CN108435710A - 一种用于轮对及转向架的智能激光清洗系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及轨道交通清洗设备领域，具体是一种应用于货车、客车、地铁、动车、机车检修基地内对轮对、转向架等金属构件进行清洗作业的智能激光清洗系统，包括龙门架，龙门架上安装有直线滚动导轨副和水平滚珠丝杠副，滚动导轨副的运动件上固定有固定盒，滚珠丝杠副上安装有滚珠丝母，滚珠丝母经固定盒与机器人背板相连固定，机器人的机臂上安装有机器视觉系统，机器人腕关节以下部分安装有激光头。本发明提高了自动化程度，减轻了工人工作强度，提高了作业效率，无需污水处理系统，作业时无需耗材，能快速获得投资回报，减少作业和维修成本，远距离操作并能清洗传统方法不易达到的部位，适合在轨道交通清洗设备领域推广。
Description
技术领域
本发明涉及轨道交通清洗设备领域，具体是指一种应用于货车、客车、地铁、动车、机车检修基地内对轮对、转向架等金属构件进行除漆、除锈、除油污等清洗作业的智能激光清洗系统。
背景技术
目前，货车、客车、地铁、动车、机车检修基地内对轮对、转向架等金属构件进行除漆、除锈、除油污等清洗作业有各种各样的清洗方式，多是利用化学药剂和机械方法进行清洗。化学药剂清洗是指利用化学方法及化学药剂达到清洗设备目的的方法，化学清洗时处理不当或缓蚀剂使用不当，会引起设备严重腐蚀，清洗后产生大量废液需要进行处理，有些药剂对操作人员的健康有影响。机械方法清洗主要采用喷砂工艺，采用压缩空气为动力，以形成高速喷射束将喷料(铜矿砂、石英砂、金刚砂、铁砂、海砂)高速喷射到被需处理工件表面，把工件表面的锈皮等一切污物清除，机械作用力容易损伤物体表面。
在我国环境保护法规要求越来越严格、人们环保和安全意识日益增强的今天，工业生产清洗中可以使用的化学药品种类将变得越来越少。如何寻找更清洁，且不具损伤性的清洗方式是我们不得不考虑的问题。而激光清洗具有无研磨、非接触、无热效应和适用于各种材质的物体等清洗特点，被认为是最可靠、最有效的解决办法。因此设计一种激光清洗系统对于本领域技术人员来说很有现实意义。
发明内容
基于以上问题，本发明提供了一种用于轮对及转向架的智能激光清洗系统。本发明有效的解决了传统化学清洗带来的环境污染问题、机械作用力损伤物体表面、清洗的介质附着于被清洗物体的表面、人员安全等问题，提高了清洗设备的自动化程度，减轻工人的作业强度，提高了作业效率，无需污水处理系统，作业时基本无需耗材，很快就能获得投资回报，减少作业和维修成本，远距离操作并能清洗传统方法不易达到的部位，这在一些危险的场所使用可以确保人员的安全。
为解决以上技术问题，本发明采用的技术方案如下：
一种用于轮对及转向架的智能激光清洗系统，包括龙门架，龙门架上安装有水平的直线滚动导轨副和一条水平滚珠丝杠副，滚动导轨副的运动件上固定有固定盒，滚珠丝杠副上安装有与其配套的滚珠丝母，滚珠丝母经固定盒与机器人背板相连固定，机器人肘关节与腕关节之间的机臂上安装有机器视觉系统，机器人腕关节以下部分安装有激光头。
在本发明中，将待清洗工件运输至机器视觉系统可识别范围内,通过机器视觉系统进行识别，将图像信号处理后进行显示，根据显示结果，旋转滚珠丝杠副上的滚珠丝母控制机器人在龙门架上左右移动，同时控制机器人将激光头转至一定角度对准待清洗工件，信号转换及控制过程为现有技术，这里就不再详细阐述。然后激光头发射的激光光束被待清洗工件表面的污物、锈斑或涂层吸收，大能量的吸收形成急剧膨胀的等离子体，产生冲击波，冲击波使污染物变成碎片并被剔除，高速有效地清除清洁对象表面附着物或表面涂层，从而达到洁净的工艺过程。本发明有效的解决了传统化学清洗带来的环境污染问题、机械作用力损伤物体表面、清洗的介质附着于被清洗物体的表面、人员安全等问题，提高了清洗设备的自动化程度，减轻工人的作业强度，提高了作业效率，无需污水处理系统，作业时基本无需耗材，很快就能获得投资回报，减少作业和维修成本，远距离操作并能清洗传统方法不易达到的部位，这在一些危险的场所使用可以确保人员的安全。
作为一种优选的方式，龙门架下方设有工件固定装置，工件固定装置由两根相对的支柱组成，支柱内设有垂直升降机构，垂直升降机构上设有翻转机构，翻转机构可在垂直升降机构上垂直上下移动，翻转机构固定有垂直的翻转盘。
作为一种优选的方式，龙门架下方的地面上设有一段钢轨槽，钢轨槽上安装有工件运输车，工件运输车底部设有滚轮，工件运输车底部的滚轮与龙门架下方的钢轨槽匹配上。
作为一种优选的方式，龙门架上安装水平的直线滚动导轨副数量为两条，两条滚动导轨副互相平行且在同一垂直面上。
作为一种优选的方式，机器人为六轴机器人，六轴机器人具有六个关节，六个关节处设有六个伺服电机，六个伺服电机直接通过谐波减速器、同步带轮装置驱动六个关节轴的旋转。
作为一种优选的方式，龙门架一侧设有吸尘装置。
作为一种优选的方式，激光头激发激光由激光清洗控制终端控制，信号采用光纤进行传输。
作为一种优选的方式，龙门架侧面安装有电气系统控制终端。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明有效的解决了传统化学清洗带来的环境污染问题、机械作用力损伤物体表面、清洗的介质附着于被清洗物体的表面、人员安全等问题，提高了清洗设备的自动化程度，减轻工人的作业强度，提高了作业效率，无需污水处理系统，作业时基本无需耗材，很快就能获得投资回报，减少作业和维修成本，远距离操作并能清洗传统方法不易达到的部位，这在一些危险的场所使用可以确保人员的安全；
(2)本发明龙门架下方设有工件固定装置，工件固定装置由两根相对的支柱组成，支柱内设有垂直升降机构，垂直升降机构上设有翻转机构，翻转机构固定有垂直的翻转盘，待清洗工件可进行上下及翻转运动，对工件的清洗更加完整；
(3)本发明龙门架下方的地面上设有一段钢轨槽，钢轨槽上安装有工件运输车，工件运输车底部设有滚轮，工件运输车底部的滚轮与龙门架下方的钢轨槽匹配上，工件通过工件运输车底座上的滚轮在龙门架下方的钢轨槽上自由移动，提高了系统流水线自动化程度，减轻了工人的作业强度；
(4)本发明龙门架上安装水平的直线滚动导轨副数量为两条，两条滚动导轨副互相平行且在同一垂直面上，使与机器人背板相连的固定盒更稳固，提高机器人在清洗过程中的稳定性；
(5)本发明机器人为六轴机器人，具有六个关节，六个关节处设有六个伺服电机，六个伺服电机直接通过谐波减速器、同步带轮装置驱动六个关节轴的旋转。六轴机器人多个关节可以将激光输出口转至任意朝向的，以特殊的角度进行清洗，执行许多由熟练工人才能完成的操作；
(6)本发明龙门架一侧设有吸尘装置，用于对清洗后的废料进行处理，保证生产车间的作业环境；
(7)本发明激光头激发激光由激光清洗控制终端控制，信号采用光纤进行传输，方便地实现远距离操作控制激光头激发激光；
(8)本发明龙门架侧面安装有电气系统控制终端，方便地实现控制整个系统的电气设备。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
其中，1龙门架，2滚动导轨副，3滚珠丝母，4固定盒，5机器人，6滚珠丝杠副，7机器视觉系统，8激光头，9工件固定装置，9-1支柱，9-2垂直升降机构，9-3翻转机构，10工件运输车，11吸尘装置，12激光清洗控制终端，13电气系统控制终端。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明。本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。
实施例1：
参见图1，一种用于轮对及转向架的智能激光清洗系统，包括龙门架1，龙门架1上安装有水平的直线滚动导轨副2和一条水平滚珠丝杠副6，滚动导轨副2的运动件上固定有固定盒4，滚珠丝杠副6上安装有与其配套的滚珠丝母3，滚珠丝母3经固定盒4与机器人5背板相连固定，机器人5肘关节与腕关节之间的机臂上安装有机器视觉系统7，机器人5腕关节以下部分安装有激光头8。
在本本实例中，将待清洗工件运输至机器视觉系统7可识别范围内,通过机器视觉系统7进行识别，将图像信号处理后进行显示，根据显示结果，旋转滚珠丝杠副6上的滚珠丝母3控制机器人5在龙门架1上左右移动，同时控制机器人5将激光头8转至一定角度对准待清洗工件，信号转换及控制过程为现有技术，这里就不再详细阐述。然后激光头8发射的激光光束被待清洗工件表面的污物、锈斑或涂层吸收，大能量的吸收形成急剧膨胀的等离子体，产生冲击波，冲击波使污染物变成碎片并被剔除，高速有效地清除清洁对象表面附着物或表面涂层，从而达到洁净的工艺过程。本发明有效的解决了传统化学清洗带来的环境污染问题、机械作用力损伤物体表面、清洗的介质附着于被清洗物体的表面、人员安全等问题，提高了清洗设备的自动化程度，减轻工人的作业强度，提高了作业效率，无需污水处理系统，作业时基本无需耗材，很快就能获得投资回报，减少作业和维修成本，远距离操作并能清洗传统方法不易达到的部位，这在一些危险的场所使用可以确保人员的安全。
实施例2：
参见图1，一种用于轮对及转向架的智能激光清洗系统，包括龙门架1，龙门架1上安装有水平的直线滚动导轨副2和一条水平滚珠丝杠副6，滚动导轨副2的运动件上固定有固定盒4，滚珠丝杠副6上安装有与其配套的滚珠丝母3，滚珠丝母3经固定盒4与机器人5背板相连固定，机器人5肘关节与腕关节之间的机臂上安装有机器视觉系统7，机器人5腕关节以下部分安装有激光头8。
龙门架1下方设有工件固定装置9，工件固定装置9由两根相对的支柱9-1组成，支柱9-1内设有垂直升降机构9-2，垂直升降机构9-2上设有翻转机构9-3，翻转机构9-3可在垂直升降机构9-2上垂直上下移动，翻转机构9-3固定有垂直的翻转盘，待清洗工件可进行上下及翻转运动，对工件的清洗更加完整。
本实施例的其他部分与实施例1相同，这里就不再赘述。
实施例3：
参见图1，一种用于轮对及转向架的智能激光清洗系统，包括龙门架1，龙门架1上安装有水平的直线滚动导轨副2和一条水平滚珠丝杠副6，滚动导轨副2的运动件上固定有固定盒4，滚珠丝杠副6上安装有与其配套的滚珠丝母3，滚珠丝母3经固定盒4与机器人5背板相连固定，机器人5肘关节与腕关节之间的机臂上安装有机器视觉系统7，机器人5腕关节以下部分安装有激光头8。
龙门架1下方的地面上设有一段钢轨槽，钢轨槽上安装有工件运输车10，工件运输车10底部设有滚轮，工件运输车10底部的滚轮与龙门架1下方的钢轨槽匹配上，工件通过工件运输车10底座上的滚轮在龙门架1下方的钢轨槽上自由移动，提高了系统流水线自动化程度，减轻了工人的作业强度。
本实施例的其他部分与实施例1相同，这里就不再赘述。
实施例4：
参见图1，一种用于轮对及转向架的智能激光清洗系统，包括龙门架1，龙门架1上安装有水平的直线滚动导轨副2和一条水平滚珠丝杠副6，滚动导轨副2的运动件上固定有固定盒4，滚珠丝杠副6上安装有与其配套的滚珠丝母3，滚珠丝母3经固定盒4与机器人5背板相连固定，机器人5肘关节与腕关节之间的机臂上安装有机器视觉系统7，机器人5腕关节以下部分安装有激光头8。
龙门架1上安装水平的直线滚动导轨副2数量为两条，两条滚动导轨副2互相平行且在同一垂直面上，使与机器人5背板相连的固定盒4更稳固，提高机器人5在清洗过程中的稳定性。
本实施例的其他部分与实施例1相同，这里就不再赘述。
实施例5：
参见图1，一种用于轮对及转向架的智能激光清洗系统，包括龙门架1，龙门架1上安装有水平的直线滚动导轨副2和一条水平滚珠丝杠副6，滚动导轨副2的运动件上固定有固定盒4，滚珠丝杠副6上安装有与其配套的滚珠丝母3，滚珠丝母3经固定盒4与机器人5背板相连固定，机器人5肘关节与腕关节之间的机臂上安装有机器视觉系统7，机器人5腕关节以下部分安装有激光头8。
机器人5为六轴机器人，具有六个关节，六个关节处设有六个伺服电机，六个伺服电机直接通过谐波减速器、同步带轮装置驱动六个关节轴的旋转。六轴机器人多个关节可以将激光输出口转至任意朝向的，以特殊的角度进行清洗，执行许多由熟练工人才能完成的操作。
本实施例的其他部分与实施例1相同，这里就不再赘述。
实施例6：
参见图1，一种用于轮对及转向架的智能激光清洗系统，包括龙门架1，龙门架1上安装有水平的直线滚动导轨副2和一条水平滚珠丝杠副6，滚动导轨副2的运动件上固定有固定盒4，滚珠丝杠副6上安装有与其配套的滚珠丝母3，滚珠丝母3经固定盒4与机器人5背板相连固定，机器人5肘关节与腕关节之间的机臂上安装有机器视觉系统7，机器人5腕关节以下部分安装有激光头8。
龙门架1一侧设有吸尘装置11，用于对清洗后的废料进行处理，保证生产车间的作业环境。
本实施例的其他部分与实施例1相同，这里就不再赘述。
实施例7：
参见图1，一种用于轮对及转向架的智能激光清洗系统，包括龙门架1，龙门架1上安装有水平的直线滚动导轨副2和一条水平滚珠丝杠副6，滚动导轨副2的运动件上固定有固定盒4，滚珠丝杠副6上安装有与其配套的滚珠丝母3，滚珠丝母3经固定盒4与机器人5背板相连固定，机器人5肘关节与腕关节之间的机臂上安装有机器视觉系统7，机器人5腕关节以下部分安装有激光头8。
激光头8激发激光由激光清洗控制终端12控制，信号采用光纤进行传输，方便地实现远距离操作控制激光头8激发激光。
本实施例的其他部分与实施例1相同，这里就不再赘述。
实施例8：
参见图1，一种用于轮对及转向架的智能激光清洗系统，包括龙门架1，龙门架1上安装有水平的直线滚动导轨副2和一条水平滚珠丝杠副6，滚动导轨副2的运动件上固定有固定盒4，滚珠丝杠副6上安装有与其配套的滚珠丝母3，滚珠丝母3经固定盒4与机器人5背板相连固定，机器人5肘关节与腕关节之间的机臂上安装有机器视觉系统7，机器人5腕关节以下部分安装有激光头8。
龙门架1侧面安装有电气系统控制终端13，方便地实现控制整个系统的电气设备。
本实施例的其他部分与实施例1相同，这里就不再赘述。
如上即为本发明的实施例。上述实施例以及实施例中的具体参数仅是为了清楚表述发明人的发明验证过程，并非用以限制本发明的专利保护范围，本发明的专利保护范围仍然以其权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。
Claims (8)
1.一种用于轮对及转向架的智能激光清洗系统，其特征在于：包括龙门架(1)，所述龙门架(1)上安装有水平的直线滚动导轨副(2)和一条水平滚珠丝杠副(6)，所述滚动导轨副(2)的运动件上固定有固定盒(4)，所述滚珠丝杠副(6)上安装有与其配套的滚珠丝母(3)，所述滚珠丝母(3)经固定盒(4)与机器人(5)背板相连固定，所述机器人(5)肘关节与腕关节之间的机臂上安装有机器视觉系统(7)，所述机器人(5)腕关节以下部分安装有激光头(8)。
2.根据权利要求1所述的一种用于轮对及转向架的智能激光清洗系统，其特征在于：所述龙门架(1)下方设有工件固定装置(9)，所述工件固定装置(9)由两根相对的支柱(9-1)组成，所述支柱(9-1)内设有垂直升降机构(9-2)，所述垂直升降机构(9-2)上设有翻转机构(9-3)，所述翻转机构(9-3)可在垂直升降机构(9-2)上垂直上下移动，所述翻转机构(9-3)固定有垂直的翻转盘。
3.根据权利要求1所述的一种用于轮对及转向架的智能激光清洗系统，其特征在于：所述龙门架(1)下方的地面上设有一段钢轨槽，所述钢轨槽上安装有工件运输车(10)，所述工件运输车(10)底部设有滚轮，所述工件运输车(10)底部的滚轮与龙门架(1)下方的钢轨槽匹配上。
4.根据权利要求1所述的一种用于轮对及转向架的智能激光清洗系统，其特征在于：所述龙门架(1)上安装水平的直线滚动导轨副(2)数量为两条，所述两条滚动导轨副(2)互相平行且在同一垂直面上。
5.根据权利要求1所述的一种用于轮对及转向架的智能激光清洗系统，其特征在于：所述机器人(5)为六轴机器人，所述六轴机器人具有六个关节，六个关节处设有六个伺服电机，六个伺服电机直接通过谐波减速器、同步带轮装置驱动六个关节轴的旋转。
6.根据权利要求1所述的一种用于轮对及转向架的智能激光清洗系统，其特征在于：所述龙门架(1)一侧设有吸尘装置(11)。
7.根据权利要求1所述的一种用于轮对及转向架的智能激光清洗系统，其特征在于：所述激光头(8)激发激光由激光清洗控制终端(12)控制，信号采用光纤进行传输。
8.根据权利要求1所述的一种用于轮对及转向架的智能激光清洗系统，其特征在于：所述龙门架(1)侧面安装有电气系统控制终端(13)。
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