CN110508562B - 一种适用于大型构件高效激光清洗的数控装备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及清洗的数控装备，更具体的说是一种适用于大型构件高效激光清洗的数控装备，包括装置底板、主体床身、X轴移载平台、立柱、Y轴横梁、工业机器人、超长线光斑激光清洗头、操作台、控制柜、冷水机、机器人控制柜、Y轴移载平台和脉冲型激光发生器，通过采用的超长线光斑激光清洗头具有大焦深的特性，在焦深范围内可实现激光清洗，因此应对复杂表面污染物清洗具有优异的效果；通过X轴移载平台、Y轴移载平台和工业机器人为超长线光斑激光清洗头提供了位置与位姿变换，满足大型构件的清洗范围需求；可以用于全部或部分清除大型构件表面油漆、铁锈、污垢和盐类等表面污染物，可清洗复杂表面、不伤基材、清洗效率高无污染等优点。

Description

一种适用于大型构件高效激光清洗的数控装备

技术领域

本发明涉及清洗的数控装备，更具体的说是一种适用于大型构件高效激光清洗的数控装备。

背景技术

例如公开号CN105855245A一种大幅面激光清洗机。该大幅面激光清洗机，包括工作台，沿工作台长度方向在工作台上设有通过步进电机驱动的传送带，一支撑架的底部安装在工作台的两侧，在支撑架上设有升降机构，一沿工作台宽度方向设置的升降横梁的两端分别与升降机构相连；该发明的缺点是无法针对拥有复杂表面的大型构件进行有效清洗。

发明内容

本发明的目的是提供一种适用于大型构件高效激光清洗的数控装备，可以用于全部或部分清除大型构件表面油漆、铁锈、海洋微生物、污垢和盐类等表面污染物，并且可以针对拥有复杂表面的大型构件进行针对性有效清洗，具有不伤基材、清洗效率高无污染等优点。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种适用于大型构件高效激光清洗的数控装备，包括装置底板、主体床身、X轴移载平台、立柱、Y轴横梁、工业机器人、超长线光斑激光清洗头、操作台、控制柜、冷水机、机器人控制柜、Y轴移载平台和激光发生器，所述主体床身安装在装置底板上，主体床身上滑动连接有X轴移载平台，主体床身上设置有驱动X轴移载平台进行滑动的驱动装置Ⅰ，主体床身中部的两侧均设置有立柱，两个立柱的上端之间固定连接有Y轴横梁，Y轴横梁上滑动连接有Y轴移载平台，Y轴横梁上设置有驱动Y轴移载平台进行滑动的驱动装置Ⅱ，Y轴移载平台上连接有工业机器人，工业机器人上连接有超长线光斑激光清洗头，工业机器人驱动超长线光斑激光清洗头的清洗姿态变换。

作为本技术方案的进一步优化，本发明一种适用于大型构件高效激光清洗的数控装备，所述工业机器人为六轴机器人，工业机器人上连接有多个超长线光斑激光清洗头。

作为本技术方案的进一步优化，本发明一种适用于大型构件高效激光清洗的数控装备，所述工业机器人为六轴机器人，工业机器人的六轴末端连接有超长线光斑激光清洗头。

作为本技术方案的进一步优化，本发明一种适用于大型构件高效激光清洗的数控装备，所述超长线光斑激光清洗头包括清洗头主体、光学系统、安装架、视觉系统、风刀系统、测距系统和吸尘口，清洗头主体连接在工业机器人的末端，清洗头主体内设置有光学系统，清洗头主体的前端连接有安装架，安装架的一侧固定连接有视觉系统，视觉系统上设置有多个风刀系统，视觉系统的另一侧并排设置有测距系统和吸尘口。

作为本技术方案的进一步优化，本发明一种适用于大型构件高效激光清洗的数控装备，所述光学系统包括光学镜片Ⅰ和光纤，激光发生器和光学镜片通过光纤连接。

作为本技术方案的进一步优化，本发明一种适用于大型构件高效激光清洗的数控装备，所述超长线光斑激光清洗头上设置有激光功率反馈模块，激光功率反馈模块包括光学镜片Ⅱ、CCD和集成电路，利用光学镜片Ⅱ将激光分束，激光分束照射在CCD上，CCD和集成电路连接，集成电路将光学信号转换为电信号反馈控制激光发生器的输出。

作为本技术方案的进一步优化，本发明一种适用于大型构件高效激光清洗的数控装备，所述Y轴移载平台上连接有平衡器吊装支架。

作为本技术方案的进一步优化，本发明一种适用于大型构件高效激光清洗的数控装备，所述适用于大型构件高效激光清洗的数控装备还包括可拆卸旋转工装，可拆卸旋转工装包括旋转工装机架、伺服回转台变位装置、尾座和伺服回转台，旋转工装机架可拆卸固定连接在X轴移载平台上，旋转工装机架的一端固定连接有尾座，旋转工装机架的另一端固定连接有伺服回转台变位装置，伺服回转台变位装置上连接有伺服回转台，伺服回转台变位装置上设置有驱动伺服回转台进行滑动的驱动装置Ⅲ。

作为本技术方案的进一步优化，本发明一种适用于大型构件高效激光清洗的数控装备，所述可拆卸旋转工装还包括辅助支撑，伺服回转台变位装置和尾座上均设置有多个辅助支撑。

作为本技术方案的进一步优化，本发明一种适用于大型构件高效激光清洗的数控装备，所述激光发生器为连续型激光发生器或者脉冲型激光发生器。

本发明一种适用于大型构件高效激光清洗的数控装备的有益效果为：

本发明一种适用于大型构件高效激光清洗的数控装备，可以通过采用的超长线光斑激光清洗头具有大焦深的特性，在焦深范围内可实现激光清洗，因此应对复杂表面污染物清洗具有优异的效果；通过X轴移载平台、Y轴移载平台和工业机器人为超长线光斑激光清洗头提供了位置与位姿变换，满足大型构件的清洗范围需求；本装备主要用于全部或部分清除大型构件表面油漆、铁锈、海洋微生物、污垢和盐类等表面污染物，具有可清洗复杂表面、不伤基材、清洗效率高无污染等优点。

附图说明

下面结合附图和具体实施方法对本发明做进一步详细的说明。

在本发明的描述中,需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”和“竖着”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接可以是直接连接，亦可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个部件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，在本发明的描述中,除非另有说明，“多个”、“多组”、“多根”的含义是两个或两个以上。

图1是本发明的适用于大型构件高效激光清洗的数控装备整体结构示意图；

图2是本发明的适用于大型构件高效激光清洗的数控装备正视图结构示意图；

图3是本发明的超长线光斑激光清洗头结构示意图；

图4是本发明的A局部放大结构示意图；

图5是本发明的可拆卸旋转工装结构示意图。

图中：装置底板1；主体床身2；X轴移载平台3；立柱4；Y轴横梁5；工业机器人6；超长线光斑激光清洗头7；清洗头主体7-1；光学系统7-2；安装架7-3；视觉系统7-4；风刀系统7-5；操作台8；控制柜9；冷水机10；机器人控制柜11；可拆卸旋转工装12；旋转工装机架12-1；伺服回转台变位装置12-2；尾座12-3；伺服回转台12-4；辅助支撑12-5；Y轴移载平台13；激光发生器14。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

具体实施方式一：

下面结合图1-5说明本实施方式，一种适用于大型构件高效激光清洗的数控装备，包括装置底板1、主体床身2、X轴移载平台3、立柱4、Y轴横梁5、工业机器人6、超长线光斑激光清洗头7、操作台8、控制柜9、冷水机10、机器人控制柜11、Y轴移载平台13和激光发生器14，所述主体床身2安装在装置底板1上，主体床身2上滑动连接有X轴移载平台3，主体床身2上设置有驱动X轴移载平台3进行滑动的驱动装置Ⅰ，主体床身2中部的两侧均设置有立柱4，两个立柱4的上端之间固定连接有Y轴横梁5，Y轴横梁5上滑动连接有Y轴移载平台13，Y轴横梁5上设置有驱动Y轴移载平台13进行滑动的驱动装置Ⅱ，Y轴移载平台13上连接有工业机器人6，工业机器人6上连接有超长线光斑激光清洗头7，工业机器人6驱动超长线光斑激光清洗头7的清洗姿态变换；可以通过采用的超长线光斑激光清洗头7具有大焦深的特性，在焦深范围内可实现激光清洗，因此应对复杂表面污染物清洗具有优异的效果；通过X轴移载平台3、Y轴移载平台13和工业机器人6为超长线光斑激光清洗头7提供了位置与位姿变换，满足大型构件的清洗范围需求；本装备主要用于全部或部分清除大型构件表面油漆、铁锈、海洋微生物、污垢和盐类等表面污染物，具有可清洗复杂表面、不伤基材、清洗效率高无污染等优点；驱动装置Ⅰ和驱动装置Ⅱ可以是液压缸、电动推杆、丝杆滑块配合等可以驱动X轴移载平台3和Y轴移载平台13进行运动的机构。

具体实施方式二：

下面结合图1-5说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，所述工业机器人6为六轴机器人，工业机器人6上连接有多个超长线光斑激光清洗头7；多个超长线光斑激光清洗头7可以连接在工业机器人6的各个可调节运动的关节处。

具体实施方式三：

下面结合图1-5说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，所述工业机器人6为六轴机器人，工业机器人6的六轴末端连接有超长线光斑激光清洗头7；工业机器人6可以驱动超长线光斑激光清洗头7的位置进行改变。

具体实施方式四：

下面结合图1-5说明本实施方式，本实施方式对实施方式一至三任一项作进一步说明，所述超长线光斑激光清洗头7包括清洗头主体7-1、光学系统7-2、安装架7-3、视觉系统7-4、风刀系统7-5、测距系统和吸尘口，清洗头主体7-1连接在工业机器人6的末端，清洗头主体7-1内设置有光学系统7-2，清洗头主体7-1的前端连接有安装架7-3，安装架7-3的一侧固定连接有视觉系统7-4，视觉系统7-4上设置有多个风刀系统7-5，视觉系统7-4的另一侧并排设置有测距系统和吸尘口；超长线光斑激光清洗头7上配有吸尘口，用于收集激光清洗过程中的烟尘，避免激光清洗时产生的烟尘污染光学镜片及环境；测距系统,采用高精度激光测距仪，实时检测清洗头距工件的位置；光学系统7-2通过QBH接口与清洗头主体7-1连接，视觉系统用于检测清洗后的质量；测距系统用于检测清洗头与工件的位置与待清洗件的法向；吸尘口连接固定在清洗头主体7-1上；风刀系统7-5设置有多个，以保证光学镜片的光洁度，避免光学镜片损伤。

具体实施方式五：

下面结合图1-5说明本实施方式，本实施方式对实施方式四作进一步说明，所述光学系统7-2包括光学镜片Ⅰ和光纤，激光发生器14和光学镜片Ⅰ通过光纤连接，光纤用于激光传送，Y轴横梁5与工业机器人6上至少有一路光纤通过；激光发生器可以选择为IPG公司提供的1000W纳秒脉冲光纤激光器，利用光学镜片Ⅰ将光束能量均匀化的圆形光斑做线状整形，再通过线光斑拼接技术将分立的线光斑组合成超长线光斑，光学镜片Ⅰ由压缩透镜、柱面凹透镜和柱面凸透镜组成，经过了能量均匀化的平顶高斯光斑首先通过压缩透镜实现光斑的压缩，在经过扩束柱面透镜组进行光束宽度方向扩束，最后达到整形窄带的线状光斑的目的。

具体实施方式六：

下面结合图1-5说明本实施方式，本实施方式对实施方式五作进一步说明，所述超长线光斑激光清洗头7上设置有激光功率反馈模块，激光功率反馈模块包括光学镜片Ⅱ、CCD和集成电路，利用光学镜片Ⅱ将激光分束，激光分束照射在CCD上，CCD和集成电路连接，集成电路将光学信号转换为电信号反馈控制激光发生器14的输出。用于光路实际输出功率的检测，并将功率转换成电信号，来反馈控制激光发生器14的输出功率，形成激光输出功率的闭环控制，光功率反馈模块通过与超长线光斑激光清洗头连接，采集光路分束的激光，实现功率检测，光学镜片Ⅱ可以是分束镜。

具体实施方式七：

下面结合图1-5说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，所述Y轴移载平台13上连接有平衡器吊装支架；用于吊装光纤、气管等，避免因工业机器人6移动造成光纤等器件损害。

具体实施方式八：

下面结合图1-5说明本实施方式，本实施方式对实施方式一、二、三、五、六、七任一项作进一步说明，所述适用于大型构件高效激光清洗的数控装备还包括可拆卸旋转工装12，可拆卸旋转工装12包括旋转工装机架12-1、伺服回转台变位装置12-2、尾座12-3和伺服回转台12-4，旋转工装机架12-1可拆卸固定连接在X轴移载平台3上，旋转工装机架12-1的一端固定连接有尾座12-3，旋转工装机架12-1的另一端固定连接有伺服回转台变位装置12-2，伺服回转台变位装置12-2上连接有伺服回转台12-4，伺服回转台变位装置12-2上设置有驱动伺服回转台12-4进行滑动的驱动装置Ⅲ；驱动装置Ⅲ可以是液压缸、电动推杆、丝杆滑块配合等可以驱动伺服回转台变位装置12-2进行运动的机构，调整伺服回转台变位装置12-2的位置使得伺服回转台12-4可以适用于不同长度的回转类构件；伺服回转台12-4上可以设置有三爪卡盘对回转类构件进行装夹。

具体实施方式九：

下面结合图1-5说明本实施方式，本实施方式对实施方式八作进一步说明，所述可拆卸旋转工装12还包括辅助支撑12-5，伺服回转台变位装置12-2和尾座12-3上均设置有多个辅助支撑12-5；辅助支撑12-5其通常采用电动推杆、液压推杆、手动推杆等配合滚轮的形式，用于大型回转轴的支撑与调高，如图5所述采用手动推杆形式；伺服回转台12-4的三爪卡盘与工件采用辅助工装12-5连接，其上设置有浮动顶尖，可以保证工装与工件的同轴，用于不可直接夹持工件的连接。

具体实施方式十：

下面结合图1-5说明本实施方式，本实施方式对实施方式八作进一步说明，所述激光发生器14为连续型激光发生器或者脉冲型激光发生器。

本发明的一种适用于大型构件高效激光清洗的数控装备，其工作原理为：

使用时将大型构件放置在X轴移载平台3上固定，启动装备，工业机器人6带动超长线光斑激光清洗头7变换位置，使激光垂直照射于大型构件表面，测距系统检测超长线光斑激光清洗头7距离并反馈给操作台8，操作台8控制工业机器人6带动超长线光斑激光清洗头7距大型构件一定距离后，吸尘口与风刀系统7-5同时启动，避免超长线光斑激光清洗头7的光学镜片污染；X轴移载平台3带动工件前后运动，Y轴移载滑台13带动工业机器人6左右移动，对大型构件进行激光清洗；同时，超长线光斑激光清洗头7中激光功率反馈模块获取激光输送能量信号，并加以处理，再通过系统来控制激光发生器的电流，实现激光发生器14功率输出的闭环控制，激光清洗过程中可通过视觉系统7-4对清洗过程进行监控，直至完成大型构件的清洗工作；针对回转构件进行清洗时，将可拆卸旋转工装12吊装至X轴移载平台3上固定，将工件通过三爪卡盘安装在伺服回转台12-4的输出轴上，辅助支撑12-5调整工件的高度，移动伺服回转台变位装置12-2使回转类构件尾端与尾座12-3固定，然后伺服回转台12-4启动，实现回转运动，并与装备配合进行激光清洗。

当然，上述说明并非对本发明的限制，本发明也不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种适用于大型构件高效激光清洗的数控装备，包括装置底板(1)、主体床身(2)、X轴移载平台(3)、立柱(4)、Y轴横梁(5)、工业机器人(6)、超长线光斑激光清洗头(7)、操作台(8)、控制柜(9)、冷水机(10)、机器人控制柜(11)、Y轴移载平台(13)和激光发生器(14)，其特征在于：所述主体床身(2)安装在装置底板(1)上，主体床身(2)上滑动连接有X轴移载平台(3)，主体床身(2)上设置有驱动X轴移载平台(3)进行滑动的驱动装置Ⅰ，主体床身(2)中部的两侧均设置有立柱(4)，两个立柱(4)的上端之间固定连接有Y轴横梁(5)，Y轴横梁(5)上滑动连接有Y轴移载平台(13)，Y轴横梁(5)上设置有驱动Y轴移载平台(13)进行滑动的驱动装置Ⅱ，Y轴移载平台(13)上连接有工业机器人(6)，工业机器人(6)上连接有超长线光斑激光清洗头(7)，工业机器人(6)驱动超长线光斑激光清洗头(7)的清洗姿态变换；

所述工业机器人(6)为六轴机器人，工业机器人(6)上连接有多个超长线光斑激光清洗头(7)；

所述工业机器人(6)为六轴机器人，工业机器人(6)的六轴末端连接有超长线光斑激光清洗头(7)；

所述超长线光斑激光清洗头(7)包括清洗头主体(7-1)、光学系统(7-2)、安装架(7-3)、视觉系统(7-4)、风刀系统(7-5)、测距系统和吸尘口，清洗头主体(7-1)连接在工业机器人(6)的末端，清洗头主体(7-1)内设置有光学系统(7-2)，清洗头主体(7-1)的前端连接有安装架(7-3)，安装架(7-3)的一侧固定连接有视觉系统(7-4)，视觉系统(7-4)上设置有多个风刀系统(7-5)，视觉系统(7-4)的另一侧并排设置有测距系统和吸尘口；

所述光学系统(7-2)包括光学镜片Ⅰ和光纤，激光发生器(14)和光学镜片Ⅰ通过光纤连接，光学镜片Ⅰ由压缩透镜、柱面凹透镜和柱面凸透镜组成；

所述超长线光斑激光清洗头(7)上设置有激光功率反馈模块，激光功率反馈模块包括光学镜片Ⅱ、CCD和集成电路，利用光学镜片Ⅱ将激光分束，激光分束照射在CCD上，CCD和集成电路连接，集成电路将光学信号转换为电信号反馈控制激光发生器(14)的输出；

所述Y轴移载平台(13)上连接有平衡器吊装支架；

所述适用于大型构件高效激光清洗的数控装备还包括可拆卸旋转工装(12)，可拆卸旋转工装(12)包括旋转工装机架(12-1)、伺服回转台变位装置(12-2)、尾座(12-3)和伺服回转台(12-4)，旋转工装机架(12-1)可拆卸固定连接在X轴移载平台(3)上，旋转工装机架(12-1)的一端固定连接有尾座(12-3)，旋转工装机架(12-1)的另一端固定连接有伺服回转台变位装置(12-2)，伺服回转台变位装置(12-2)上连接有伺服回转台(12-4)，伺服回转台变位装置(12-2)上设置有驱动伺服回转台(12-4)进行滑动的驱动装置Ⅲ；

所述可拆卸旋转工装(12)还包括辅助支撑(12-5)，伺服回转台变位装置(12-2)和尾座(12-3)上均设置有多个辅助支撑(12-5)。

2.根据权利要求1所述的一种适用于大型构件高效激光清洗的数控装备，其特征在于：所述激光发生器(14)为连续型激光发生器或者脉冲型激光发生器。

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