光头。

进一步地，可以在钢丝绳一侧设置侧吹气旁轴，使其与钢丝绳保持一定角度，其气嘴末端与激光作用处保持适当的距离。激光清洗的过程中，侧吹气旁轴吹入惰性气体，把细小烟尘及时吹走的同时，又可以降低钢丝绳表面的热量，防止热量过高时钢丝绳表面产生应力、变形或烧蚀，以达到更好的清洗效果。

进一步地，激光清洗设备是通过调节钢丝绳表面与聚焦镜焦点位置之间的离焦量来使激光光束实现对钢丝绳表面油污的清洗。

按照本发明的另一个方面，本发明还提供钢丝绳油污的激光清洗方法，包括步骤：

（1）固定表面有油污的钢丝绳，通电开机；

（2）确定钢丝绳的直径，并输入清洗工艺参数；

（3）校直钢丝绳；

（4）检测钢丝绳通过激光清洗设备的速度，并将速度反馈给计算机控制系统；

（5）计算机控制系统控制激光器发出相应功率的激光光束，经过光束传输系统进入自动化光束调整系统；

（6）由自动化光束调整系统对光束的光斑进行整形、聚焦为线光斑，每个线光斑覆盖一定角度，使调整后的光束能覆盖钢丝绳某横截面360º方向，入射到钢丝绳表面进行油污清洗。

进一步地，本发明所用的激光器优选光纤激光器、CO2激光器、YAG激光器、准分子激光器、碟片激光器中任意的一种，其输出功率在0.5W～1000W之间。

进一步地，所述的钢丝绳油污的激光清洗方法，其特征在于，由均匀分布于圆周的三个或多个激光头发出的激光光束经过光束传输系统后进入自动化光束调整系统，由自动化光束调整系统对光束的光斑进行整形、聚焦为线光斑，保证调整后的光束能覆盖钢丝绳某横截面360º方向，入射到钢丝绳表面，使钢丝绳表面的油污直接燃烧汽化分解成细小烟尘。

进一步地，可以在钢丝绳一侧设置侧吹气旁轴，吹入惰性气体。

本发明与现有技术相比具有以下优点：本发明提供的钢丝绳油污的激光清洗设备及方法，能够很好的去除钢丝绳表面的油污，与传统的钢丝绳油污的清洗方法相比较，本发明激光清洗设备能够更好的完成清洗任务，清洁度和清洗效率都很高，大大降低了基材损伤率。且本发明结构简单，实用性强，具有很多技术与经济方面的优越性。

附图说明：

图1为本发明的钢丝绳油污激光清洗方法流程图。

图2为本发明的钢丝绳油污的激光清洗设备示意图。

图3为本发明的一个实例中激光清洗系统内激光头分布示意图。

图中，1-钢丝绳；2-速度传感器；3-激光头安装支架；4-侧吹气旁轴；5-垫块；6-电气柜；7-传输线；8-底座；9-激光头。

具体实施方式：

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。在本发明的一种实施方式中描述的元素和特征可以与一个或更多个其它实施方式中示出的元素和特征相结合。应当注意，为了清楚的目的，说明中省略了与本发明无关的、本领域普通技术人员已知的部件和处理的表示和描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明钢丝绳油污的激光清洗方法具体实施过程如下：

首先，打开开关，通电开机，然后确定钢丝绳的直径，并设置清洗工艺参数后，校直钢丝绳。速度传感器检测钢丝绳通过激光清洗设备的速度并将速度信号反馈给计算机控制系统。三个或多个沿圆周均匀分布的激光头发出激光光束，并经光束传输系统后进入自动化光束调整系统，由自动化光束调整系统对光束的光斑进行整形、聚焦为线光斑，使调整后的光束能覆盖钢丝绳某横截面360º方向，入射到钢丝绳表面，使钢丝绳表面的油污直接燃烧汽化分解成细小烟尘。

所述速度传感器将钢丝绳通过激光清洗设备的速度反馈给计算机控制系统，计算机控制系统根据反馈的速度信号控制激光器的输出功率，使激光器的输出功率与钢丝绳的进给速度相适应，达到良好的清洗效果。

如图2所示，本发明钢丝绳油污的激光清洗设备，包括电气柜、速度传感器以及激光清洗系统。所述电气柜包括计算机控制系统和激光器，所述计算机控制系统是由控制器组成,控制速度传感器和激光清洗系统。

所述激光清洗系统包括激光器发生装置、光束传输系统和自动化光束调整系统。

所述激光器发生装置由三个或多个沿圆周均匀分布的激光头组成。该具体实例是采用三个激光头均匀分布，将激光头安装在激光头安装支架上，具体安装位置参看图3 。

所述激光器发出激光光束，并经光束传输系统后进入自动化光束调整系统，由自动化光束调整系统对光束的光斑进行整形、聚焦为线光斑，保证每个线性光斑均覆盖钢丝绳横截面120º的角度，该线光斑对钢丝绳进行扫描，使调整后的光束能覆盖钢丝绳某横截面360º方向，入射到钢丝绳表面，使钢丝绳表面的油污直接燃烧汽化分解成细小烟尘。也可以在钢丝绳一侧设置侧吹气旁轴，使其与钢丝绳保持一定角度，其气嘴末端与激光作用处保持适当的距离。进行激光清洗的同时，侧吹气旁轴吹入惰性气体，一来可以把细小烟尘及时吹走，二来又可以降低钢丝绳表面的热量，防止热量过高时钢丝绳表面产生应力、变形或烧蚀，以达到更好的清洗效果。

所述自动化光束调整系统包括扩束镜和聚焦镜。光束经自动化光束调整系统聚焦为线光斑。

所述激光器优先选用的是光纤激光器、CO2激光器、YAG激光器、准分子激光器、碟片激光器中任意的一种，其输出功率在0.5W～1000W之间，转换效率较高，可连续工作或脉冲工作。

所述钢丝绳油污的激光清洗设备是通过调节钢丝绳表面与聚焦镜焦点位置之间的离焦量来使激光光束实现对钢丝绳表面油污的清洗。

本发明能根据反馈的信号控制激光器的输出功率，既不会因功率过大损坏基材，又不会因功率过小使清洗效果不佳。

最后应说明的是：虽然以上已经详细说明了本发明及其优点，但是应当理解在不超出由所附的权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下可以进行各种改变、替代和变换。而且，本发明的范围不仅限于说明书所描述的过程、设备、手段、方法和步骤的具体实施例。本领域内的普通技术人员从本发明的公开内容将容易理解，根据本发明可以使用执行与在此所述的相应实施例基本相同的功能或者获得与其基本相同的结果的、现有和将来要被开发的过程、设备、手段、方法或者步骤。因此，所附的权利要求旨在在它们的范围内包括这样的过程、设备、手段、方法或者步骤。

Claims (3)

1.一种钢丝绳油污的激光清洗设备,其特征在于：包括电气柜、速度传感器和激光清洗系统，所述电气柜包括计算机控制系统和激光器，所述激光器选用的是光纤激光器、CO2激光器、YAG激光器、准分子激光器、碟片激光器中任意的一种，其输出功率在0.5W～1000W之间，所述激光器选用脉冲出光方式，所述计算机控制系统是由控制器组成,控制速度传感器和激光清洗系统，所述激光清洗系统包括激光器发生装置、光束传输系统和自动化光束调整系统，所述自动化光束调整系统包括扩束镜和聚焦镜，所述激光器发生装置由至少三个沿圆周均匀分布的激光头组成；激光器发生装置发出激光光束，并经光束传输系统后进入自动化光束调整系统，由自动化光束调整系统对光束的光斑进行整形、聚焦为线光斑，每个线光斑覆盖一定角度，保证覆盖钢丝绳某横截面360°方向，对钢丝绳表面油污进行清洗；所述速度传感器将钢丝绳通过激光清洗设备的速度反馈给计算机控制系统，计算机控制系统根据反馈的速度信号控制激光器的输出功率，使激光器的输出功率与钢丝绳的进给速度相适应，达到良好的清洗效果；该设备包括清洗机，所述清洗机内设有激光清洗系统和速度传感器，所述清洗机内通过垫块设有侧吹气旁轴，所述侧吹气旁轴置于钢丝绳的一侧吹入惰性气体,气体的流向与钢丝绳进给方向相反，所述清洗机底部设有多个底座，所述激光清洗系统通过传输线与电气柜相连，所述激光清洗系统包括激光安装支架，所述激光安装支架内均匀分布有至少三个激光头。

2.一种钢丝绳油污的激光清洗方法，其特征在于：包括步骤：

A、固定表面有油污的钢丝绳，将激光清洗设备通电开机；

B、确定钢丝绳的直径，并输入清洗工艺参数；

C、校直钢丝绳；

D、检测钢丝绳通过激光清洗设备的速度，并将速度反馈给计算机控制系统；

E、计算机控制系统控制激光器发出相应功率的激光光束，经整形、聚焦后入射到钢丝绳表面进行油污清洗；

F、激光光束经自动化光束调整系统进行整形、聚焦为线光斑，每个线光斑覆盖一定角度，使调整后的光束能覆盖钢丝绳某横截面360°方向，入射到钢丝绳表面进行油污清洗。

3.如权利要求2所述的钢丝绳油污的激光清洗方法，其特征在于，用于激光清洗的光斑为线状光斑，在钢丝绳的某个截面上从至少三个方向照向钢丝绳表面，保证钢丝绳圆周能被光斑均匀的覆盖。

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