CN107199251B - 一种激光清洗装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种激光清洗装置,包括:移动工作台,用于放置待清洗件;激光发生器,对应移动工作台设置,用于发射激光;光束调整器,与激光发生器对应设置,用于将激光调整为长条状、且以设定的扫描速度扫描待清洗件的扫描激光;控制器,分别与移动工作台、激光发生器和光束调整器连接,用于设定激光发生器的激光功率、移动工作台的移动速度及光束调整器的设定的扫描速度,并根据移动速度和扫描速度确定补偿角速度;旋转机构,分别与光束调整器和控制器连接,用于根据补偿角速度带动光束调整器转动,使光束调整器的扫描轨迹与待清洗件的移动方向垂直。本发明提供的清洗装置,能够高效率地清洗幅面较大的板材工件。

Description

一种激光清洗装置
技术领域
本发明涉及激光应用领域,特别是涉及一种激光清洗装置。
背景技术
热轧是相对于冷轧而言的,冷轧是在再结晶温度以下进行的轧制,而热轧就是在再结晶温度以上进行的轧制。热轧过程中会使钢板表面生成一层氧化膜,从而会影响钢板表面的平整度和光泽度,降低钢板的表面质量,并掩盖了带钢的表面缺陷,对钢板的后续使用造成困难。若将这些带着氧化膜的带钢直接送到冷轧机去轧制,则会影响冷轧板的表面质量及加工性能,甚至会造成循环设备的损坏和冷轧辊的损坏。因此,带钢在冷轧之前,必须清除其氧化膜。为了使清除氧化膜后的钢板表面质量良好,实际生产中一般采用的是酸洗清理方式。通过使用酸溶液对钢板表面的氧化膜进行清洗去除,提高钢板尺寸精度、减少不平度的偏差,增强钢板表面光洁度和外观效果,从而提高钢板的表面质量,便于后续的焊接、涂油和上漆。
目前,世界上热轧带钢轧机所生产的带钢中,大约有34要提供给连续带钢酸洗机组进行处理,而其中98%的带钢是采用水平式(卧式)连续酸洗机组。采用酸洗时,需要设置较大面积的酸洗池,以便将钢板放置到其中进行酸洗作业。由于需要把清洗件放入酸洗池,因此只能清洗尺寸较小的工件,能够清洗的工件尺寸非常有限。在这一过程中,需要使用大量的酸溶液,长期使用成本较高,同时酸洗之后的废液处理成本也较高,并容易对环境造成污染,酸洗过程效率也较低。由于酸洗后还需要有漂洗和烘干的过程,这一系列的过程会占用大量的生产时间,使得生产效率低下。另外,酸洗时环境气氛较差,长期从事酸洗作业的工人身体健康会受到一定程度的影响。
此外,传统的表面污物清洗方法还有机械清理法以及超声波清洗法等。机械清理方法主要包括手工打磨和机械喷丸等方法,手工打磨劳动强度较大,清理效率极低,同时会对工件表面造成损伤。而机械喷丸的方法不仅会使工件表面产生较大的应力,可能造成工件发生形变,同时对环境的污染很大。超声波清洗法对微米级的污物粒子以及与基材结合力很强的膜层污物清洗效果很差。超声波清洗法需要消耗大量的电力,因此会提高企业的清洗成本。而且,由于需要将待清洗工件放入清洗槽内,只能清洗尺寸较小的工件,能够清洗的工件尺寸非常有限。
现有的用于小型金属工件的表面污物激光清洗系统中,通常采用的是脉冲或连续激光器,功率通常在1kW以下;光束调整系统中通常采用带有转动电机的二维振镜系统,通过电机带动两个反射镜进行往复摆动,以不断改变激光束的传输方向,再经过聚焦场镜将激光束聚焦成直径较小的圆形光斑后在工件表面进行快速扫描,完成激光清洗过程;其工作台只能通过竖直方向的运动来改变离焦量,以适应不同厚度的待清洗工件。
目前,已有的金属表面污物激光清洗系统采用的激光器功率较小,清洗效率得到限制。由于采用的光束调整系统通过二维振镜系统完成光束对工件表面的扫描,而振镜往复摆动的角度范围有限,当待清洗工件的宽度较大时,需要增大工件表面与光束调整系统之间的距离,从而会导致照射在工件表面的激光光斑面积过大而使其能量密度过低,无法保证清洗质量和清洗效率。而且,由于振镜在工作时呈往复摆动状态,往复摆动时振镜具有一定的惯性,惯性的存在限制了振镜的摆动频率,因此,振镜无法进行高速的往复摆动,即无法对待清洗件进行高速扫描。可见,基于振镜的激光清洗系统清洗速度慢,清洗效率低,而且只能清洗尺寸较小的工件,能够清洗的工件尺寸非常有限。
综上可见,现有的清洗方法都无法高效率地清洗幅面较大的板材类工件。因此,如何为幅面较大的板材工件提供一种高效率的清洗装置,成为本领域技术人员亟需解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种激光清洗装置,能够高效率地清洗幅面较大的板材工件。
为实现上述目的,本发明提供了如下方案:
一种激光清洗装置,所述激光清洗装置包括:
移动工作台,用于放置待清洗件,当所述移动工作台运动时带动所述待清洗件水平移动;
激光发生器,对应所述移动工作台设置,用于发射激光;
光束调整器,与所述激光发生器对应设置,用于将所述激光调整为长条状、且以设定的扫描速度扫描所述待清洗件的扫描激光;
控制器,分别与所述移动工作台、所述激光发生器和光束调整器连接,用于设定所述激光发生器的激光功率、所述移动工作台的移动速度及所述光束调整器的所述设定的扫描速度,并根据所述移动速度和所述扫描速度确定补偿角速度;
旋转机构,分别与所述光束调整器和控制器连接,用于根据所述补偿角速度带动所述光束调整器转动,使所述光束调整器的扫描轨迹与所述待清洗件的移动方向垂直。
可选的,所述光束调整器具体包括:
前置准直镜,所述前置准直镜的焦点与所述激光发生器的输出端重合,用于将所述激光准直为前置平行光束;
线性激光发生透镜,对应所述前置准直镜设置,用于将所述前置平行光束调整为扇形分布的长条状激光束;
后置准直镜,对应所述线性激光发生透镜设置,用于将所述扇形分布的长条状激光束调整为长条状后置平行光束,且在所述长条状后置平行光束的光路上,所述长条状后置平行光束的长度和宽度固定不变;
多面转镜,对应所述后置准直镜设置,且与所述控制器连接,用于当所述多面转镜转动时,使与入射的所述长条状后置平行光束对应的出射光束以设定的扫描速度扫描所述待清洗件。
可选的,所述长条状后置平行光束的长度范围是1mm~10mm,宽度范围是0.02mm~1mm。
可选的,所述控制器根据预先存储的工艺参数表设定所述激光发生器的激光功率、所述移动工作台的移动速度及所述光束调整器的所述设定的扫描速度。
可选的,所述激光清洗装置还包括与所述控制器连接的运动支架,所述光束调整器设置在所述运动支架上,所述控制器根据所述待清洗件的宽度确定目标高度,并控制所述运动支架运动,带动所述光束调整器运动到所述目标高度的位置。
可选的,所述激光清洗装置还包括吸尘机构,对应所述移动工作台设置,用于清除清洗过程中产生的粉尘。
可选的,所述激光清洗装置还包括吹气机构,对应所述吸尘机构设置,用于将所述粉尘吹入所述吸尘机构中。
可选的,所述吹气机构的吹气方向与所述待清洗件的移动方向相反。
可选的,所述激光清洗装置还包括水冷系统,所述水冷系统分别与所述激光发生器和光束调整器连接。
可选的,所述光束调整器的所述设定的扫描速度与所述移动工作台的运动速度匹配。
根据本发明提供的具体实施例,本发明公开了以下技术效果:
本发明提供的激光清洗装置,操作者可根据被清洗工件的实际情况设置激光发生器的激光功率、移动工作台的移动速度及光束调整器的扫描速度。通过高功率密度的扫描激光配合移动工作台的运动,将待清洗件表面的膜层进行强力高效的燃烧气化分解,从而实现快速高效地清洗幅面较大的板材工件的目的,清洗效率很高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例1的结构示意图;
图2为本发明实施例1中光束调整器的结构示意图;
图3为本发明实施例2的结构示意图;
图4为本发明实施例2的结构框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。
现有的热轧钢板表面氧化膜清理方式主要为化学酸洗,酸洗按其生产的方法通常分为:酸法、碱-酸法、氢化物法、电解法等。但在连续机组上绝大多数是使用硫酸或盐酸的酸洗方法。在冶金工厂,带钢酸洗设备目前有三种形式,即半连续酸洗机组、连续卧式酸洗机组和连续塔式酸洗机组。
半连续酸洗机组也称推式或推拉式酸洗机组。其工艺操作过程是:开卷——矫直——酸洗(在酸洗槽内去除表面氧化膜层)—清洗(烘干)——剪边(切掉头尾舌头)——卷取。
连续卧式酸洗机组所以被称为连续的,是因为将后一卷带钢的端头与前一卷带钢的尾端焊接起来,再从酸洗槽内连续通过,待带钢到一定的重量,切断带钢,并把卷成的带钢卸下。其工艺流程分为三个阶段:﹙1﹚原料准备段:上料——拆卷——破碎带钢表面氧化膜层——矫直——切头尾——焊接——光整;﹙2﹚酸洗工艺段:拉矫——酸洗——漂洗——烘干;﹙3﹚成品段:剪边——涂油——卷取——卸卷。
连续塔式酸洗机组就是带钢连续在立式塔中运行时,将热盐酸溶液喷射到带钢的表面,以除去带钢表面氧化膜层的方法。带钢在塔内上下运行一个来回或几个来回,形成所谓单套或多套连续塔式酸洗。该机组的头部设备和尾部设备的组成和参数,一般与卧式机组没什么区别。在机组中部有酸洗段、清洗段和干燥段。
在综合了解酸洗的工艺流程后就不难看出酸洗工艺的主要作用是:﹙1﹚清除热轧带钢表面的氧化膜层和污垢;﹙2﹚按产品宽度切除热轧带钢的边部;﹙3﹚检查并清除钢板表面不利于冷轧的缺陷;﹙4﹚在钢板表面涂防锈剂或防锈油;﹙5)调节钢卷重量。在了解到酸洗的主要功能和作用后,就可有针对性地去判别热轧酸洗的酸洗质量和钢板缺陷了。
可见,酸洗需要设置较大面积的酸洗池,且需要使用大量的酸溶液,长期使用成本较高,酸洗过程效率较低,而且无法清洗幅面较大的板材工件。
本发明的目的是提供一种激光清洗装置,能够高效率地清洗幅面较大的板材工件。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例1:
如图1所示,用于清洗待清洗件10的激光清洗装置包括:移动工作台11、激光发生器12、光束调整器13、控制器14、旋转机构15、吸尘机构16和吹气机构17,其中,
移动工作台11用于放置待清洗件10,当移动工作台11运动时带动待清洗件10水平移动;
激光发生器12对应移动工作台11设置,用于发射激光;
光束调整器13与激光发生器12对应设置,用于将激光调整为长条状、且以设定的扫描速度扫描所述待清洗件10的扫描激光;
控制器14,分别与移动工作台11、激光发生器12和光束调整器13连接,用于设定激光发生器12的激光功率、移动工作台11的移动速度及光束调整器13的扫描速度,光束调整器12的扫描速度与移动工作台11的运动速度匹配,控制器根据移动工作台11的移动速度和光束调整器13发出的扫描激光的扫描速度确定补偿角速度。旋转机构15,分别与光束调整器13和控制器14连接,用于根据补偿角速度带动光束调整器13转动,使光束调整器13的扫描轨迹与所述待清洗件10的移动方向垂直,本实施例中的旋转机构15为伺服电机。
如图2所示,光束调整器13具体包括:
前置准直镜131,所述前置准直镜131的焦点与所述激光发生器12的输出端重合,用于将光纤130传输的激光准直为前置平行光束。线性激光发生透镜132,对应所述前置准直镜131设置,用于将所述前置平行光束调整为扇形分布的长条状激光束。后置准直镜133,对应所述线性激光发生透镜132设置,用于将所述扇形分布的长条状激光束调整为长条状后置平行光束,且在所述长条状后置平行光束的光路上,所述长条状后置平行光束的长度和宽度固定不变。本实施例中,所述长条状后置平行光束的长度范围是1mm~10mm,宽度范围是0.02mm~1mm。多面转镜134对应所述后置准直镜133设置,且与所述控制器14连接,用于当所述多面转镜转动时,使与入射的所述长条状后置平行光束对应的出射光束以设定的扫描速度扫描所述待清洗件。吸尘机构16对应移动工作台11设置,吹气机构17对应吸尘机构16设置,吹气机构17将清洗过程中产生的粉尘吹入吸尘机构16中,从而将清洗过程中产生的粉尘清除并收集。优选地,吹气机构17的吹气方向与待清洗件10的移动方向相反。
本实施例中,多面转镜134包括多面镜1341和电机1342,多面镜1341和电机1342连接,电机1342带动多面镜1341旋转。
实际应用中,可在清洗之前先选取待清洗件的样品进行试验,确定清洗工艺参数并以工艺参数表的形式存在在控制器中。在后续的清洗工作中,控制器14根据预先存储的工艺参数表设定激光发生器12的激光功率、移动工作台11的移动速度及光束调整器13的设定的扫描速度。
本实施例中,激光清洗装置还设置有与控制器14连接的运动支架,光束调整器13设置在运动支架上,控制器14根据待清洗件10的宽度确定目标高度,并控制运动支架运动,带动光束调整器13运动到目标高度的位置。
可选地,光束调整器13、吹气机构17和吸尘机构16均可设置可以带动其运动的电气运动装置,可以实现这些装置在竖直方向的移动或角度调整。
为了防止激光发生器12和光束调整器13过热造成性能下降,本实施例还设置有水冷系统,与激光发生器12和光束调整器13连接。激光发生器12和光束调整器13均由水冷系统产生的冷却水经过冷却水管的传输进行及时冷却,其中,水冷系统输送的冷却水的流量和速度可以根据实际情况进行调节。
采用本实施例的装置清洗热轧钢板表面氧化膜的步骤包括:
1)提供需要进行表面氧化膜去除的热轧钢板;
2)确定钢板的长度、宽度和厚度,设置确定清洗工艺参数,根据工件的宽度和辊筒工作台的移动速度调整光束调整器的高度和角度,同时将吹气机构17和吸尘机构16调整到适合的位置与角度,设置好吹气量和吸尘量;
3)由激光发生器12输出的激光通过光纤传导至光束调整器13,并由光束调整部分进行光束整形后照射在工件表面;
4)通过多面转镜134的高速转动和辊筒工作台11的移动速度的相结合使热轧钢板10表面得到均匀高效的清洗。
激光清洗中,把高亮度和方向性好的连续或脉冲激光,通过光学聚焦和光斑整形后形成具有特定光斑形状与能量分布的激光束,照射到被污染的需要清洗的材料位置,其上附着的污染物材料吸收激光能量后,会产生振动、熔化、燃烧,甚至气化等一系列复杂的物理化学过程,并最终使污染物脱离材料表面,同时不损坏材料本身。
本发明提供的激光清洗装置能够有效去除固体表面不同材料和尺寸的脏污粒子及膜层。与传统的清洗技术相比,本发明提供的清洗装置具有以下有益效果:
清洗精度和清洗效率高,清理速度快,可以在高速扫描条件下对物体表面进行清洗,同时可以通过对激光的控制来精准地控制清洗深度,可以满足高效率作业的工业需求;
激光清洗控制性好,通过控制器来控制清洗全过程,操作简便,不需要依赖工人的技术和经验;
环境友好无污染,激光清洗过程中不使用或产生任何有害环境的物质;
与工作物质无接触,因此不会对物质产生变形等损伤;
适应性强,适用于不同尺寸和形状的工件,不同厚度的氧化膜及污物。
实施例2:
如图3和图4所示,激光清洗装置包括:控制器14、激光发生器12、光束调整器13、吹气机构17、吸尘机构16以及移动工作11和旋转机构15。控制器14可以控制激光发生器12和光束调整器13,使激光发生器12发出设定好工艺参数的激光束121,并由光纤传导至光束调整器13进行光束整形。同时,控制器14还可以控制移动工作台11的运动,配合吹气机构17和吸尘机构16的辅助作用使待清洗件10表面得到均匀高效的清洗,从而去除工件表面的氧化膜。本实施例中,移动工作台11为辊筒工作台;控制器14包括输入输出装置141、计算机142和控制柜143。
掺钕钇铝石榴石激光器(Nd:yttriumaluminumgarnet,Nd:YAG)以钇铝石榴石晶体为其激活物质,其晶体内的Nd原子含量为0.6~1.1%,属固体激光,可激发脉冲激光或连续式激光,发射的激光为红外线波长1.064μm。
光纤激光器采用掺稀土元素玻璃光纤作为增益介质,光纤激光器可在光纤放大器的基础上开发出来:在泵浦光的作用下光纤内极易形成高功率密度,造成激光工作物质的激光能级“粒子数反转”,当适当加入正反馈回路即构成谐振腔便可形成激光振荡输出。
本实施例中,激光发生器12为光纤激光器或掺钕钇铝石榴石激光器,出光方式采用连续激光形式。激光发生器12的输出功率范围为5kw-100kw的高功率范围。优选地,本实施例中,将激光发生器12的输出功率设置为50kw。
准直镜是将点光源发出的发散式的光束经过准直镜后变成各直线相互垂直的平行光束的装置。线形激光发生透镜也称为鲍威尔棱镜,可在一个维度上以扇形发散一束准直光并产生一条笔直、均匀的激光线。多面转镜包括电机与多面镜,多面镜具有多个反射面,并安装在电动机的旋转轴上。通过电机的旋转,多面镜可实现高速旋转,从而发出大角度、高速的扫描光束。
光束调整器13中的光束调整部分包括前置准直镜131、线形激光发生透镜132、后置准直镜133和多面转镜134。线形激光发生透镜132的扩张角的范围是15°~90°,可选地,扩张角为30°、45°、60°或75°,优选地,扩张角为45°。多面转镜中的多面镜可以选择六面、八面、十面等多面棱镜,优选地,多面镜为十面棱镜。
前置准直镜131固定在其焦点与光纤激光输出端重合的位置,由光纤激光输出端以点光源形式输出的激光经过准直镜调整后以平行光束的形式进行传导,之后再经过线形激光发生透镜132的调整变成均匀分布的扇形激光,该扇形激光照射在物体表面形成宽度很窄的长条状。扇形激光经过后置准直镜133调整后变成光线之间平行传导的激光束,配合多面转镜134的高速转动使激光在工件表面上形成一条均匀的宽度很窄的长条状激光并进行高速扫描,长条状激光的长度范围是1mm-10mm,宽度范围是0.02mm-1mm。
吹气机构17和吸尘机构16根据控制器发出的指令进行吹气量和吸尘量的调节,同时控制器14可以控制运动支架上的运动装置带动吹气机构17和吸尘机构16在竖直方向上的运动和绕各自轴线的转动,以调节吹气口和吸尘口相对激光清洗位置的距离和角度。吹气机构17的吹气口和吸尘机构16的吸尘口与待清洗工件表面的夹角优选为30°~45°,且吹气机构17和吸尘机构16与激光作用处优选保持距离在50~150mm之间。一方面,可以将清洗掉的粉尘及时吹离工件表面并及时被吸收处理,以防止飘动的粉尘被激光照射融化后再次附着在已经清洗过的表面,另一方面利用气流使工件表面进行降温,防止工件表面温度过高而产生应力或变形。
辊筒工作台11接收控制器的指令,使辊筒按照设定好的运动速度和旋转方向带动工件进行移动,完成激光清洗作业。图中161为吸尘气流,171为吹气气流,可见,工件移动方向与吹气方向相反,以保证清洗产生的粉尘不会再次被激光照射而熔化后粘附在工件表面造成二次污染。双层运动支架19包括上层运动支架和下层运动支架。上层运动支架上设置有与光束调整器13连接的第一运动装置,可以带动光束调整器13进行清洗过程中的实时竖直方向的运动,旋转机构15也设置在上层支架上,带动光速调整器13按照补偿角速度在竖直方向转动,使光束调整器13的扫描轨迹与待清洗件10的移动方向垂直。
下层支架上设置的第二运动装置和吹气机构17连接,可以带动吹气机构17运动到预设的位置和角度。设置在单层运动支架18上的第三运动装置和吸尘机构16连接,可以按照控制器预设的指令带动吸尘机构16运动到指定位置和角度。
光束调整器13可以在控制器14控制的运动支架的带动下进行竖直方向的移动,以适应不同宽度和厚度的待清洗工件。同时,光束调整器13与旋转机构15连接,可以根据预设工艺参数绕竖直方向进行一定的角度转动,使得待清洗工件10随辊筒工作台11运动过程中,激光束在工件表面扫描的轨迹与工件运动方向始终垂直。而传统的激光清洗装置中,由于振镜在往复转动时具有一定的惯性,因此无法达到超高速度的往复摆动,加上经过聚焦场镜聚焦后照射在工件表面的圆形激光光斑尺寸较小,而工作台无法进行二维范围内的运动,因此其清洗速度慢,效率低。本实施例中,光纤将激光发生器12输出的激光传导至光束调整器13,光束调整器13将激光束调整后在输入输出装置工件表面照射形成很窄的长条状,通过高功率密度的激光的作用配合辊筒工作台11的运动使热轧钢板表面氧化膜得到强力高效的燃烧气化分解,清洗效率很高。
激光器发生器12和光束调整器13均由水冷系统20产生的冷却水经过冷却水管的传输进行及时冷却,以防止激光发生器12和光束调整器13过热造成性能下降。水冷系统20输送的冷却水的流量和速度可以根据实际情况进行调节。
输入输出装置141与计算机142相连,用来输入和显示各项工艺参数和控制指令,可选的,输入输出装置141为触摸屏;计算机142和控制柜143相连,计算机142将可视化的参数和指令转化成机器可识别的指令并发送给控制柜143;控制柜143与激光发生器12、光束调整器13、吹气机构17、吸尘机构16和辊筒工作台11相连,实现多者的协调同步控制工作。激光发送器12和光束调整器13均由水冷系统20输送出来的冷却水进行及时冷却,避免由于长时间工作造成设备过热而导致设备性能下降或损坏。
采用本实施例的激光清洗装置清洗热轧钢板的具体实施过程如下:
首先,将待清洗的热轧钢板放置在辊筒工作台11上,使钢板两侧边缘距离辊筒工作台11两侧距离相等。接通控制器14、激光发生器12、光束调整器13、吹气机构17和吸尘机构16以及辊筒工作台11的电源,使这些装置均处于待工作状态。开启水冷系统20,设定工作温度为20℃。由于在自然状态下水冷系统20中的水与室温保持统一温度,因此应先让水冷系统进行工作,使冷却水达到设定温度。
然后,通过输入输出装置141输入待清洗钢板的尺寸,并通过输入输出装置141设置清洗工艺参数,如激光功率、辊筒工作台11转动速度、光束调整器13在竖直方向的位置和角度、吹气机构17和吸尘机构16的位置和角度、吹气量和吸尘量等。单击输入输出装置141显示屏上的“清洗”按钮,计算机142将通过控制柜143首先将吹气和吸尘指令发送给吹气机构17和吸尘机构16,两者到达指定位置和角度并按照预设吹气量或吸尘量进行工作。与此同时,控制柜143将指令发送给光束调整器13,光束调整器13按照指令在运动支架的带动下运动至指定位置。完成上述过程后,控制柜143将出光指令发送给激光发生器12,激光发生器12发出的激光经光纤传导至光束调整器12,激光经过整形后以长条状激光的形式发出,在待清洗工件10表面照射并高速扫描。与此同时,控制柜143对辊筒工作台11发出指令,使其按照预设速度进行运动,带动工件进行移动,使长条状激光在工件表面均匀扫描。在上述过程的配合下,激光束使氧化膜外层燃烧气化、内层与工件表面发生热膨胀而产生相对位移、氧化膜发生共振破碎,从而使工件表面的氧化膜得到去除。
清洗完成后,先关闭激光发生器12,然后分别关闭控制器14和水冷系统20,最后关闭总电源。
本实施例中,控制器14控制激光发生器12和光束调整器13,对激光发生器输出的激光进行工艺参数的设置和光束形状调整。同时,控制器14控制吹气机构17和吸尘机构16,保证在清洗过程中产生的粉尘始终被吹离工件表面并被收集处理。光束调整器13将激光调整成宽度很窄的长条状,在其自带的多面转镜的作用下对工件表面进行高速扫描,配合辊筒工作台完成热轧钢板表面的氧化膜的清洗。因此,本发明提供的激光清洗装置,能够对热轧钢板表面氧化膜进行高效高质、环境友好、适应性强的清洗作业,能够使清洗后的热轧钢板表面达到合理范围内的表面粗糙度和金属光泽,获得令人满意的清洗效果。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (5)

1.一种激光清洗装置,其特征在于,所述激光清洗装置包括:
移动工作台,用于放置待清洗件,当所述移动工作台运动时带动所述待清洗件水平移动;
激光发生器,对应所述移动工作台设置,用于发射激光;
光束调整器,与所述激光发生器对应设置,用于将所述激光调整为长条状、且以设定的扫描速度扫描所述待清洗件的扫描激光;
控制器,分别与所述移动工作台、所述激光发生器和光束调整器连接,用于设定所述激光发生器的激光功率、所述移动工作台的移动速度及所述光束调整器的所述设定的扫描速度,并根据所述移动速度和所述扫描速度确定补偿角速度;
旋转机构,分别与所述光束调整器和控制器连接,用于根据所述补偿角速度带动所述光束调整器转动,使所述光束调整器的扫描轨迹与所述待清洗件的移动方向垂直;
所述光束调整器具体包括:
前置准直镜,所述前置准直镜的焦点与所述激光发生器的输出端重合,用于将所述激光准直为前置平行光束;
线性激光发生透镜,对应所述前置准直镜设置,用于将所述前置平行光束调整为扇形分布的长条状激光束;
后置准直镜,对应所述线性激光发生透镜设置,用于将所述扇形分布的长条状激光束调整为长条状后置平行光束,且在所述长条状后置平行光束的光路上,所述长条状后置平行光束的长度和宽度固定不变;
多面转镜,对应所述后置准直镜设置,且与所述控制器连接,用于当所述多面转镜转动时,使与入射的所述长条状后置平行光束对应的出射光束以设定的扫描速度扫描所述待清洗件;
所述激光清洗装置还包括与所述控制器连接的运动支架,所述光束调整器设置在所述运动支架上,所述控制器根据所述待清洗件的宽度确定目标高度,并控制所述运动支架运动,带动所述光束调整器运动到所述目标高度的位置;
所述激光清洗装置还包括吸尘机构,对应所述移动工作台设置,用于清除清洗过程中产生的粉尘;所述激光清洗装置还包括吹气机构,对应所述吸尘机构设置,用于将所述粉尘吹入所述吸尘机构中;所述吹气机构的吹气方向与所述待清洗件的移动方向相反;
吹气机构和吸尘机构根据控制器发出的指令进行吹气量和吸尘量的调节,同时控制器控制运动支架带动吹气机构和吸尘机构在竖直方向上的运动和绕各自轴线的转动,以调节吹气口和吸尘口相对激光清洗位置的距离和角度。
2.根据权利要求1所述的激光清洗装置,其特征在于,所述长条状后置平行光束的长度范围是1mm~10mm,宽度范围是0.02mm~1mm。
3.根据权利要求1所述的激光清洗装置,其特征在于,所述控制器根据预先存储的工艺参数表设定所述激光发生器的激光功率、所述移动工作台的移动速度及所述光束调整器的所述设定的扫描速度。
4.根据权利要求1所述的激光清洗装置,其特征在于,所述激光清洗装置还包括水冷系统,所述水冷系统分别与所述激光发生器和光束调整器连接。
5.根据权利要求1所述的激光清洗装置,其特征在于,所述光束调整器的所述设定的扫描速度与所述移动工作台的运动速度匹配。
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