CN110653491A - 激光加工设备及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种激光加工设备及方法，一种激光加工设备包括：爬壁机器人；激光清洗机构，可拆卸地设于所述爬壁机器人，用于发射线状激光对待处理工件进行清洗；以及激光焊接机构，可拆卸地设于所述爬壁机器人且与所述激光清洗机构并排设置，用于发射点状激光对待处理工件进行焊接。一种激光加工方法，包括以下步骤：将爬壁机器人置于待处理工件表面；采用激光清洗机构发射线状激光照射待处理工件和/或采用激光焊接机构发射点状激光照射待处理工件；爬壁机器人移动激光清洗机构和/或激光焊接机构。上述的激光加工设备及方法，激光清洗及激光焊接可以同时进行，也可以分先后顺序依次进行，能够满足不同的清洗及焊接需求，提升效率。

Description

激光加工设备及方法
技术领域
本发明涉及激光技术领域，特别是涉及一种激光加工设备及方法。
背景技术
目前，对于大型罐体、墙体采用一般的激光清洗设备进行清洗和焊接，一般采用便携式激光设备或机械壁式激光设备，便携式激光设备需要人员深入现场手持激光设备进行，劳动强度大，效率低，且高空作业具有危险性；机械臂式激光清洗和焊接设备需要将零件取下才能进行清洗，而大型罐体和墙体都是大型构件，不易拆卸，致使清洗和焊接困难。
发明内容
基于此，有必要针对大型罐体、墙体激光清洗及焊接困难的问题，提供一种激光加工设备及方法。
一种激光加工设备，包括：
爬壁机器人；
激光清洗机构，可拆卸地设于所述爬壁机器人，用于发射线状激光并在所述爬壁机器人的移动下对待处理工件进行清洗；以及
激光焊接机构，可拆卸地设于所述爬壁机器人且与所述激光清洗机构并排设置，所述激光焊接机构用于发射点状激光并在所述爬壁机器人的移动下对待处理工件进行焊接。
上述的激光加工设备，激光清洗机构及激光焊接机构可拆卸地设于爬壁机器人上，能够实现大型罐体、墙体的清洗及焊接，提升效率，结构设计合理。
在其中一实施例中，所述爬壁机器人包括本体、磁轮及磁轮驱动件，所述磁轮转动设于所述本体外侧，所述磁轮驱动件设于所述本体内且与所述磁轮连接，以驱使所述磁轮转动。
在其中一实施例中，所述激光清洗机构包括第一激光器及第一激光头，所述第一激光器用于发射点状激光，所述第一激光头与所述第一激光器连接以接收点状激光并输出线状激光，所述第一激光头可拆卸地与所述爬壁机器人相连接。
在其中一实施例中，所述第一激光头包括壳体及设于壳体内的光路模块，所述光路模块包括扩束准直镜、振镜及场镜，所述第一激光器发射的激光能够经过所述扩束准直镜进行扩束准直，且经所述扩束准直镜的光束能够经所述振镜偏转而入射至所述场镜，所述场镜用于将光束聚焦并形成线状激光。
在其中一实施例中，所述第一激光器为高频率短脉冲激光器。
在其中一实施例中，所述激光焊接机构包括第二激光器及第二激光头，所述第二激光器用于发射点状激光，所述第二激光头与所述第二激光器连接以接收并输出点状激光，所述第二激光头可拆卸地与所述爬壁机器人相连接。
在其中一实施例中，所述第二激光器为连续激光器。
在其中一实施例中，还包括夹持机构及移动机构，所述激光清洗机构及所述激光焊接机构并排分布且夹持于所述夹持机构上，所述夹持机构与所述移动机构连接，所述移动机构与所述爬壁机器人连接，且所述移动机构能够带动所述夹持机构平移及升降。
在其中一实施例中，还包括电性连接的图像检测模块、路径识别模块及控制模块，所述控制模块与所述爬壁机器人连接并通过图像检测模块、路径识别模块反馈的信息控制所述爬壁机器人的路径，所述控制模块与所述移动机构连接，并通过控制所述移动机构而控制所述激光焊接机构及所述激光清洗机构的位移。
一种激光加工方法，包括以下步骤：
将爬壁机器人置于待处理工件表面；
采用激光清洗机构发射线状激光照射待处理工件和/或采用激光焊接机构发射点状激光照射待处理工件；
爬壁机器人移动所述激光清洗机构和/或所述激光焊接机构。
上述的激光加工方法，激光清洗及激光焊接可以同时进行，也可以分先后顺序依次进行，能够满足不同的清洗及焊接需求，适应范围广。
附图说明
图1为一实施例中激光加工设备的示意图；
图2为图1所示的激光加工设备中的光路模块的示意图；
图3为图1所示的激光加工设备中的控制模块的示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对激光加工设备做进一步说明。
请参考图1，一实施例的激光加工设备包括爬壁机器人100、激光清洗机构200及激光焊接机构300。
爬壁机器人100包括本体110、磁轮120及磁轮驱动件(未在图中示出)，磁轮120转动设于本体110外侧，磁轮驱动件设于本体110内且与磁轮120连接，以驱使磁轮120转动，磁轮120能够吸附于待处理工件90的表面。具体地，磁轮驱动件为电机。
本实施方式中，磁轮120数量为四，四个磁轮120对称分布于本体110的左右两侧，磁轮120的设置使得爬壁机器人100能够吸附在待处理工件90的表面且沿表面移动，待处理工件90的表面可以为金属材质的表面或曲面，移动过程中结构稳定，不易翻转掉落。在其他实施方式中，磁轮120还可以用履带替代。本实施方式中，爬壁机器人100的材质为铝合金，重量轻且能够防雨雪及风沙。在其他实施方式中，爬壁机器人100的材质还可以为不锈钢。本实施方式中，爬壁机器人100可以跨越最大宽度为50mm，最大高度为15mm。在其他实施方式中，爬壁机器人100可跨越的最大宽度及最大高度还可以为其他数值，磁轮120的位置及排布方式可以相应改变，例如，请结合图1，磁轮120还可以设于本体110的前后侧或底侧。
进一步地，在本体110端部还可以设置防撞杆，一方面能够起到撞击防护作用，还可以作为牵引绳的附着点，当爬壁机器人100出现故障时，可以通过牵引绳将爬壁机器人100拉回。
请参考图1，激光清洗机构200可拆卸地设于爬壁机器人100，用于发射线状激光对待处理工件90进行清洗。
具体地，激光清洗机构200包括第一激光器210及第一激光头220，第一激光器210用于发射点状激光，第一激光头220与第一激光器220连接以接收点状激光并输出线状激光，第一激光头220可拆卸地与爬壁机器人100相连接，以使得爬壁机器人100能够带动第一激光头220行进，第一激光头220相对于待处理工件90移动，从而使得第一激光头220输出的激光照射待处理工件90并沿待处理工件90的待清洗位置移动，以对待处理工件90进行清洗。
本实施方式中，激光清洗机构200还包括第一光纤230，第一激光头220与第一激光器210通过第一光纤230连接。在其他实施方式中，第一光纤230还可以直接设置于第一激光器210内，第一激光器210直接与第一激光头220连接，以简化连接方式，使用更安全方便。
本实施方式中，第一激光器210为高频率短脉冲激光器。在其他实施方式中，第一激光器210还可以为半导体激光器或二氧化碳激光器。
请参考图2，第一激光头220包括壳体(未在图中示出)及设于壳体内的光路模块221，光路模块221包括扩束准直镜222、振镜223及场镜224，第一激光器210发射的激光经过扩束准直镜222进行扩束准直，然后进入振镜223偏转移动后射至场镜224，再通过场镜224聚焦并形成线状激光射出至待处理工件90表面。
本实施方式中，光路模块221还包括振镜驱动件225，振镜驱动件225与振镜223连接以驱使振镜223转动而调节经振镜223反射的光路方向，例如，如图3所示，第一激光器210发射的激光A经过扩束准直镜222进行扩束准直后形成第一出射光B，第一出射光B射入振镜223并经振镜330反射形成第二出射光C，第一出射光B与第二出射光C的夹角为D，此时若使得振镜223相对于扩束准直镜222转动，则第一出射光B与第二出射光C的夹角D的大小会改变，从而改变第二出射光C经场镜224聚焦后射至待处理工件90表面的光线范围。振镜驱动件225为电机。其他实施方式中，还可以在振镜223上加设分光镜，使第一出射光B入射至振镜223后分为两束不同方向的第二出射光C射出，并射出至同一工件的两个表面，以满足不同的待处理工件90清洗要求。
请参考图1，激光焊接机构300可拆卸地设于爬壁机器人100且与激光清洗机构200并排设置，用于发射点状激光对待处理工件90进行焊接。
具体地，激光焊接机构300包括第二激光器310及第二激光头320，第二激光器310用于发射点状激光，第二激光头320与第二激光器310连接以接收并输出点状激光，第二激光头320可拆卸地与爬壁机器人100相连接，以使得爬壁机器人100能够带动第二激光头320行进，第二激光头320相对于待处理工件90移动，从而使得第二激光头320输出的激光照射待处理工件90并沿待处理工件90的待焊接位置移动，以对待处理工件90进行焊接。
本实施方式中，激光清洗机构300还包括第二光纤330，第二激光头320与第二激光器310通过第二光纤330连接。在其他实施方式中，第二光纤330还可以直接设置于第二激光器310内，第二激光器310直接与第二激光头320连接，以简化连接方式，使用更安全方便。
本实施方式中，第二激光器310为连续激光器。在其他实施方式中，第二激光器310还可以为半导体激光器或二氧化碳激光器。
进一步地，为了便于调整激光头的位置，上述的激光加工设备还包括夹持机构400及移动机构(未在图中示出)，激光清洗机构200及激光焊接机构300并排分布且夹持于夹持机构400上，夹持机构400与移动机构连接，移动机构与爬壁机器人100连接，且移动机构能够带动夹持机构400平移及升降。
具体地，移动机构的一端与爬壁机器人100的本体110相连接，移动机构的另一端与夹持机构400连接，第一激光头220及第二激光头320并排夹持于夹持机构400上，爬壁机器人100爬行能够带动第一激光头220及第二激光头320行进，通过移动机构能够带动第一激光头220及第二激光头320平移及升降。
本实施方式中，上述的激光加工设备还包括冷却机构500，冷却机构与第一激光头220、第二激光头320连接，保证激光器在正常的工作温度范围内，防止元器件因温度过高而烧坏。在其他实施方式中，冷却机构500还可以设置于第一激光器210或第二激光器310内，简化结构，使结构紧凑，使用更便捷。
本实施方式中，第一激光头220与第二激光头320为独立设置的两个激光头。在其他实施方式中，第一激光头220与第二激光头320还可以合并为一个复合激光头，具备清洗及焊接两种功能。
更进一步地，上述的激光加工设备还包括电性连接的图像检测模块600、路径识别模块700及控制模块800，控制模块700与爬壁机器人100连接并通过图像检测模块600、路径识别700模块反馈的信息控制爬壁机器人100的路径，控制模块800与移动机构连接，并通过控制移动机构而控制激光焊接机构200及激光清洗机构300的位移。
具体地，请参考图3，控制模块800包括驱动控制子模块810、路径控制子模块820、移动控制子模块830、出光控制子模块840，驱动控制子模块810与爬壁机器人100的磁轮驱动件连接以控制磁轮120的转速，路径控制子模块820与爬壁机器人100、图像检测模块600及路径识别模块700连接以控制路径，移动控制子模块830与移动机构连接以控制位移，出光控制子模块840与第一激光器210及第二激光器310连接以控制激光器的出光。
一实施例的激光加工方法，包括以下步骤：
将爬壁机器人100置于待处理工件90表面。具体地，将爬壁机器人100的磁轮120放置于待处理工件90表面，且调节移动机构以使得待处理工件90表面至少位于第一激光头220及第二及光头320的焦距范围内。
采用激光清洗机构200发射线状激光对待处理工件90进行清洗和/或采用激光焊接机构300发射点状激光对待处理工件90进行焊接。具体地，激光清洗及激光焊接可以同时进行，也可以分先后顺序依次进行。
上述的激光加工设备，激光清洗机构200及激光焊接机构300可拆卸地设于爬壁机器人100上，能够实现大型罐体、墙体的清洗及焊接，提升效率，结构设计合理。
上述的激光加工方法，激光清洗及激光焊接可以同时进行，也可以分先后顺序依次进行，能够满足不同的清洗及焊接需求，适应范围广。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种激光加工设备，其特征在于，包括：
爬壁机器人；
激光清洗机构，可拆卸地设于所述爬壁机器人，用于发射线状激光并在所述爬壁机器人的移动下对待处理工件进行清洗；以及
激光焊接机构，可拆卸地设于所述爬壁机器人且与所述激光清洗机构并排设置，所述激光焊接机构用于发射点状激光并在所述爬壁机器人的移动下对待处理工件进行焊接。
2.根据权利要求1所述的激光加工设备，其特征在于，所述爬壁机器人包括本体、磁轮及磁轮驱动件，所述磁轮转动设于所述本体外侧，所述磁轮驱动件设于所述本体内且与所述磁轮连接，以驱使所述磁轮转动。
3.根据权利要求1所述的激光加工设备，其特征在于，所述激光清洗机构包括第一激光器及第一激光头，所述第一激光器用于发射点状激光，所述第一激光头与所述第一激光器连接以接收点状激光并输出线状激光，所述第一激光头可拆卸地与所述爬壁机器人相连接。
4.根据权利要求3所述的激光加工设备，其特征在于，所述第一激光头包括壳体及设于壳体内的光路模块，所述光路模块包括扩束准直镜、振镜及场镜，所述第一激光器发射的激光能够经过所述扩束准直镜进行扩束准直，且经所述扩束准直镜的光束能够经所述振镜偏转而入射至所述场镜，所述场镜用于将光束聚焦并形成线状激光。
5.根据权利要求3所述的激光加工设备，其特征在于，所述第一激光器为高频率短脉冲激光器。
6.根据权利要求1所述的激光加工设备，其特征在于，所述激光焊接机构包括第二激光器及第二激光头，所述第二激光器用于发射点状激光，所述第二激光头与所述第二激光器连接以接收并输出点状激光，所述第二激光头可拆卸地与所述爬壁机器人相连接。
7.根据权利要求6所述的激光加工设备，其特征在于，所述第二激光器为连续激光器。
8.根据权利要求1所述的激光加工设备，其特征在于，还包括夹持机构及移动机构，所述激光清洗机构及所述激光焊接机构并排分布且夹持于所述夹持机构上，所述夹持机构与所述移动机构连接，所述移动机构与所述爬壁机器人连接，且所述移动机构能够带动所述夹持机构平移及升降。
9.根据权利要求8所述的激光加工设备，其特征在于，还包括电性连接的图像检测模块、路径识别模块及控制模块，所述控制模块与所述爬壁机器人连接并通过图像检测模块、路径识别模块反馈的信息控制所述爬壁机器人的路径，所述控制模块与所述移动机构连接，并通过控制所述移动机构而控制所述激光焊接机构及所述激光清洗机构的位移。
10.一种激光加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
将爬壁机器人置于待处理工件表面；
采用激光清洗机构发射线状激光照射待处理工件和/或采用激光焊接机构发射点状激光照射待处理工件；
爬壁机器人移动所述激光清洗机构和/或所述激光焊接机构。
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