CN110976432A - 激光清洗装置及激光清洗方法 - Google Patents

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王方
何菊翠
刘旭飞
周桂兵
陈焱
高云峰
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Abstract

本发明涉及一种激光清洗装置及激光清洗方法，一种激光清洗装置包括：龙门架，包括横梁及两立柱，所述横梁设于所述两立柱之间，工件放置于所述横梁及两立柱所形成的空间内；移动机构，设于所述横梁和/或所述立柱；以及激光清洗机构，连接于所述移动机构，以用于发射激光并在所述移动机构的移动下对工件的不同区域进行清洗。一种激光清洗方法，包括：将工件置于龙门架内；采用激光清洗机构发射线状激光照射工件；激光清洗机构在移动机构的移动下对工件的不同区域进行清洗。上述激光清洗装置及激光清洗方法，激光清洗机构能够在移动机构的移动下对工件的不同区域进行清洗，清洗效率高。

Description

激光清洗装置及激光清洗方法
技术领域
本发明涉及激光技术领域，特别是涉及一种激光清洗装置及激光清洗方法。
背景技术
目前，在罐车的生产及使用过程中，需要对罐车车体表面进行脱漆及清洗等处理工作。现有做法多采用人工机械打磨的方式，以清除车体表面的锈迹、油漆、油污、粉尘等，人工成本高，且清洗效率低，同时会产生大量污水，不利于环保。
发明内容
基于此，有必要针对工件清洗效率低的问题，提供一种激光清洗装置及激光清洗方法。
一种激光清洗装置，用于清洗工件，包括：
龙门架，包括横梁及两立柱，所述横梁设于所述两立柱之间，工件放置于所述横梁及两立柱所形成的空间内；
移动机构，设于所述横梁和/或所述立柱；以及
激光清洗机构，连接于所述移动机构，以用于发射激光并在所述移动机构的移动下对工件的不同区域进行清洗。
上述的激光清洗装置，激光清洗机构连接于所述移动机构，激光清洗机构能够在移动机构的移动下对工件的不同区域进行清洗，清洗效率高，能够全方位清洗工件，操作简便。
在其中一实施例中，所述横梁及所述立柱分别设有至少一个所述移动机构，且所述横梁和所述立柱上的移动机构分别对应地连接有所述激光清洗机构。
在其中一实施例中，所述横梁上设有多个所述移动机构，且多个所述移动机构分别设于所述横梁的中部及两端。
在其中一实施例中，所述立柱上设有多个所述移动机构，且多个所述移动机构沿所述立柱的延伸方向间隔设置。
在其中一实施例中，所述激光清洗机构包括激光器及激光头，所述激光器用于发射激光，所述激光头与所述激光器连接以接收点状激光并输出线状激光，所述激光头可拆卸地与所述移动机构相连接。
在其中一实施例中，所述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、反射镜、振镜及场镜，所述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反射镜反射，并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，所述移动机构为六轴机器人。
在其中一实施例中，还包括支撑台，所述支撑台位于两所述立柱之间，且位于所述横梁下方，所述支撑台用于承托工件。
在其中一实施例中，所述横梁与所述立柱固定连接，所述支撑台能够相对所述横梁平移运动和/或升降运动。
在其中一实施例中，所述支撑台的位置固定，所述横梁与所述立柱均为可伸缩结构，所述横梁与所述立柱滑动连接，且所述横梁与所述立柱底部设置滚动件，以使得所述横梁与所述立柱能够相对所述支撑台平移运动或升降运动。
一种激光清洗方法，包括：
将工件置于龙门架内；
采用激光清洗机构发射线状激光照射工件；
激光清洗机构在移动机构的移动下对工件的不同区域进行清洗。
上述的激光清洗方法，激光清洗机构能够在移动机构的移动下对工件的不同区域进行清洗，清洗效率高，能够全方位清洗工件，操作简便。
附图说明
图1为本实施例中激光清洗装置的正视图；
图2为图1的A局部放大图；
图3为图1所示激光清洗装置中光路模块的示意图；
图4为图3的上视图；
图5为图1所示激光清洗装置的清洗路径示意图；
图6为本实施例中激光清洗装置中控制模块的示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请参考图1，一实施例的激光清洗装置包括龙门架100、移动机构200及激光清洗机构300，用于清洗工件80。
请参考图1，龙门架100包括横梁110及两立柱120，横梁110设于两立柱120之间，工件80放置于横梁110及两立柱120所形成的空间101内。
在一些实施例中，横梁110的长度及立柱120的高度不可调节。在其他实施例中，横梁110及立柱120均可设为可伸缩结构，以使横梁110的长度及立柱120的高度能够调节，防止出现空间101小而无法容纳工件80的情况，扩大龙门架100的适用范围。
需要说明的是，在一些实施例中，当工件80为已组装好的罐车成品时，由于罐车车体较重，可直接将罐车驾驶至清洗区域内进行清洗。在另一些实施例中，当工件80为罐车组件时，为了便于清洗，上述的激光清洗装置还包括支撑台130，支撑台130设于两立柱120之间，且位于横梁110下方以用于承托工件80。
在一些实施例中，当工件80为罐车的板类或矩形类组件时，支撑台130为位于工件80下方的支撑平板结构。在其他实施例中，当工件80为罐车的车身或车轮时，支撑台130包括转轴以及安装于转轴两端的转轮，转轮与车轮相抵靠以辅助进行车身或车轮的转动，保证转动的稳定性及清洗的洁净度。
进一步地，为了使工件80能够全方位进行清洗，在一些实施例中，横梁110与立柱120固定连接，支撑台130能够相对于横梁110与立柱120平移运动或升降运动。在其他实施例中，支撑台130的位置固定，横梁110与立柱120均为可伸缩结构，横梁110与立柱120滑动连接，且立柱120底部可以设置滚动件，以使得横梁110与立柱120能够相对于支撑台130平移运动或升降运动。滚动件为滚轮。
请参考图1，移动机构200活动设于横梁110和/或立柱120，激光清洗机构300固设于移动机构200，用于发射激光304并在移动机构200的移动下对工件80的不同区域进行清洗。
具体地，在一些实施例中，横梁110和立柱120均设有移动机构200，为了便于说明，下面以移动机构的数量为三为例，具体为第一移动机构210、第二移动构220及第三移动机构230，其中，第一移动机构210连接于横梁110，第二移动构220及第三移动机构230分别连接于两立柱120。相应地，激光清洗机构300的数量与移动机构200的数量相适应，确切的说，每个移动机构200上均设置有一个激光清洗机构300，以使得激光清洗机构300分别在相应的移动机构200的带动下相对工件80移动，以对工件80的不同区域进行清洗。
例如，在激光清洗装置包含第一移动机构210、第二移动机构220和第三移动机构230这三个移动机构200的情况下，激光清洗装置适应性地设置有第一激光清洗机构310、第一激光清洗机构320及第三激光清洗机构330这三个激光清洗机构300，其中，第一激光清洗机构310固设于第一移动机构210以用于清洗工件80的第一区域810，第一激光清洗机构320固设于第二移动构220以用于清洗工件80的第二区域820，第三激光清洗机构330固设于第三移动机构230以用于清洗工件80的第三区域830，工件80的第一区域810、第二区域820及第三区域830至少部分重叠，以使工件80的各区域不存在清洗死角。
在另一些实施例中，横梁110上设有多个移动机构200，且多个移动机构200分别设于横梁110的中部及两端，例如，第一移动机构210连接于横梁110中部，第二移动构220及第三移动机构230分别连接于横梁110的两端，第一激光清洗机构310固设于第一移动机构210以用于清洗工件80的第一区域810，第一激光清洗机构320固设于第二移动构220以用于清洗工件80的第二区域820，第三激光清洗机构330固设于第三移动机构230以用于清洗工件80的第三区域830。
在其他实施例中，立柱120上设有多个移动机构200，且多个移动机构200沿立柱120的延伸方向间隔设于立柱120，例如，第一移动机构210、第二移动构220及第三移动机构230沿立柱120的延伸方向间隔设于同一立柱120上，或者每一立柱120上至少一个移动机构200，第一激光清洗机构310固设于第一移动机构210以用于清洗工件80的第一区域810，第一激光清洗机构320固设于第二移动构220以用于清洗工件80的第二区域820，第三激光清洗机构330固设于第三移动机构230以用于清洗工件80的第三区域830。
在一些实施例中，移动机构200为六轴机器人，移动机构200相对于龙门架100能够进行360度旋转及伸缩，便于对工件80进行全方位清洗。在其他实施例中，移动机构200还可以为五轴机器人或其他类型的机械手。
请参考图2及图6，激光清洗机构300可拆卸地设于移动机构200，激光清洗机构300用于发射激光304对工件80进行清洗。
具体地，以第一激光清洗机构310为例进行说明，第一激光清洗机构310包括激光器311及激光头312，激光器311用于发射点状激光，激光头312与激光器311连接以接收点状激光并输出线状激光304，激光头312可拆卸地与移动机构200相连接，以使得移动机构200能够带动激光头312移动，从而使得激光头312输出的激光304照射至工件80表面进行清洗。
在一些实施例中，激光清洗机构300还包括光纤(未在图中示出)，激光头312与激光器311通过光纤连接。在其他实施例中，光纤还可以直接设置于激光器311内，激光器311直接与激光头312连接，以简化连接方式，使用更安全方便。
请参考图3，激光头312包括壳体313及设于壳体313内的光路模块314，光路模块314包括扩束准直镜315、反射镜316、振镜317及场镜318，激光器311发射的激光能够经过扩束准直镜315进行扩束准直，然后进入反射镜316反射，再进入振镜317偏转移动后射至场镜318，再通过场镜318聚焦并形成线状激光304射出至工件80表面。
在一些实施例中，请参考图4，光路模块314还包括振镜驱动件317a，振镜驱动件317a与振镜317连接以驱使振镜317转动而调节经振镜317反射的光路方向，例如，如图3所示，激光器311发射的激光经过扩束准直镜315进行扩束准直后形成第一出射光301，第一出射光301射入反射镜316形成第二出射光302，第二出射光302进入振镜317并经振镜317反射形成第三出射光303，第三出射光303进入场镜318聚焦并形成线状激光304射出至工件80表面。其中，第二出射光302与第三出射光303的夹角为305，此时若使得振镜317相对于扩束准直镜315转动，则第二出射光302与第三出射光303的夹角305的大小会改变，从而改变第三出射光303经场镜318聚焦后射至待处理工件80表面的线状激光304的光线范围。振镜驱动件317a为电机。其他实施方式中，还可以在振镜317上加设分光镜，使第二出射光302入射至振镜317后分为两束不同方向的出射光射出，并射出至同一工件80的两个表面，以满足不同的待处理工件80清洗要求。
请参考图3，光路模块314还包括保护镜319，保护镜319连接于壳体313且与场镜318并排间隔设置，保护镜319遮挡于场镜318前方以将激光清洗过程中产生的粉尘隔离在场镜318外部，防止场镜318附着粉尘而被污染。
进一步地，请参考图3，上述的激光清洗装置还包括气刀组件400400，气刀组件400包括气刀、气管及气缸，气刀连接于激光头312的壳体313且靠近保护镜319，气缸与气刀通过气管连接，以驱使气刀吹出压缩空气流至保护镜319，防止激光清洗过程中的粉尘附着于保护镜319。
更进一步地，请参考图4，上述的激光清洗装置还包括除尘组件500，除尘组件500包括过滤器、风管及风机，过滤器连接于激光头312的壳体313且靠近保护镜319，风机通过风管抽风带动过滤器运转，以吸收激光清洗过程中产生的废渣、粉尘等颗粒。
在一些实施例中，上述的激光清洗装置还包括冷却组件(未在图中示出)，冷却组件与激光头312、激光器311连接，保证激光器311在正常的工作温度范围内，且防止激光头312内的元器件因温度过高而烧坏。在其他实施方式中，冷却组件还可以设置于激光器311或激光头312内，简化结构，使结构紧凑，使用更便捷。冷却组件为冷却机。
进一步地，请参考图6，上述的激光清洗装置还包括控制模块700，控制模块700与激光清洗机构300电性连接以用于控制激光出光，控制模块700与移动机构200电性连接以用于控制移动机构200转动。
具体地，控制模块700包括出光控制子模块710及移动控制子模块720出光控制子模块710与激光器3117连接以控制激光器311的出光，移动控制子模块720与移动机构200连接以控制移动机构200的位移。
例如，在一些实施例中，请结合参考图5，通过移动控制子模块720能够控制第一移动机构210、第二移动构220及第三移动机构230同步同速运动或同步不同速运动或不同步运动，当工件80呈圆柱形时，激光清洗机构300能够发射激光304并对工件80沿圆周方向路径(即图5所示X方向)进行清洗，或沿轴向方向路径(即图5所示Y方向)进行清洗。在其他实施例中，激光清洗机构300能够对工件80沿曲线或其他不规则路径进行清洗。
请参考图6，上述的激光清洗装置还包括除尘控制子模块730及气刀控制子模块740，除尘控制子模块730与除尘组件500连接以控制除尘组件500的启闭，气刀控制子模块740与气刀组件400连接以控制气刀组件400的启闭。
上述的激光清洗装置，移动机构200活动设于横梁110和/或立柱120，激光清洗机构300固设于移动机构200，用于发射激光并在移动机构200的移动下对工件80的不同区域进行清洗，清洗效率高，且能够全方位清洗工件80，操作简便，结构设计合理。
一实施例的激光清洗方法，包括以下步骤：
将工件80置于龙门架100内。具体地，将工件80放置于龙门架100的横梁110及两立柱120所形成的空间101内，且调节移动机构200以使得工件80表面至少位于激光头312的焦距范围内。
采用激光清洗机构300发射线状激光照射工件80。具体地，通过控制模块700控制激光器311发出点状激光，激光头312接收点状激光并输出线状激光304，并照射至工件80表面。
激光清洗机构300在移动机构200的移动下对工件80的不同区域进行清洗。具体地，通过移动控制子模块720控制移动机构200移动，以使得移动机构200能够带动激光头312移动，从而使得激光头312输出的激光304照射至工件80表面。
在一些实施例中，通过移动控制子模块720控制第一移动机构210、第二移动构220及第三移动机构230同步同速运动或同步不同速运动或不同步运动，当工件80呈圆柱形时，激光清洗机构300能够发射激光304并对工件80沿圆周方向路径(即图5所示X方向)进行清洗，或沿轴向方向路径(即图5所示Y方向)进行清洗。在其他实施例中，激光清洗机构300能够对工件80沿曲线或其他不规则路径进行清洗。
上述的激光清洗方法，激光清洗机构300连接于移动机构200，激光清洗机构300能够在移动机构200的移动下对工件80的不同区域进行清洗，清洗效率高，能够全方位清洗工件80，能够满足不同的清洗需求，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 (11)

1.一种激光清洗装置，用于清洗工件，其特征在于，包括：
龙门架，包括横梁及两立柱，所述横梁设于两所述立柱之间，工件能够放置于所述横梁及两立柱所形成的空间内；
移动机构，设于所述横梁和/或所述立柱；以及
激光清洗机构，连接于所述移动机构，以用于发射激光并在所述移动机构的移动下对工件的不同区域进行清洗。
2.根据权利要求1所述的激光清洗装置，其特征在于，所述横梁及所述立柱分别设有至少一个所述移动机构，且所述横梁和所述立柱上的移动机构分别对应地连接有所述激光清洗机构。
3.根据权利要求1所述的激光清洗装置，其特征在于，所述横梁上设有多个所述移动机构，且多个所述移动机构分别设于所述横梁的中部及两端。
4.根据权利要求1所述的激光清洗装置，其特征在于，所述立柱上设有多个所述移动机构，且多个所述移动机构沿所述立柱的延伸方向间隔设置。
5.根据权利要求1所述的激光清洗装置，其特征在于，所述激光清洗机构包括激光器及激光头，所述激光器用于发射激光，所述激光头与所述激光器连接以接收点状激光并输出线状激光，所述激光头可拆卸地与所述移动机构相连接。
6.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、反射镜、振镜及场镜，所述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反射镜反射，并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。
7.根据权利要求1所述的激光清洗装置，其特征在于，所述移动机构为六轴机器人。
8.根据权利要求1所述的激光清洗装置，其特征在于，还包括支撑台，所述支撑台位于两所述立柱之间，且位于所述横梁下方，所述支撑台用于承托工件。
9.根据权利要求8所述的激光清洗装置，其特征在于，所述横梁与所述立柱固定连接，所述支撑台能够相对所述横梁平移运动和/或升降运动。
10.根据权利要求8所述的激光清洗装置，其特征在于，所述支撑台的位置固定，所述横梁与所述立柱均为可伸缩结构，所述横梁与所述立柱滑动连接，且所述横梁与所述立柱底部设置滚动件，以使得所述横梁与所述立柱能够相对所述支撑台平移运动或升降运动。
11.一种激光清洗方法，其特征在于，包括：
将工件置于龙门架内；
采用激光清洗机构发射线状激光照射工件；
激光清洗机构在移动机构的移动下对工件的不同区域进行清洗。
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