CN110773518A - 一种激光清洗实时监测装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种激光清洗实时监测装置及方法。所述激光清洗实时监测装置包括:传动机构,适于移动待清洗工件;导电轮,适于安装于所述待清洗工件的上下两侧;实时监控系统,适于与所述导电轮电连接,所述实时监控系统用于测量所述待清洗工件的电阻值,并对所述待清洗工件的电阻值进行分析处理。本发明利用电阻信号的改变来反映激光清洗效果,受环境影响较小,测量准确度高;本发明不仅能够实时反映激光清洗效果,还能够通过电阻曲线的形式记录清洗过程中的效果记录,对清洗效果较差的位置进行准确定位,对清洗质量不佳的区域进行重点清洗;本发明提供的激光清洗实时监测装置结构简单,操作简便。
Description
技术领域
本发明涉及激光清洗技术领域,具体而言,涉及一种激光清洗实时监测装置及方法。
背景技术
激光清洗是利用激光辐射工件表面,使表面的污染物、锈蚀物等吸收激光能量后产生瞬间剥离或蒸发等变化,最终从基材上被有效去除的过程,是一种绿色、高效的清洗方式,在工业生产和生活应用中逐渐被大众所接受,其中在模具、国防武器装备、飞机废旧蒙皮油漆、楼宇外墙、精密仪器、电子工业、核反应堆的管道和历史文物等领域中激光清洗技术均得到了长足发展。
在激光清洗应用中,清洗的效果通常只有在清洗完全后才能进行测量,但清洗过程中清洗参数的影响比如激光能量密度的高低、照射时间的长短等都会导致基材损伤或清洗不干净,因此激光清洗效果在线监测非常重要。
现有技术一般是通过清洗发出的声音、材料表面颜色变化、等离子变化等进行清洗效果检测的,但无法实现对清洗效果的实时监测、记录及分析,且对设备要求较高、测量步骤繁琐、耗费时间较长。
发明内容
本发明解决的问题是现有激光清洗效果检测难以实现在线实时监测、记录及分析,且对设备要求较高、测量步骤繁琐、耗费时间较长。
为解决上述问题中的至少一个方面,本发明提供一种激光清洗实时监测装置,包括:
传动机构,适于移动待清洗工件;
导电轮,适于安装在所述待清洗工件的上下两侧;
实时监控系统,适于与所述导电轮电连接,所述实时监控系统用于测量所述待清洗工件的电阻值,并对所述待清洗工件的电阻值进行分析处理。
进一步地,所述实时监测系统包括电阻计和计算机,所述电阻计与所述计算机电连接,所述电阻计用于实时检测所述待清洗工件的电阻值,所述计算机用于对所述电阻值进行记录及分析。
进一步地,还包括激光器及悬臂机器人,所述激光器位于所述待清洗工件上方,所述激光器安装于所述悬臂机器人上,所述悬臂机器人用于调节所述激光器与所述待清洗工件之间的距离。
进一步地,还包括污物收集装置,所述污物收集装置适于与所述激光器的激光头连接。
进一步地,所述传动机构连接于所述待清洗工件的左右两侧。
进一步地,所述激光器发出的激光束投射至所述待清洗工件表面上的位置位于所述导电轮与所述待清洗工件连接处的前方。
本发明提供的激光清洗实时监测装置相比现有技术具有的有益效果如下:
(1)本发明设置了实时监控系统,用于测量待清洗工件的电阻值,通过待清洗工件清洗前后的电阻值变化反映待清洗工件的激光清洗效果,受环境影响较小,测量准确度高;同时,实时监控系统还能够对测量的电阻值进行记录、分析,对清洗效果较差的位置进行准确定位,进而对其进行重点清洗。
(2)另外,本发明提供的激光清洗实时监测装置结构简单,操作简便。
本发明还提供一种激光清洗实时监测的方法,采用如上任一项所述的激光清洗实时监测装置,包括如下步骤:
分别测得所述激光清洗实时监测装置空载时的电阻值、待清洗工件的初始电阻值和表面洁净工件的电阻值;
开启所述激光清洗实时监测装置的激光器、电阻计、污物收集装置及传动机构,设置激光清洗参数,移动所述待清洗工件进行激光清洗;
通过所述激光清洗实时监测装置的显示器,对清洗过程进行实时监控。
进一步地,所述对清洗过程进行实时监控包括:记录所述待清洗工件在清洗过程中的实时电阻值,绘制所述待清洗工件的电阻曲线图。
进一步地,所述对清洗过程进行实时监控还包括:判断所述电阻曲线图中所述实时电阻值是否降低至预设标准值,如是,则进入曲线稳定性判断,如否,则调整所述激光清洗参数,进行重新清洗。
进一步地,所述曲线稳定性判断包括:判断所述电阻曲线图中的曲线是否稳定,如是,则所述待清洗工件激光清洗完全,否则从所述电阻曲线图中找出变化位置并对所述待清洗工件相应区域进行重新清洗。
本发明提供的激光清洗实时监测方法相比现有技术具有的有益效果与激光清洗实时监测装置相比现有技术具有的有益效果相同,在此不再赘述。
附图说明
图1为本发明实施例中激光清洗实时监测装置的正视图;
图2为本发明实施例中激光清洗实时监测装置的侧视图;
图3为本发明实施例中激光清洗实时监测装置的实时监控系统示意图;
图4为本发明实施例中激光清洗实时监测装置的导电轮的结构视图;
图5为本发明实施例中激光清洗实时监测方法的流程图;
图6为本发明实施例中激光清洗实时监测方法的实时监控流程图。
附图标记说明:
1-传动机构;2-导电轮;3-实时监控系统;4-待清洗工件;5-激光器;6-悬臂机器人;7-连杆;8-污物收集装置;
31-电阻计;32-计算机;51-激光束;61-龙门支腿;62-龙门横梁;63-机械臂;321-显示器;322-主机。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂,下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
另外,需要说明的是,本发明中所涉及的上下前后左右,是以图1中所示的X正向为右,反之为左,Z正向为上,反之为下,以图2中所示的Y正向为前,反之为后。
请参阅图1-3所示,本发明实施例提供一种激光清洗实时监测装置,包括:
传动机构1,适于移动待清洗工件4;
导电轮2,适于安装在待清洗工件4的上下两侧;
实时监控系统3,与导电轮2电连接,用于测量待清洗工件4的电阻值,并对待清洗工件4的电阻值进行分析处理。
本实施例中,通过导电轮2将待清洗工件4连接至实时监控系统3,实时监控系统3测量待清洗工件4的电阻值,并记录、分析电阻值,判断待清洗工件4清洗过程中清洗效果较差区域,从而可以进行再次清洗。分析结果可以是电阻曲线图的形式呈现,直观明了。
由于在待清洗工件4的基材表面形成的污染物将会增加基材表面的电阻值,因此当待清洗工件4表面存在污染物时,导电轮2测量的待清洗工件4的电阻值较大。待清洗工件4经过激光清洗后电阻值有所降低,因此本实施例通过测量待清洗工件4清洗前后的电阻值来反映待清洗工件4的激光清洗效果。
这种方式相比现有技术中基于声音变化、颜色变化或等离子变化表征清洗效果的方式,受环境影响较小,因此降低了因环境造成的测量误差,测量准确度高。另外,本实施例提供的装置不仅能够实时反映激光清洗效果,还能够通过电阻曲线的形式记录清洗过程中的效果记录,对清洗效果较差的位置进行准确定位,对清洗质量不佳的区域进行重点清洗。另外,本实施例提供的激光清洗实时监测装置结构简单,操作简便。
进一步地,实时监测系统包括电阻计31和计算机32,电阻计31与计算机32连接,电阻计31用于实时检测待清洗工件4的电阻值并将电阻值发送至计算机32,计算机32对测量的电阻值进行记录,方便对待清洗工件4的不同区域的清洗效果进行后期分析处理,生成电阻曲线图。
进一步地,激光清洗实时监测装置还包括激光器5、龙门式悬臂机器人6,激光器5安装于悬臂机器人6上,以方便调节激光器5与待清洗工件4之间的距离。悬臂机器人6包括机械臂63及龙门支腿61、龙门横梁62,龙门横梁62设置于两个龙门支腿61之间,机械臂63安装于龙门横梁62上,激光器5安装于机械臂63上。
激光器5位于待清洗工件4上方,激光对焦使得光斑焦点位于待清洗工件4表面,利用激光器5发出的激光束51对待清洗工件4的表面污染物或锈蚀层进行清洗。待清洗工件4与传动机构1连接,传动机构1驱动待清洗工件4移动,以对待清洗工件4的各个区域进行清洗。传动机构1的具体结构本实施例不作具体限制,能够实现待清洗工件4移动的结构都在本发明的保护范围内。本实施例优选为两边式传送,即待清洗工件4的左右两侧与传动机构1连接,以方便对待清洗工件4进行电阻测量。比如,待清洗工件4的左右两侧沿前后方向设置有传送带。如此,传动机构1不影响设置于待清洗工件4上下两侧的导电轮。
如图4所示,导电轮2包括导轮21、导轮连接装置22、导线23、边板24以及减震装置25,导轮2通过导轮连接装置22与边板24连接,导轮连接装置22相对于边板24倾斜设置,边板24与导轮连接装置22之间安装有减震装置25,导轮连接装置22内部设置有导线23,导线23与电阻计31连接。导电轮2安装于待清洗工件4的上下两侧,具体地,待清洗工件4位于上下两个导轮21之间,电流经导轮21、导线23传输至电阻计31。减震装置25的设置,可以调节上下两个导轮21之间的距离,进而适应不同厚度的工件。
激光清洗实时监测装置还包括连杆7,连杆7安装于导电轮2上,连杆7内设置有用于导线23通过的空心部,导线23的两端分别连接导轮21和电阻计31,进而通过电阻计31准确测量待清洗工件4在清洗过程中的电阻值。如图2所示,激光器5发出的激光束51打至待清洗工件4表面上的位置位于导电轮2与待清洗工件4连接处的前方,待清洗工件4向后移动,则经过激光清洗后的待清洗工件4经过位于其上下两侧的导电轮2,经导线连接,电阻计31测得清洗后待清洗工件4的电阻值,从而根据电阻值判断清洗效果。其中,图2中箭头所指方向为待清洗工件4移动方向。若测得电阻值偏离预设标准值,则判断待清洗工件4上该位置处清洗效果较差,需要重复或重点进行清洗,测得的电阻值偏离预设标准值的程度越大,表明激光清洗效果越差,反之激光清洗效果较佳。
进一步地,激光清洗实时监测装置还包括污物收集装置8,污物收集装置8与激光器5的激光头连接,用于回收激光清理时的污染物。优选地,污物收集装置8可以选择工业吸尘器。
请参阅图5-6所示,本发明另一实施例提供一种激光清洗实时监测方法,包括如下步骤:
(1)分别测得激光清洗实时监测装置空载时的电阻值、待清洗工件4的初始电阻值、表面洁净工件的电阻值;
具体地,未安装待清洗工件4情况下,对激光清洗实时监测装置进行测量,测得装置的空载电阻值,为方便叙述,记为电阻值A,并对装置进行降噪处理。将待清洗工件4安装于激光清洗实时监测装置中,测得待清洗工件4的初始电阻值B。将表面洁净的板材安装于激光清洗实时监测装置中,测得洁净板材的电阻值C。
(2)开启激光器5,设置激光清洗参数,开启电阻计31,开启污物收集装置8,采用脉冲激光连续作用于待清洗工件4表面,进行激光清洗,清洗过程中通过传动机构1移动待清洗工件4;
其中,设置激光器5光斑脉冲分别为30ns、40ns、60ns和100ns,激光波长设为1064nm,激光器5光束能量0-1000w,最大脉冲能量为100mJ,光束光斑为直径0.96mm的圆形平顶光斑,激光器5光束重复频率为2-50kHz,振镜扫描速度为5-5000mm/sec。
电阻计31实时检测清洗过程中待清洗工件4表面的电阻示数,计算机32的主机322实时对清洗过程中待清洗工件4表面的电阻进行分析处理,计算机32的显示器321显示电阻示数变化曲线图。
(3)观察计算机32的显示器321,对清洗过程进行实时监控,此时待清洗工件4的电阻值理论上保持在第一差值与第二差值之间,其中,第一差值为电阻值C与电阻值A的差值,第一差值为预设标准值。第二差值为电阻值B与电阻值A的差值。
当待清洗工件4的电阻值趋近于第一差值时,清洗效果较好,当待清洗工件4的电阻值趋近于第二差值时,待清洗工件4的电阻值较大,清洗效果较差,此时调高激光功率,以确保对整个工件的激光清洗效果,计算机32持续记录待清洗工件4的电阻值并绘制电阻曲线图,分析电阻曲线图并对电阻变化较大位置处进行重点清洗。
具体的实施方式中,激光清洗实时监测方法包括如下步骤:选取待清洗板材,对激光清洗实时监测装置空载测量电阻值,对激光清洗实时监测装置除噪处理,应用激光清洗实时监测装置测量待清洗板材的电阻值,应用激光清洗实时监测装置测量洁净板材的电阻值,而后打开激光器5,设定激光参数,打开电阻计31及污物收集装置8,进行激光清洗,观察计算机32进行实时监测。
如图6所示,当电阻曲线图中电阻值变小并达到预设标准值,且曲线稳定,则激光清洗完全。其中,电阻曲线图中曲线稳定的判断标准为:实时电阻值处于一定的上下波动范围内。
当电阻曲线图中电阻值变小并达到预设标准值,但曲线不稳定,则观察电阻曲线图,确定变化位置进行重点清洗。当电阻曲线图中电阻值变小未达到预设标准值,则调整激光器5参数进行重新清洗。
本实施例利用电阻信号的改变来反映激光清洗效果,受环境影响较小,测量准确度较高。同时可以在电阻曲线图中找到清洗效果不佳对应的位置,重复进行激光清洗,以确保整个工件清洗干洁净。
虽然本公开披露如上,但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本公开的精神和范围的前提下,可进行各种变更与修改,这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种激光清洗实时监测装置,其特征在于,包括:
传动机构(1),适于移动待清洗工件(4);
导电轮(2),适于安装在所述待清洗工件(4)的上下两侧;
实时监控系统(3),适于与所述导电轮(2)电连接,所述实时监控系统(3)用于测量所述待清洗工件(4)的电阻值,并对所述待清洗工件(4)的电阻值进行分析处理。
2.根据权利要求1所述的激光清洗实时监测装置,其特征在于,所述实时监测系统包括电阻计(31)和计算机(32),所述电阻计(31)与所述计算机(32)电连接,所述电阻计(31)用于实时检测所述待清洗工件(4)的电阻值,所述计算机(32)用于对所述电阻值进行记录及分析。
3.根据权利要求1所述的激光清洗实时监测装置,其特征在于,还包括激光器(5)及悬臂机器人(6),所述激光器(5)位于所述待清洗工件(4)上方,所述激光器(5)安装于所述悬臂机器人(6)上,所述悬臂机器人(6)用于调节所述激光器(5)与所述待清洗工件(4)之间的距离。
4.根据权利要求1所述的激光清洗实时监测装置,其特征在于,还包括污物收集装置(8),所述污物收集装置(8)适于与所述激光器(5)的激光头连接。
5.根据权利要求1所述的激光清洗实时监测装置,其特征在于,所述传动机构(1)连接于所述待清洗工件(4)的左右两侧。
6.根据权利要求1所述的激光清洗实时监测装置,其特征在于,所述激光器(5)发出的激光束投射至所述待清洗工件(4)表面上的位置位于所述导电轮(2)与所述待清洗工件(4)连接处的前方。
7.一种激光清洗实时监测的方法,采用如权利要求1-6任一项所述的激光清洗实时监测装置,其特征在于,包括如下步骤:
分别测得所述激光清洗实时监测装置空载时的电阻值、待清洗工件(4)的初始电阻值和表面洁净工件的电阻值;
开启所述激光清洗实时监测装置的激光器(5)、电阻计(31)、污物收集装置(8)及传动机构(1),设置激光清洗参数,移动所述待清洗工件(4)进行激光清洗;
通过所述激光清洗实时监测装置的显示器(32)对清洗过程进行实时监控。
8.根据权利要求7所述的激光清洗实时监测方法,其特征在于,所述对清洗过程进行实时监控包括:记录所述待清洗工件(4)在清洗过程中的实时电阻值,生成所述待清洗工件(4)的电阻曲线图。
9.根据权利要求8所述的激光清洗实时监测方法,其特征在于,所述对清洗过程进行实时监控还包括:判断所述电阻曲线图中所述实时电阻值是否降低至预设标准值,如是,则进入曲线稳定性判断,如否,则调整所述激光清洗参数,进行重新清洗。
10.根据权利要求9所述的激光清洗实时监测方法,其特征在于,所述曲线稳定性判断包括:判断所述电阻曲线图中的曲线是否稳定,如是,则所述待清洗工件(4)激光清洗完全,如否,则从所述电阻曲线图中找出变化位置并对所述待清洗工件(4)相应区域进行重新清洗。
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丁烨、薛遥、庞继红、杨立军: "激光加工在线监测技术研究进展", 《中国科学》 * |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN113758939A (zh) * | 2020-06-04 | 2021-12-07 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 利用金属表面反射和散射光谱表征金属表面清洁度的方法 |
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