CN111103301B - 一种激光清洗质量检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种激光清洗质量检测方法，包括：利用激光清洗设备对产品进行激光清洗；预设激光清洗质量的等级表格，等级表格具有至少两个质检类别，且每个质检类别下具有多个质量等级特征，以及多个分别与质量等级特征对应的质量分数；根据等级表格中的每个质检类别检测清洗后的产品，获取清洗后的产品具有的每个质检类别下的一个质量等级特征，以得到清洗后的产品在每个质检类别下应得的质量分数，从而得到与至少两个质检类别对应的至少两个质量分数；根据得到的至少两个质量分数确定激光清洗设备对产品进行激光清洗的清洗质量。实现了对激光清洗质量的等级检测，技术开发人员或现场操作人员可以快速、高效判断激光清洗是否满足技术指标。

Description

一种激光清洗质量检测方法

技术领域

本发明涉及激光清洗技术领域，尤其是涉及一种激光清洗质量检测方法。

背景技术

激光清洗作为一种运营成本低、非接触式、对工件损伤小、可清除多种类型污染物、自动化程度高、清洗位置精确、可在线清洗、对环境污染小的新型清洗方法。在环保要求及工业自动化高速发展的今天，逐渐引起了人们的重视。目前已知的清洗质量质检方法及标准，都是针对于水射流、喷砂打磨等传统的清洗方法。对于激光清洗，尚且缺少一种高速、高效的质检方法。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种激光清洗质量检测方法，满足激光清洗技术开发人员及激光清洗现场操作人员的激光清洗质检需求，为激光清洗更广阔的应用提供条件支持。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种激光清洗质量检测方法，包括：

利用激光清洗设备对产品进行激光清洗；

预设激光清洗质量的等级表格，所述等级表格具有至少两个质检类别，且每个所述质检类别下具有多个质量等级特征，以及多个分别与所述质量等级特征对应的质量分数；

根据所述等级表格中的每个所述质检类别检测清洗后的所述产品，获取清洗后的所述产品具有的每个所述质检类别下的一个所述质量等级特征，以得到清洗后的所述产品在每个所述质检类别下应得的质量分数，从而得到与至少两个所述质检类别对应的至少两个质量分数；

根据得到的所述至少两个质量分数确定所述激光清洗设备对产品进行激光清洗的清洗质量。

可选地，至少两个所述质检类别包括宏观表面状况、宏观表面清洁度、显微表面状况、显微表面清洁度。

可选地，所述宏观表面清洁度下的多个所述质量等级特征和多个所述质量分数具体包括：

第一质量等级特征和第一质量分数，所述第一质量等级特征为清洗过后，清洗区域待清洗物无变化；

第二质量等级特征和第二质量分数，所述第二质量等级特征为清洗过后，清洗区域待清洗物未被剥离，基材表面没有露出，待清洗物表面出现明显的灼烧痕迹，油漆材料仅去除表层，底漆未被清除；所述第二质量分数大于所述第一质量分数；

第三质量等级特征和第三质量分数，所述第三质量等级特征为清洗过后，清洗区域待清洗物部分剥离，基材表面零星露出，待清洗物残留，用手、毛刷等简单工具无法剥除；所述第三质量分数大于所述第二质量分数；

第四质量等级特征和第四质量分数，所述第四质量等级特征为清洗过后，清洗区域待清洗物大部分剥离，基材表面露出，待清洗物小块残留，用手、毛刷等简单工具无法剥除；所述第四质量分数大于所述第三质量分数；

第五质量等级特征和第五质量分数，所述第五质量等级特征为清洗过后，清洗区域待清洗物绝大部分剥离，基材表面完全露出，待清洗物以碎屑状残留，用手、毛刷等简单工具可以轻松清除，剥除后在基材表面会留下印记；所述第五质量分数大于所述第四质量分数；

第六质量等级特征和第六质量分数，所述第六质量等级特征为清洗过后，清洗区域待清洗物被完全剥离，基材表面完全露出，待清洗物不以任何形式残留；所述第六质量分数大于所述第五质量分数。

可选地，所述宏观表面状况下的多个所述质量等级特征和多个所述质量分数具体包括：

第七质量等级特征和第七质量分数，所述第七质量等级特征为清洗过后，得到与所述宏观表面清洁度对应的质量分数为所述第一质量分数或所述第二质量分数；

第八质量等级特征和第八质量分数，所述第八质量等级特征为清洗过后，清洗区域全部氧化为黑色，基材本色完全不可见，无金属光泽；所述第八质量分数大于所述第七质量分数；

第九质量等级特征和第九质量分数，所述第九质量等级特征为清洗过后，清洗区域大部分被氧化为棕色或蓝黑色，基材本色完全不可见，有些许金属光泽，表面可见凹坑小点、沟壑；所述第九质量分数大于所述第八质量分数；

第十质量等级特征和第十质量分数，所述第十质量等级特征为清洗过后，清洗区域出现条状分布的棕色氧化痕迹，基材本色大致可见，有金属光泽，表面可见凹坑小点；所述第十质量分数大于所述第九质量分数；

第十一质量等级特征和第十一质量分数，所述第十一质量等级特征为清洗过后，清洗区域可见基材本色，金属光泽暗淡，表面不可见或极少凹坑小点；所述第十一质量分数大于所述第十质量分数；

第十二质量等级特征和第十二质量分数，所述第十二质量等级特征为清洗过后，清洗区域为基材本色，有明显的金属光泽，表面无凹坑小点；所述第十二质量分数大于所述第十一质量分数。

可选地，所述显微表面清洁度下的多个所述质量等级特征和多个所述质量分数具体包括：

第十三质量等级特征和第十三质量分数，所述第十三质量等级特征为清洗过后，得到与所述宏观表面清洁度对应的质量分数为所述第一质量分数、所述第二质量分数或所述第三质量分数；

第十四质量等级特征和第十四质量分数，所述第十四质量等级特征为清洗过后，在200倍金相显微镜下，用白光检测清洗区域，可见明显的块状待清洗物残留；所述第十四质量分数大于所述第十三质量分数；

第十五质量等级特征和第十五质量分数，所述第十五质量等级特征为清洗过后，在200倍金相显微镜下，清洗区域内的基材表面有待清洗物残留，用白光检测不可见或极难分辨，用偏振光检测可见；所述第十五质量分数大于所述第十四质量分数；

第十六质量等级特征和第十六质量分数，所述第十六质量等级特征为清洗过后，在金相显微镜下，使用不同的光学条件检测，皆没有任何待清洗物残留；所述第十六质量分数大于所述第十五质量分数。

可选地，所述显微表面状况下的多个所述质量等级特征和多个所述质量分数具体包括：

第十七质量等级特征和第十七质量分数，所述第十七质量等级特征为清洗过后，得到与所述宏观表面状况对应的质量分数为所述第七质量分数、所述第八质量分数或所述第九质量分数，或得到与所述宏观表面清洁度对应的质量分数为所述第一质量分数或所述第二质量分数；

第十八质量等级特征和第十八质量分数，所述第十八质量等级特征为清洗过后，在50倍金相显微镜下，清洗区域内可见大片的棕色或黑色氧化区域，视野范围中的氧化区域超过60％，表面有严重的熔融状态或基材损伤，连贯且呈区域分布，以及由于脉冲激光作用而产生的凹坑小点；在500倍显微镜下，可见呈龟裂分布的微裂纹，裂纹明显，有一定的宽度；检测到熔融而产生的微小气孔；所述第十八质量分数大于所述第十七质量分数；

第十九质量等级特征和第十九质量分数，所述第十九质量等级特征为清洗过后，在50倍金相显微镜下，清洗区域内可见小片或条状的棕色或黑色氧化区域，视野范围中的氧化区域不超过60％，表面有严重的熔融状态或基材损伤，不连贯或呈条状分布，以及由于脉冲激光作用而产生的凹坑小点；在500倍显微镜下，可见微裂纹；所述第十九质量分数大于所述第十八质量分数；

第二十质量等级特征和第二十质量分数，所述第二十质量等级特征为清洗过后，在50倍金相显微镜下，清洗区域内没有明显的氧化区域，表面呈现熔融状态，以及由于脉冲激光作用而产生的凹坑小点；在500倍显微镜下，可见连贯的、较粗的河流状花纹，可见微裂纹，裂纹不明显；所述第二十质量分数大于所述第十九质量分数；

第二十一质量等级特征和第二十一质量分数，所述第二十一质量等级特征为清洗过后，在50倍金相显微镜下，清洗区域内没有明显的氧化区域，表面部分区域呈现熔融状态，没有由于脉冲激光作用而产生的凹坑小点；在500倍显微镜下，可见连贯的、较细的河流状花纹；所述第二十一质量分数大于所述第二十质量分数；

第二十二质量等级特征和第二十二质量分数，所述第二十二质量等级特征为清洗过后，在50倍金相显微镜下，清洗区域内没有明显的氧化区域，表面没有熔融状态或熔融状态不明显，没有由于脉冲激光作用而产生的凹坑小点；基材损伤痕迹不可见；在500倍显微镜下，可见间断的河流状花纹；所述第二十二质量分数大于所述第二十一质量分数。

可选地，待清洗的所述产品为不锈钢，待清洗物为所述不锈钢表面的油漆。

可选地，根据得到的所述至少两个质量分数确定所述激光清洗设备对产品进行激光清洗的清洗质量包括对所述至少两个质量分数进行求和，得到与所述清洗质量对应的综合清洗质量得分。

可选地，所述产品为汽车的电池托盘；所述激光清洗设备为汽车电池托盘激光清洗工作站；且

所述激光清洗设备包括背面清洗工作站和正面清洗工作站；所述背面清洗工作站与正面清洗工作站均包括：

放置区域，其具有用以放置待清洗电池托盘的储料区，以及用以放置清洗后电池托盘的成品区；

两个电池托盘装夹装置，间隔地设置，且每个所述电池托盘装夹装置用以装夹所述电池托盘；

托盘装取装置，其具有第一移行机构和安装于所述第一移行机构的装夹机器人，配置成：每次将所述储料区的一个所述电池托盘移动并定位到一个所述电池托盘装夹装置上，以使对应的所述电池托盘装夹装置对所述电池托盘进行装夹；以及每次将一个所述电池托盘装夹装置的清洗后的所述电池托盘移动到所述成品区；

激光清洗装置，其具有第二移行机构、安装于所述第二移行机构的清洗机器人，以及安装于所述清洗机器人的激光清洗机构，配置成：在所述托盘装取装置将所述储料区的一个所述电池托盘移动并定位到一个所述电池托盘装夹装置上或将一个所述电池托盘装夹装置的清洗后的所述电池托盘移动到所述成品区时，对另一所述电池托盘装夹装置上的所述电池托盘进行清洗。

可选地，所述背面清洗工作站的每个所述电池托盘装夹装置包括头尾架变位机和安装于所述头尾架变位机上的翻转工装机构；

所述翻转工装机构配置成对所述电池托盘进行装夹；

所述头尾架变位机带动所述翻转工装机构绕一水平轴线旋转，且与所述背面清洗工作站的所述激光清洗装置联动，以相互配合地对所述电池托盘的背面进行清洗；且在所述电池托盘背面清洗后通过带动所述翻转工装机构使所述电池托盘进行翻转，以使所述装夹机器人抓取清洗后的所述电池托盘时，使所述电池托盘的正面朝上用于所述正面清洗工作站对所述电池托盘的正面进行清洗；

所述正面清洗工作站的每个所述电池托盘装夹装置包括回转变位机和安装于所述回转变位机上的夹持工装机构；

所述夹持工装机构配置成对所述电池托盘进行装夹；

所述回转变位机配置成带动所述夹持工装机构绕一竖向轴线旋转或绕一水平轴线旋转，且与所述正面清洗工作站的所述激光清洗装置联动，以相互配合地对所述电池托盘的正面及焊缝区域进行清洗。

本发明的有益效果是：

本发明的激光清洗质量检测方法，实现了对激光清洗质量的等级检测，其中主要包含一个激光清洗质量的等级表格，激光清洗技术开发人员及现场操作人员，可依据该表格，对激光清洗后的表面进行等级检测，并综合得到一个清洗质量分数，对照清洗要求或清洗规程，技术开发人员或现场操作人员可以快速、高效的判断本次激光清洗是否满足技术指标。

进一步地，使用借助激光清洗质量的等级表格，实现了激光清洗质量检测的有源可依，所得激光清洗质量得分可用于对激光清洗的工艺开发，正交试验等方面，实现对激光清洗质量的数值化检测，为激光清洗技术开发人员及操作人员提供一种可行的激光清洗质检标准。

进一步地，技术人员在编写、实施所述激光清洗质量检测方法时，可根据不同产品的激光清洗要求，对激光清洗质量的等级表格的分数分布、宏观和微观的分数偏重等方面进行柔性的变更和调控。

根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1为本发明提供的激光清洗质量检测方法的示意性流程图；

图2为本发明提供的激光清洗后的产品的宏观表面示意图；

图3为本发明提供的激光清洗后的产品的微观表面示意图；

图4为本发明提供的汽车电池托盘激光清洗工作站的背面清洗工作站的示意图；

图5为本发明提供的汽车电池托盘激光清洗工作站的正面清洗工作站的示意图；

图6是本发明提供的电池托盘的示意性结构图。

具体实施方式

如图1至图3所示，本发明实施例提供了一种激光清洗质量检测方法。该激光清洗质量检测方法包括：

利用激光清洗设备对产品进行激光清洗。例如，待清洗的产品为不锈钢，待清洗物为不锈钢表面的油漆。即可利用激光清洗设备对不锈钢产品进行清洗，以清洗不锈钢表面的油漆。

预设激光清洗质量的等级表格，等级表格具有至少两个质检类别，且每个质检类别下具有多个质量等级特征，以及多个分别与质量等级特征对应的质量分数。

根据等级表格中的每个质检类别检测清洗后的产品，获取清洗后的产品具有的每个质检类别下的一个质量等级特征，以得到清洗后的产品在每个质检类别下应得的质量分数，从而得到与至少两个质检类别对应的至少两个质量分数。

根据得到的至少两个质量分数确定激光清洗设备对产品进行激光清洗的清洗质量。例如，对至少两个质量分数进行求和，得到与清洗质量对应的综合清洗质量得分。

本发明实施例的激光清洗质量检测方法，实现了对激光清洗质量的等级检测，其中包含一个激光清洗质量的等级表格，激光清洗技术开发人员及现场操作人员，可依据该表格，对激光清洗后的表面进行等级检测，并综合得到一个清洗质量分数，对照清洗要求或清洗规程，技术开发人员或现场操作人员可以快速、高效的判断本次激光清洗是否满足技术指标。

在本发明的一些实施例中，至少两个质检类别包括宏观表面状况、宏观表面清洁度、显微表面状况、显微表面清洁度。也就是说，激光清洗质量等级表格，将激光清洗质量分为宏观表面清洁度、宏观表面状况、显微表面清洁度、显微表面状况四个方面进行等级检测，最终综合得分，计为本次激光清洗过程的质量得分。

进一步地，激光清洗质量的等级表格对于每个质量等级特征都应包括对清洗结果形貌客观且可明确区分的文字描述，甚至清晰准确的标准等级照片。激光清洗质量的等级表格应有以下特点：对激光清洗结果的表面形貌进行客观描述，应避免出现比较性及程度性的描述文字；不同分数之间的描述相互应能明确区分，叙述应牢牢抓住激光清洗结果的形貌特点；应针对不同材料、不同待清洗物的激光清洗工艺特点，制定不同的清洗等级表格；对于清洗对象最终服役场合及重要程度的不同，宏观检测和微观检测可以有所侧重。显微表面清洁度与显微表面状况的显微检测方法可以为金相显微镜、超景深显微镜、便携式显微镜、扫描电子显微镜等可以获得清洗后表面放大图像的设备。

具体地，宏观表面清洁度下的多个质量等级特征和多个质量分数具体包括：

第一质量等级特征和第一质量分数，第一质量等级特征为清洗过后，清洗区域待清洗物无变化。例如，第一质量分数可为0分。

第二质量等级特征和第二质量分数，第二质量等级特征为清洗过后，清洗区域待清洗物未被剥离，基材表面没有露出，待清洗物表面出现明显的灼烧痕迹。如，油漆材料仅去除表层，底漆未被清除。第二质量分数大于第一质量分数。第二质量分数可为1分。

第三质量等级特征和第三质量分数，第三质量等级特征为清洗过后，清洗区域待清洗物部分剥离，基材表面零星露出，待清洗物残留，用手、毛刷等简单工具无法剥除。第三质量分数大于第二质量分数。第三质量分数可为2分。

第四质量等级特征和第四质量分数，第四质量等级特征为清洗过后，清洗区域待清洗物大部分剥离，基材表面露出，待清洗物小块残留，用手、毛刷等简单工具无法剥除。第四质量分数大于第三质量分数。第四质量分数可为3分。

第五质量等级特征和第五质量分数，第五质量等级特征为清洗过后，清洗区域待清洗物绝大部分剥离，基材表面完全露出，待清洗物以碎屑状残留，用手、毛刷等简单工具可以轻松清除，剥除后在基材表面会留下印记。第五质量分数大于第四质量分数。第五质量分数可为4分。

第六质量等级特征和第六质量分数，第六质量等级特征为清洗过后，清洗区域待清洗物被完全剥离，基材表面完全露出，待清洗物不以任何形式残留。第六质量分数大于第五质量分数。第六质量分数可为5分。

宏观表面状况下的多个质量等级特征和多个质量分数具体包括：

第七质量等级特征和第七质量分数，第七质量等级特征为清洗过后，得到与宏观表面清洁度对应的质量分数为第一质量分数或第二质量分数。第七质量分数可为0分。

第八质量等级特征和第八质量分数，第八质量等级特征为清洗过后，清洗区域全部氧化为黑色，基材本色完全不可见，无金属光泽。第八质量分数大于第七质量分数。第八质量分数可为1分。

第九质量等级特征和第九质量分数，第九质量等级特征为清洗过后，清洗区域大部分被氧化为棕色或蓝黑色，基材本色完全不可见，有些许金属光泽，表面可见凹坑小点、沟壑。第九质量分数大于第八质量分数。第九质量分数可为2分。

第十质量等级特征和第十质量分数，第十质量等级特征为清洗过后，清洗区域出现条状分布的棕色氧化痕迹，基材本色大致可见，有金属光泽，表面可见凹坑小点。第十质量分数大于第九质量分数。第十质量分数可为3分。

第十一质量等级特征和第十一质量分数，第十一质量等级特征为清洗过后，清洗区域可见基材本色，金属光泽暗淡，表面不可见或极少凹坑小点。第十一质量分数大于第十质量分数。第十一质量分数可为4分。

第十二质量等级特征和第十二质量分数，第十二质量等级特征为清洗过后，清洗区域为基材本色，有明显的金属光泽，表面无凹坑小点。第十二质量分数大于第十一质量分数。第十二质量分数可为5分。

显微表面清洁度下的多个质量等级特征和多个质量分数具体包括：

第十三质量等级特征和第十三质量分数，第十三质量等级特征为清洗过后，得到与宏观表面清洁度对应的质量分数为第一质量分数、第二质量分数或第三质量分数。第十三质量分数可为0分。

第十四质量等级特征和第十四质量分数，第十四质量等级特征为清洗过后，在200倍金相显微镜下，用白光检测清洗区域，可见明显的块状待清洗物残留。第十四质量分数大于第十三质量分数。第十四质量分数可为1分。

第十五质量等级特征和第十五质量分数，第十五质量等级特征为清洗过后，在200倍金相显微镜下，清洗区域内的基材表面有待清洗物残留，用白光检测不可见或极难分辨，用偏振光检测可见。第十五质量分数大于第十四质量分数。特别是清洗区域内的基材表面的缺陷处，如凹坑、蚀点、划痕等，有待清洗物残留。第十五质量分数可为2分。

第十六质量等级特征和第十六质量分数，第十六质量等级特征为清洗过后，在金相显微镜下，使用不同的光学条件检测，皆没有任何待清洗物残留。第十六质量分数大于第十五质量分数。第十六质量分数可为3分。

显微表面状况下的多个质量等级特征和多个质量分数具体包括：

第十七质量等级特征和第十七质量分数，第十七质量等级特征为清洗过后，得到与宏观表面状况对应的质量分数为第七质量分数、第八质量分数或第九质量分数，或得到与宏观表面清洁度对应的质量分数为第一质量分数或第二质量分数。第十七质量分数可为0分。

第十八质量等级特征和第十八质量分数，第十八质量等级特征为清洗过后，在50倍金相显微镜下，清洗区域内可见大片的棕色或黑色氧化区域，视野范围中的氧化区域超过60％，表面有严重的熔融状态或基材损伤，连贯且呈区域分布，以及由于脉冲激光作用而产生的凹坑小点。在500倍显微镜下，可见呈龟裂分布的微裂纹，裂纹明显，有一定的宽度。检测到熔融而产生的微小气孔。第十八质量分数大于第十七质量分数。第十八质量分数可为1分。

第十九质量等级特征和第十九质量分数，第十九质量等级特征为清洗过后，在50倍金相显微镜下，清洗区域内可见小片或条状的棕色或黑色氧化区域，视野范围中的氧化区域不超过60％，表面有严重的熔融状态或基材损伤，不连贯或呈条状分布，以及由于脉冲激光作用而产生的凹坑小点。在500倍显微镜下，可见微裂纹。第十九质量分数大于第十八质量分数。第十九质量分数可为2分。

第二十质量等级特征和第二十质量分数，第二十质量等级特征为清洗过后，在50倍金相显微镜下，清洗区域内没有明显的氧化区域，表面呈现熔融状态，以及由于脉冲激光作用而产生的凹坑小点。在500倍显微镜下，可见连贯的、较粗的河流状花纹，可见微裂纹，裂纹不明显。第二十质量分数大于第十九质量分数。第二十质量分数可为3分。

第二十一质量等级特征和第二十一质量分数，第二十一质量等级特征为清洗过后，在50倍金相显微镜下，清洗区域内没有明显的氧化区域，表面部分区域呈现熔融状态，没有由于脉冲激光作用而产生的凹坑小点。在500倍显微镜下，可见连贯的、较细的河流状花纹。第二十一质量分数大于第二十质量分数。第二十一质量分数可为4分。

第二十二质量等级特征和第二十二质量分数，第二十二质量等级特征为清洗过后，在50倍金相显微镜下，清洗区域内没有明显的氧化区域，表面没有熔融状态或熔融状态不明显，没有由于脉冲激光作用而产生的凹坑小点。基材损伤痕迹不可见。在500倍显微镜下，可见间断的河流状花纹。第二十二质量分数大于第二十一质量分数。第二十二质量分数可为5分。

如图2和图3所示，通过检测两张照片，对该次清洗过程打分如下，宏观表面清洁度为2分，宏观表面状况为5分，显微表面清洁度为1分，显微表面状况为4分，总计12分。

在对清洗后的产品进行质量检测时，可先检测清洗后的产品的表面，完成等级表格中的宏观表面清洁度和宏观表面状况的打分。然后利用显微镜等检测清洗后的产品的表面，完成等级表格中的微观表面清洁度和微观表面状况的打分。最后，综合得到该次激光清洗过程的质量得分。

使用激光清洗质量检测方法，实现了上百次的激光清洗质量检测，同时依据质量分数完成了一系列的激光清洗正交试验，试验结果证实应用了该方法的激光清洗正交试验，能够有效优化激光清洗工艺参数，最终所得的工艺参数能够有效提高激光清洗的质量和清洗效率。

在本发明的一些实施例中，产品为汽车的电池托盘；激光清洗设备为汽车电池托盘激光清洗工作站。如图4至图6所示，汽车电池托盘激光清洗工作站包括背面清洗工作站和正面清洗工作站。背面清洗工作站与正面清洗工作站均包括放置区域、两个电池托盘装夹装置3、托盘装取装置4和激光清洗装置5。

放置区域具有用以放置待清洗电池托盘的储料区1，以及用以放置清洗后电池托盘的成品区2，可根据实际生产环境需要，将储料区1与成品区2规划到合理的位置。

两个电池托盘装夹装置3间隔地设置，电池托盘装夹装置3用以装夹电池托盘。

托盘装取装置4具有第一移行机构41和安装于第一移行机构41的装夹机器人42，配置成：每次将储料区1的一个电池托盘移动并定位到一个电池托盘装夹装置3上，使对应的电池托盘装夹装置3对电池托盘进行装夹。以及每次将一个电池托盘装夹装置3的清洗后的电池托盘移动到成品区2。也就是说，托盘装取装置4可从储料区将待清洗的电池托盘抓取并移动到相应的电池托盘装夹装置3，电池托盘装夹装置3对电池托盘进行自动装夹。托盘装取装置4还可对电池托盘装夹装置3上的清洗完成的电池托盘抓取，在电池托盘装夹装置3松开其上的电池托盘后，后托盘装取装置4将清洗完成的电池托盘移动到成品区2。

激光清洗装置5具有第二移行机构51、安装于第二移行机构51的清洗机器人52，以及安装于清洗机器人52的激光清洗机构，配置成：在托盘装取装置4将储料区1的一个电池托盘移动并定位到一个电池托盘装夹装置3上或将一个电池托盘装夹装置3的的电池托盘移动到成品区2时，对另一电池托盘装夹装置3上的电池托盘进行清洗。也就是说，激光清洗装置5用于对电池托盘装夹装置3上的电池托盘进行清洗。其中在清洗的时候，与托盘装取装置4、两个电池托盘装夹装置3进行配合使用，用于在一个电池托盘进行清洗时，对另一个电池托盘进行装取等工作，让设备得到充分利用，有效提高了清洗效率。

本发明实施例的汽车电池托盘激光清洗工作站，通过背面清洗工作站和正面清洗工作站对电池托盘进行双工序的清洗加工，提高了生产效率。通过装夹机器人42将待清洗的电池托盘定位到电池托盘装夹装置3，然后电池托盘装夹装置3对电池托盘进行装夹，电池托盘装夹装置3与清洗机器人52相配合对电池托盘的背面或正面进行清洗，实现对电池托盘的全自动、智能化激光清洗加工，提高了清洗质量，并且通过设置两个电池托盘装夹装置3，在一个电池托盘进行清洗时，另一个电池托盘进行装夹等工作，有效的提高了清洗效率，节省了时间，提高了生产效率。

在本发明的一些实施例中，托盘装取装置4和激光清洗装置5设置于两个电池托盘装夹装置3的两侧。储料区1为一个，第一移行机构41设置于储料区1和两个电池托盘装夹装置3之间。方便装夹机器人42对电池托盘装夹及清洗机器人52对电池托盘的清洗。成品区2为两个，设置于第一移行机构41的两端外侧，分别临近一个电池托盘装夹装置3，便于将清洗后的电池托盘存放。

在本发明的一些实施例中，第一移行机构41和第二移行机构51均由高精度轨道、伺服电机及减速机组成，可分别带动装夹机器人42和清洗机器人52移动到与两个电池托盘装夹装置3对应的工位，即允许机器人在两个加工工位之间快速移动，提高了装夹机器人42和清洗机器人52加工范围，同时也保证了加工过程中的高精度和稳定性，满足电池托盘的高效清洗加工需求。清洗机器人52与装夹机器人42，刚度高，重量轻，使用、维护、调试方便，可与主控PLC或工控电脑进行通讯连接，实现对汽车电池托盘激光清洗工作站的外部控制与工作状态的监控。可通过示教器经由机器人控制柜控制装夹装夹机器人42和清洗机器人52运动。进一步地，装夹机器人42和清洗机器人52均为6轴或6轴以上机器人，重复定位精度±0.05mm，根据负载设备的质量选择不同载荷能力的机器人，选择范围：10kg至20kg。第一移行机构41和第二移行机构51可为长短两台或以上配置，导轨长3960mm至7960mm，重复定位精度±0.1mm。

在本发明的一些实施例中，背面清洗工作站的每个电池托盘装夹装置3包括头尾架变位机311和安装于头尾架变位机311上的翻转工装机构312。翻转工装机构312对电池托盘自动进行装夹，头尾架变位机311带动翻转工装机构312绕一水平轴线旋转，且与背面清洗工作站的激光清洗装置5联动，以相互配合地对电池托盘的背面及侧面进行清洗。且在电池托盘背面清洗后通过带动翻转工装机构312使电池托盘进行翻转，以使装夹机器人42抓取清洗后的电池托盘时，使电池托盘的正面朝上用于正面清洗工作站对电池托盘的正面进行清洗。头尾架变位机311负载重量范围为500kg-1000kg，重复定位精度±0.08mm，技术人员在实施、搭建清洗工作站时，可依据不同的电池托盘设计及制造要求，安装不同类型的翻转工装机构312。头尾架变位机311的控制信号集成至所属的机器人控制柜中，可作为机器人外部轴控制。

在本发明的一些实施例中，正面清洗工作站的每个电池托盘装夹装置3包括回转变位机321和安装于回转变位机321上的夹持工装机构322。夹持工装机构322配置成对电池托盘进行装夹。回转变位机321配置成带动夹持工装机构322绕一竖向轴线旋转或绕一水平轴线旋转，且与正面清洗工作站的激光清洗装置5联动，以相互配合地对电池托盘的正面及焊缝区域进行清洗。在夹持工装机构322绕一水平轴线旋转时，清洗机器人52对电池托盘的焊缝区域进行清洗。回转变位机最大装夹尺寸不小于φ3000mm，重复定位精度±20’，回转变位机根据所加工的电池托盘组件质量、大小，选取不同承载能力的回转工作台，选择范围：250kg至750kg。回转变位机321的控制信号集成至所属的机器人控制柜中，可作为机器人外部轴控制。头尾架变位机311和回转变位机321可适用于电池托盘的正面的台阶高度差。

在本发明的一些实施例中，激光清洗机构包括激光器、激光能量传输光纤和激光清洗工作头531。且激光清洗机构的激光功率：320w至700w、清洗速度为12mm/s至40mm/s，激光线光斑长度为20mm至120mm。激光器可为纳秒级高能量脉冲光纤激光器，根据不同生产节拍、产品类型选择不同功率的激光器，选择范围：200W至5000W。激光清洗机构由激光器发射激光，通过激光能量传输光纤，传输高能量纳秒脉冲激光束至激光清洗工作头531，激光清洗工作头531控制光束作用到工件上，采用合理的激光清洗工艺参数，有效防止了激光清洗对电池托盘基材的二次损伤。

在本发明的一些实施例中，激光清洗工作头531为振镜式工作头、光斑整形工作头或转镜式工作头。振镜激光工作头能保证稳定、高质量的激光输出，根据加工环境、加工要求的不同，选用不同焦距的激光清洗工作头531，选择范围：100mm至300mm。经由准直镜头的光束准直，入射到振镜反射片上，振镜通过振镜电机及振镜控制卡驱动，振镜控制光束的轨迹入射到F-Theta聚焦镜头，最终作用到工件上。光斑整形工作头，采用柱面镜或积分镜将圆形的入射光斑整形成为线光斑，工作头焦距为100mm至150mm。转镜式工作头，采用高速电机带动铜基或熔融石英材料的多边形反射棱镜完成光斑的线扫描，使用F-Theta聚焦镜完成工作平面的平场及聚焦，工作头焦距为100mm至300mm。整形光斑直接激光工作头或多面体转镜扫描工作头，可满足超高速的清洗需求。为了保证激光清洗机构的安全稳定运行，激光清洗机构还包括激光器水冷机和稳压电源。

激光清洗工作头531端部设置有吸尘器的吸嘴，吸嘴贴近工作平面，防止加工过程中有害烟尘的产生。激光清洗机构上安装有光纤悬挂系统，激光能量传输光纤安装于光纤悬挂系统。光纤环放时最小弯曲半径为150mm，光纤悬挂系统可保证在激光清洗工序运行期间，光纤不会因为弯曲半径过小和被烧毁。

在本发明的一些实施例中，背面清洗工作站与正面清洗工作站总共占地面积(长×宽×高)为：19.4m×9.3m×4m。进一步地，在汽车电池托盘激光清洗工作站周围搭建有激光防护房或安装有激光防护幕布、防护帘，防止操作人员受到激光辐射伤害，并在明显位置装有三色警示灯。以及为了保护操作人员的人身安全，在加工区域内的操作人员应佩戴激光防护眼镜，防止激光对人员的肉眼造成不可逆转的损伤。

本发明实施例的汽车电池托盘激光清洗工作站可首先利用背面清洗工作站对电池托盘的背面及侧面进行清洗，然后利用正面清洗工作站对电池托盘的正面及焊缝区域进行清洗，以完成整个电池托盘的背面和正面清洗。通过背面清洗工作站和正面清洗工作站对电池托盘进行双工序的清洗加工，提高了生产效率。在一个电池托盘进行清洗时，另一个电池托盘进行装夹等工作，双工位的加工方式有效的提高了清洗效率，节省了时间，提高了生产效率。通过装夹机器人42与清洗机器人52实现了背面清洗工作站和正面清洗工作站的全自动化加工，节省了人力。在本发明的一些实施例中，可将背面朝上的电池托盘通过人工搬运、AGV小车搬运等方式，运送至对应的储料区，电池托盘背面朝上。正面朝上的电池托盘通过人工搬运、AGV小车搬运等方式，运送至对应的储料区。即，将背面清洗工作站的成品区的正面朝上的电池托盘通过人工搬运、AGV小车搬运等方式，运送到正面清洗工作站的储料区。

本发明实施例运用机器人激光清洗技术，确保了激光清洗的高质量和生产的高效率。使用定制的工装夹具，保证了激光清洗的高精度清洗和高效率生产需求。采用合理的激光清洗工艺，有效防止了激光清洗对电池托盘基材的二次损伤，同时实现了工作站的全自动化加工。技术人员在实施、搭建汽车电池托盘激光清洗工作站时，可依据不同的电池托盘设计及制造要求，通过安装不同类型的工装。依据实际生产情况可添加除尘、吸尘设备，减少激光清洗过程中烟尘。本发明提供了一种高效、可靠、环保的自动化激光清洗系统，解决了目前电池托盘生产中所面临的难题。而且，实际上使用汽车电池托盘激光清洗工作站及清洗方法对新能源汽车电池托盘产品进行了一系列的工艺试验、节拍优化和试验件测试，最终得到的激光清洗结果满足实际所需，证明该汽车电池托盘激光清洗工作站达到电池托盘产品的生产要求。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (7)

1.一种激光清洗质量检测方法，其特征在于，包括：

利用激光清洗设备对产品进行激光清洗；

预设激光清洗质量的等级表格，所述等级表格具有至少两个质检类别，且每个所述质检类别下具有多个质量等级特征，以及多个分别与所述质量等级特征对应的质量分数；

根据所述等级表格中的每个所述质检类别检测清洗后的所述产品，获取清洗后的所述产品具有的每个所述质检类别下的一个所述质量等级特征，以得到清洗后的所述产品在每个所述质检类别下应得的质量分数，从而得到与至少两个所述质检类别对应的至少两个质量分数；

根据得到的至少两个所述质量分数确定所述激光清洗设备对产品进行激光清洗的清洗质量；

至少两个所述质检类别为宏观表面状况、宏观表面清洁度、显微表面状况、显微表面清洁度中的任意两个；

所述宏观表面清洁度下的多个所述质量等级特征和多个所述质量分数具体包括：

第一质量等级特征和第一质量分数，所述第一质量等级特征为清洗过后，清洗区域待清洗物无变化；

第二质量等级特征和第二质量分数，所述第二质量等级特征为清洗过后，清洗区域待清洗物未被剥离，基材表面没有露出，待清洗物表面出现明显的灼烧痕迹；所述第二质量分数大于所述第一质量分数；

第三质量等级特征和第三质量分数，所述第三质量等级特征为清洗过后，清洗区域待清洗物部分剥离，基材表面零星露出，待清洗物残留，用手、毛刷无法剥除；所述第三质量分数大于所述第二质量分数；

第四质量等级特征和第四质量分数，所述第四质量等级特征为清洗过后，清洗区域待清洗物大部分剥离，基材表面露出，待清洗物小块残留，用手、毛刷无法剥除；所述第四质量分数大于所述第三质量分数；

第五质量等级特征和第五质量分数，所述第五质量等级特征为清洗过后，清洗区域待清洗物绝大部分剥离，基材表面完全露出，待清洗物以碎屑状残留，用手、毛刷可以轻松清除，剥除后在基材表面会留下印记；所述第五质量分数大于所述第四质量分数；

第六质量等级特征和第六质量分数，所述第六质量等级特征为清洗过后，清洗区域待清洗物被完全剥离，基材表面完全露出，待清洗物不以任何形式残留；所述第六质量分数大于所述第五质量分数；

所述宏观表面状况下的多个所述质量等级特征和多个所述质量分数具体包括：

第七质量等级特征和第七质量分数，所述第七质量等级特征为清洗过后，得到与所述宏观表面清洁度对应的质量分数为所述第一质量分数或所述第二质量分数；

第八质量等级特征和第八质量分数，所述第八质量等级特征为清洗过后，清洗区域全部氧化为黑色，基材本色完全不可见，无金属光泽；所述第八质量分数大于所述第七质量分数；

第九质量等级特征和第九质量分数，所述第九质量等级特征为清洗过后，清洗区域大部分被氧化为棕色或蓝黑色，基材本色完全不可见，有些许金属光泽，表面可见凹坑小点、沟壑；所述第九质量分数大于所述第八质量分数；

第十质量等级特征和第十质量分数，所述第十质量等级特征为清洗过后，清洗区域出现条状分布的棕色氧化痕迹，基材本色大致可见，有金属光泽，表面可见凹坑小点；所述第十质量分数大于所述第九质量分数；

第十一质量等级特征和第十一质量分数，所述第十一质量等级特征为清洗过后，清洗区域可见基材本色，金属光泽暗淡，表面不可见或极少凹坑小点；所述第十一质量分数大于所述第十质量分数；

第十二质量等级特征和第十二质量分数，所述第十二质量等级特征为清洗过后，清洗区域为基材本色，有明显的金属光泽，表面无凹坑小点；所述第十二质量分数大于所述第十一质量分数。

2.根据权利要求1所述的激光清洗质量检测方法，其特征在于，所述显微表面清洁度下的多个所述质量等级特征和多个所述质量分数具体包括：

第十三质量等级特征和第十三质量分数，所述第十三质量等级特征为清洗过后，得到与所述宏观表面清洁度对应的质量分数为所述第一质量分数、所述第二质量分数或所述第三质量分数；

第十四质量等级特征和第十四质量分数，所述第十四质量等级特征为清洗过后，在200倍金相显微镜下，用白光检测清洗区域，可见明显的块状待清洗物残留；所述第十四质量分数大于所述第十三质量分数；

第十五质量等级特征和第十五质量分数，所述第十五质量等级特征为清洗过后，在200倍金相显微镜下，清洗区域内的基材表面有待清洗物残留，用白光检测不可见或极难分辨，用偏振光检测可见；所述第十五质量分数大于所述第十四质量分数；

第十六质量等级特征和第十六质量分数，所述第十六质量等级特征为清洗过后，在金相显微镜下，使用不同的光学条件检测，皆没有任何待清洗物残留；所述第十六质量分数大于所述第十五质量分数。

3.根据权利要求1所述的激光清洗质量检测方法，其特征在于，所述显微表面状况下的多个所述质量等级特征和多个所述质量分数具体包括：

第十七质量等级特征和第十七质量分数，所述第十七质量等级特征为清洗过后，得到与所述宏观表面状况对应的质量分数为所述第七质量分数、所述第八质量分数或所述第九质量分数，或得到与所述宏观表面清洁度对应的质量分数为所述第一质量分数或所述第二质量分数；

第十八质量等级特征和第十八质量分数，所述第十八质量等级特征为清洗过后，在50倍金相显微镜下，清洗区域内可见大片的棕色或黑色氧化区域，视野范围中的氧化区域超过60％，表面有熔融状态或基材损伤，连贯且呈区域分布，以及由于脉冲激光作用而产生的凹坑小点；在500倍显微镜下，可见呈龟裂分布的微裂纹，裂纹明显，有一定的宽度；检测到熔融而产生的微小气孔；所述第十八质量分数大于所述第十七质量分数；

第十九质量等级特征和第十九质量分数，所述第十九质量等级特征为清洗过后，在50倍金相显微镜下，清洗区域内可见小片或条状的棕色或黑色氧化区域，视野范围中的氧化区域不超过60％，表面有熔融状态或基材损伤，不连贯或呈条状分布，以及由于脉冲激光作用而产生的凹坑小点；在500倍显微镜下，可见微裂纹；所述第十九质量分数大于所述第十八质量分数；

第二十质量等级特征和第二十质量分数，所述第二十质量等级特征为清洗过后，在50倍金相显微镜下，清洗区域内没有明显的氧化区域，表面呈现熔融状态，以及由于脉冲激光作用而产生的凹坑小点；在500倍显微镜下，可见连贯的、较粗的河流状花纹，可见微裂纹，裂纹不明显；所述第二十质量分数大于所述第十九质量分数；

第二十一质量等级特征和第二十一质量分数，所述第二十一质量等级特征为清洗过后，在50倍金相显微镜下，清洗区域内没有明显的氧化区域，表面部分区域呈现熔融状态，没有由于脉冲激光作用而产生的凹坑小点；在500倍显微镜下，可见连贯的、较细的河流状花纹；所述第二十一质量分数大于所述第二十质量分数；

第二十二质量等级特征和第二十二质量分数，所述第二十二质量等级特征为清洗过后，在50倍金相显微镜下，清洗区域内没有明显的氧化区域，表面没有熔融状态或熔融状态不明显，没有由于脉冲激光作用而产生的凹坑小点；基材损伤痕迹不可见；在500倍显微镜下，可见间断的河流状花纹；所述第二十二质量分数大于所述第二十一质量分数。

4.根据权利要求1所述的激光清洗质量检测方法，其特征在于，

待清洗的所述产品为不锈钢，待清洗物为所述不锈钢表面的油漆。

5.根据权利要求1所述的激光清洗质量检测方法，其特征在于，

根据得到的所述至少两个质量分数确定所述激光清洗设备对产品进行激光清洗的清洗质量包括对所述至少两个质量分数进行求和，得到与所述清洗质量对应的综合清洗质量得分。

6.根据权利要求1所述的激光清洗质量检测方法，其特征在于，

所述产品为汽车的电池托盘；所述激光清洗设备为汽车电池托盘激光清洗工作站；且

所述激光清洗设备包括背面清洗工作站和正面清洗工作站；所述背面清洗工作站与正面清洗工作站均包括：

放置区域，其具有用以放置待清洗电池托盘的储料区，以及用以放置清洗后电池托盘的成品区；

两个电池托盘装夹装置，间隔地设置，且每个所述电池托盘装夹装置用以装夹所述电池托盘；

托盘装取装置，其具有第一移行机构和安装于所述第一移行机构的装夹机器人，配置成：每次将所述储料区的一个所述电池托盘移动并定位到一个所述电池托盘装夹装置上，以使对应的所述电池托盘装夹装置对所述电池托盘进行装夹；以及每次将一个所述电池托盘装夹装置的清洗后的所述电池托盘移动到所述成品区；

激光清洗装置，其具有第二移行机构、安装于所述第二移行机构的清洗机器人，以及安装于所述清洗机器人的激光清洗机构，配置成：在所述托盘装取装置将所述储料区的一个所述电池托盘移动并定位到一个所述电池托盘装夹装置上或将一个所述电池托盘装夹装置的清洗后的所述电池托盘移动到所述成品区时，对另一所述电池托盘装夹装置上的所述电池托盘进行清洗。

7.根据权利要求6所述的激光清洗质量检测方法，其特征在于，

所述背面清洗工作站的每个所述电池托盘装夹装置包括头尾架变位机和安装于所述头尾架变位机上的翻转工装机构；

所述翻转工装机构配置成对所述电池托盘进行装夹；

所述头尾架变位机带动所述翻转工装机构绕一水平轴线旋转，且与所述背面清洗工作站的所述激光清洗装置联动，以相互配合地对所述电池托盘的背面进行清洗；且在所述电池托盘背面清洗后通过带动所述翻转工装机构使所述电池托盘进行翻转，以使所述装夹机器人抓取清洗后的所述电池托盘时，使所述电池托盘的正面朝上用于所述正面清洗工作站对所述电池托盘的正面进行清洗；

所述正面清洗工作站的每个所述电池托盘装夹装置包括回转变位机和安装于所述回转变位机上的夹持工装机构；

所述夹持工装机构配置成对所述电池托盘进行装夹；

所述回转变位机配置成带动所述夹持工装机构绕一竖向轴线旋转或绕一水平轴线旋转，且与所述正面清洗工作站的所述激光清洗装置联动，以相互配合地对所述电池托盘的正面及焊缝区域进行清洗。

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