CN111530852B - 一种激光清洗装置及其激光清洗方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种激光清洗装置，涉及激光清洗技术领域，其技术方案要点是：包括移动清洗机以及设置于移动清洗机上的光学成像模块、信号处理与控制模块、激光清洗模块、清洗质量分析模块以及激光头调整模块，所述信号处理与控制模块分别与光学成像模块、激光清洗模块、清洗质量分析模块以及对位模块相连接，所述信号处理与控制模块控制激光清洗模块进行激光清洗的参数；所述清洗质量分析模块用于分析工件各个清洗部位的清洗质量；所述信号处理与控制模块控制激光头调整模块对激光清洗模块的激光头的位置进行调整。本发明能够识别工件锈蚀情况，以根据锈蚀情况确定各个位置的清洗程度，以便于彻底清洗，具有提高清洗效果的优点。

Description

一种激光清洗装置及其激光清洗方法

技术领域

本发明涉及激光清洗技术领域，更具体地说，它涉及一种激光清洗装置及其激光清洗方法。

背景技术

激光清洗是清除建筑物、文物以及金属锈蚀表面的新手段，其特点在于污染小、对于被清除物体的本体损伤小，应用范围广，使用灵活。高大建筑物或高大金属构件的清洗很困难，并且工件结构复杂，往往需要利用激光清洗机进行往复多次清洗。但是工件上的锈蚀范围以及深度大小因工况环境因素的影响可能大小不一致，若简单往复的多次清洗，可能导致某些在首次清洗后即清洁的部分造成了损坏，而对于锈蚀程度较深的地方，却清洗不够彻底，导致清洗不够均匀，影响了清洁效果。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种激光清洗装置，能够识别工件锈蚀情况，以根据锈蚀情况确定各个位置的清洗程度，以便于彻底清洗，具有提高清洗效果的优点。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种激光清洗装置，包括移动清洗机以及设置于移动清洗机上的光学成像模块、信号处理与控制模块、激光清洗模块、清洗质量分析模块以及激光头调整模块，所述信号处理与控制模块分别与光学成像模块、激光清洗模块、清洗质量分析模块以及对位模块相连接，所述激光头调整模块设置于激光清洗模块上，并用于控制激光清洗模块的激光头的位置调整，其中：

所述光学成像模块用于获取工件清洗部位的图像信息，并将图像信息发送至信号处理与控制模块上；

所述信号处理与控制模块用于根据图像信息确定清洗参数，并控制激光清洗模块发出清洗激光进行清洗；

所述清洗质量分析模块用于根据光学成像模块实时反馈的图像信息分析工件各个清洗部位的清洗质量，并反馈至信号处理与控制模块；

所述信号处理与控制模块还用于根据清洗质量分析模块反馈数据控制激光头调整模块对激光清洗模块的激光头的位置进行调整，以对重度污染区域往复多次清洗，轻度污染区域清洗整洁后则关停对该处的激光清洗。

进一步设置：所述激光清洗模块上设置有多个激光清洗头，多个所述激光清洗头上均设置有激光头调整模块，且各个所述激光清洗头的清洗参数由信号处理与控制模块分别一一对应进行设置。

进一步设置：所述激光头调整模块包括转动设置于移动清洗机上的安装座、与安装座连接的转向电机、安装于安装座上的摆动座以及与摆动座连接的摆动电机，所述转向电机安装于移动清洗机上，所述摆动电机安装于安装座上，且所述转向电机与摆动电机的转动轴向相互垂直设置。

进一步设置：所述移动清洗机上设置有用于驱动移动清洗机移动的移动模块，所述移动模块与所述信号处理与控制模块连接。

进一步设置：所述移动清洗机上还设有用于获取工件及工件表面带清洗物光谱信息的光谱仪，所述光谱仪与所述光学成像模块连接，所述信息处理与控制模块接收光谱仪的光谱信息确定激光清洗的激光功率密度不小于待清洗物的清洗阈值，并且小于工件的损伤阈值。

进一步设置：所述移动清洗机上设置有用于驱动所述光学成像模块与光谱仪绕工件移动的位移模块，且所述位移模块的启用优先于所述激光头调整模块。

进一步设置：所述位移模块包括安装于移动清洗机上的移动轨以及滑动于移动轨上的移动块，所述光学成像模块与光谱仪分别安装于移动块的两侧。

进一步设置：所述光学成像模块包括照相机。

进一步设置：所述清洗质量分析模块设置为具有图片分析比对功能的计算机。

通过采用上述技术方案，本发明相对现有技术相比，具有以下优点：

1、通过光学成像模块与清洗质量分析模块的配合，方便确定工件各个清洗部位的污渍程度，从而由信号处理与控制模块调整激光清洗参数，以根据锈蚀情况确定各个位置的清洗程度，以便于彻底清洗，具有提高清洗效果的优点；

2、通过多个激光清洗头的配合，便于根据清洗需求同时打开多个激光清洗头，且各个激光清洗头的发射功率根据对应的清洗部位进行调整，方便高效并彻底清洗工件，具有提高清洗效果的优点；

3、通过设置的光谱仪，能够获取工件外表污渍的光谱信息，以便于结合光学成像模块进一步准确确定工件的清洗部位以及清洗部位的污渍情况，从而便于针对性确定清洗参数，方便高效并彻底清洗工件，具有提高清洗效果的优点。

本发明的第二目的在于提供一种激光清洗方法，能够...具有...的效果。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种激光清洗方法，其特征在于，使用如权利要求1至9所述的激光清洗装置，操作步骤如下：

S1、控制移动清洗机移动至待清洗工件上，移动过程中由信号处理与控制模块根据光谱仪进行对位；

S2、由光学成像模块获取工件图像信息并反馈至信号处理与控制模块上，由信号处理与控制模块根据图像信息确定清洗部位并结合光谱仪调整激光头与工件之间的间距，将激光头对位于工件待清洗的部位处；

S3、启动激光清洗模块对工件进行清洗，清洗过程中由位移模块带动光学成像模块与光谱仪绕工件清洗路径移动；

S4、清洗质量分析模块根据光学成像模块实时反馈的图像信息分析工件各个清洗部位的清洗质量，并反馈至信号处理与控制模块，由信号处理与控制模块控制激光头调整模块调整激光头的对位位置，并控制移动清洗机移动，保证激光头的准确对位；

S5、在清洗质量分析模块分析工件清洗完成后，信号处理与控制模块关闭激光清洗模块、光学成像模块以及激光头调整模块，结束激光清洗作业。

通过采用上述技术方案，本发明相对现有技术相比，具有以下优点：

通过光学成像模块与清洗质量分析模块的配合，识别工件锈蚀情况，能够根据工件实时的清洗效果，确定重复清洗时的参数，以根据锈蚀情况确定各个位置的清洗程度，且清洗过程中激光清洗参数自适应进行调整，以便于高效清洗，具有提高清洗效果的优点；

附图说明

图1为激光清洗装置的结构示意图；

图2为信号处理与控制模块与各个模块的连接关系示意图；

图3为激光头调整模块的结构示意图。

图中：1、移动清洗机；2、光学成像模块；3、信号处理与控制模块；4、激光清洗模块；41、激光头；5、清洗质量分析模块；6、激光头调整模块；61、安装座；62、转向电机；63、摆动座；64、摆动电机；7、移动模块；8、光谱仪；9、位移模块；91、移动轨；92、移动块；10、工件。

具体实施方式

参照图1至图3对激光清洗装置做进一步说明。

实施例一：

一种激光清洗装置，如图1和图2所示，包括移动清洗机1以及设置于移动清洗机1上的光学成像模块2、信号处理与控制模块3、激光清洗模块4、清洗质量分析模块5以及激光头调整模块6，信号处理与控制模块3分别与光学成像模块2、激光清洗模块4、清洗质量分析模块5以及对位模块相连接，由信号处理与控制模块3智能化控制，提高设备自动化效果，提高清洗使用效率。

如图1所示，移动清洗机1上设置有用于驱动移动清洗机1移动的移动模块7，移动模块7与信号处理与控制模块3连接，以便于通过信号处理与控制模块3操作移动模块7带动移动清洗机1进行移动，从而根据工件10清洗需求调整移动清洗机1的位置。具体的，移动模块7包括设置于移动清洗机1底部的滚轮以及与滚轮连接并用于带动滚轮转动的驱动马达，驱动马达与信号处理与控制模块3电连接，以便于通过控制驱动马达的启闭，即可带动滚轮进行滚停，方便驱动移动清洗机1的位置。

如图2所示，光学成像模块2用于获取工件10清洗部位的图像信息，并将图像信息发送至信号处理与控制模块3上。具体的，光学成像模块2包括照相机以及与照相机连接并用于将照片进行成像的图片处理系统，以便于高清获取工件10的图像信息。信号处理与控制模块3设置为PLC控制器，用于根据图像信息确定清洗参数，并控制激光清洗模块4发出清洗激光进行清洗，从而便于根据工件10污染程度控制对应的激光清洗参数，提高清洗效率与效果。

如图1和图2所示，进一步的，在移动清洗机1上还设有用于获取工件10及工件10表面带清洗物光谱信息的光谱仪8，光谱仪8与光学成像模块2连接，以将获取的光谱信息反馈至光学成像模块2中，从而共同输送至信息处理与控制模块中，由信息处理与控制模块接收光谱仪8的光谱信息确定激光清洗的激光功率密度不小于待清洗物的清洗阈值，并且小于工件10的损伤阈值，以便于根据工件10清洗程度输出对应的激光功率进行清洗，提高清洗效率与清洗效果。

如图1所示，移动清洗机1上设置有用于驱动光学成像模块2与光谱仪8绕工件10移动的位移模块9，以便于带动光学成像模块2与光谱仪8对工件10进行实时记录清洗状况，从而由信号处理与控制模块3对应进行实时调整激光清洗参数，提高对工件10的清洗效率与清洗效果。其中，位移模块9的启用优先于激光头调整模块6，使其先进行工件10污染程度分析后再调整激光头41清洗位置，从而准确对工件10待清洗部位进行清洗。具体的，位移模块9包括安装于移动清洗机1上的气动直线导轨以及由气动直线导轨推动的移动块92，光学成像模块2与光谱仪8分别安装于移动块92的两侧，气动直线导轨受控于信号处理与控制模块3，方便自动化控制位移模块9驱动，提高使用便捷性。

如图1和图2所示，清洗质量分析模块5设置为具有图片分析比对功能的计算机，清洗质量分析模块5接收信号处理与控制模块3的信息，并用于根据光学成像模块2实时反馈的图像信息分析工件10各个清洗部位的清洗质量，再反馈至信号处理与控制模块3，信号处理与控制模块3根据清洗质量分析模块5反馈数据确定激光清洗参数并控制激光头调整模块6对激光清洗模块4的激光头41的位置进行调整，以对重度污染区域往复多次清洗，轻度污染区域清洗整洁后则关停对该处的激光清洗，实现以根据锈蚀情况确定各个位置的清洗程度，以便于彻底清洗，具有提高清洗效果的优点。

如图1所示，激光清洗模块4上设置有多个激光清洗头，多个激光清洗头上均设置有激光头调整模块6，且各个激光清洗头的清洗参数由信号处理与控制模块3分别一一对应进行设置，以便于根据工件10清洗需求开启多个激光清洗头同步清洗，且各个激光清洗头的清洗参数可根据对位的工件10位置对应进行确定，以提高清洗效率与清洗效果。

如图1和图3所示，具体的，激光头调整模块6包括转动设置于移动清洗机1上的安装座61、与安装座61连接的转向电机62、安装于安装座61上的摆动座63以及与摆动座63连接的摆动电机64，转向电机62安装于移动清洗机1上，摆动电机64安装于安装座61上，且转向电机62与摆动电机64的转动轴向相互垂直设置。通过转向电机62与摆动电机64的配合，能够带动激光头41进行多角度转动，从而便于对位于清洗工件10上。

工作原理：清洗时，通过控制移动模块7带动移动清洗机1移动至待清洗工件10处，并使得各个激光清洗头对位于清洗工件10上。随后，由位移模块9带动光学成像模块2与光谱仪8移动，从而确定对待清洗工件10表面的待清洗区域以及污染情况信息，并将信息反馈至信号处理与控制模块3上，由清洗质量分析模块5分析后得出待清洗物的区域信息，并根据图像本身分析与光谱信息分析得出工件10表面的污物情况。接着清洗质量分析模块5反馈至信号处理与控制模块3中，由信号处理与控制模块3控制各个激光头41对位于各个待清洗区域，并根据污染程度确定不同的清洗参数，清洗参数包括清洗频率与功率，清洗力度等参数。接着由激光清洗模块4的激光清洗头对工件10进行清洗，且清洗的过程中光学成像模块2与光谱仪8实时记录清洗图像与光谱信息，以反馈至信号处理与控制模块3中实时调整激光清洗参数。同时，激光清洗头利用激光头调整模块6能够实时调整清洗角度，并根据清洗程度由信号处理与控制模块3控制其启闭，提高清洗效率与清洗效果。通过上述方案，本发明能够识别工件10锈蚀情况，以根据锈蚀情况确定各个位置的清洗程度，以便于彻底清洗，具有提高清洗效果的优点。

实施例二：

本实施例在于利用实施例一中的激光清洗装置提供一种激光清洗方法，操作步骤如下：

S1、控制移动清洗机1移动至待清洗工件10上，移动过程中由信号处理与控制模块3根据光谱仪8进行对位；

S2、由光学成像模块2获取工件10图像信息并反馈至信号处理与控制模块3上，由信号处理与控制模块3根据图像信息确定清洗部位并结合光谱仪8调整激光头41与工件10之间的间距，将激光头41对位于工件10待清洗的部位处；

S3、启动激光清洗模块4对工件10进行清洗，清洗过程中由位移模块9带动光学成像模块2与光谱仪8绕工件10清洗路径移动；

S4、清洗质量分析模块5根据光学成像模块2实时反馈的图像信息分析工件10各个清洗部位的清洗质量，并反馈至信号处理与控制模块3，由信号处理与控制模块3控制激光头调整模块6调整激光头41的对位位置，并控制移动清洗机1移动，保证激光头41的准确对位；

S5、在清洗质量分析模块5分析工件10清洗完成后，信号处理与控制模块3关闭激光清洗模块4、光学成像模块2以及激光头调整模块6，结束激光清洗作业。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种激光清洗装置，其特征在于，包括移动清洗机(1)以及设置于移动清洗机(1)上的光学成像模块(2)、信号处理与控制模块(3)、激光清洗模块(4)、清洗质量分析模块(5)以及激光头调整模块(6)，所述信号处理与控制模块(3)分别与光学成像模块(2)、激光清洗模块(4)、清洗质量分析模块(5)以及激光头调整模块(6)相连接，所述激光头调整模块(6)设置于激光清洗模块(4)上，并用于控制激光清洗模块(4)的激光头(41)的位置调整，其中：

所述光学成像模块(2)用于获取工件(10)清洗部位的图像信息，并将图像信息发送至信号处理与控制模块(3)上；

所述信号处理与控制模块(3)用于根据图像信息确定清洗参数，并控制激光清洗模块(4)发出清洗激光进行清洗；

所述清洗质量分析模块(5)用于根据光学成像模块(2)实时反馈的图像信息分析工件(10)各个清洗部位的清洗质量，并反馈至信号处理与控制模块(3)；

所述移动清洗机(1)上还设有用于获取工件(10)及工件(10)表面待清洗物光谱信息的光谱仪(8)，所述光谱仪(8)与所述光学成像模块(2)连接，所述信号处理与控制模块(3)接收光谱仪(8)的光谱信息确定激光清洗的激光功率密度不小于待清洗物的清洗阈值，并且小于工件(10)的损伤阈值；所述移动清洗机(1)上设置有用于驱动所述光学成像模块(2)与光谱仪(8)绕工件(10)移动的位移模块(9)，且所述位移模块(9)的启用优先于所述激光头调整模块(6)；

所述信号处理与控制模块(3)还用于根据清洗质量分析模块(5)反馈数据控制激光头调整模块(6)对激光清洗模块(4)的激光头(41)的位置进行调整，以对重度污染区域往复多次清洗，轻度污染区域清洗整洁后则关停对该处的激光清洗，所述激光清洗模块(4)上设置有多个激光清洗头，多个所述激光清洗头上均设置有激光头调整模块(6)，且各个所述激光清洗头的清洗参数由信号处理与控制模块(3)分别一一对应进行设置。

2.根据权利要求1所述的一种激光清洗装置，其特征在于，所述激光头调整模块(6)包括转动设置于移动清洗机(1)上的安装座(61)、与安装座(61)连接的转向电机(62)、安装于安装座(61)上的摆动座(63)以及与摆动座(63)连接的摆动电机(64)，所述转向电机(62)安装于移动清洗机(1)上，所述摆动电机(64)安装于安装座(61)上，且所述转向电机(62)与摆动电机(64)的转动轴向相互垂直设置。

3.根据权利要求 1所述的一种激光清洗装置，其特征在于，所述移动清洗机(1)上设置有用于驱动移动清洗机(1)移动的移动模块(7)，所述移动模块(7)与所述信号处理与控制模块(3)连接。

4.根据权利要求1所述的一种激光清洗装置，其特征在于，所述位移模块(9)包括安装于移动清洗机(1)上的气动直线导轨以及由气动直线导轨推动的移动块(92)，所述光学成像模块(2)与光谱仪(8)分别安装于移动块(92)的两侧。

5.根据权利要求1所述的一种激光清洗装置，其特征在于，所述光学成像模块(2)包括照相机以及用于将照片进行成像分析的图片处理系统。

6.根据权利要求1所述的一种激光清洗装置，其特征在于，所述清洗质量分析模块(5)设置为具有图片分析比对功能的计算机。

7.一种激光清洗方法，其特征在于，使用如权利要求1至6任意一项所述的激光清洗装置，操作步骤如下：

S1、控制移动清洗机(1)移动至待清洗工件(10)上，移动过程中由信号处理与控制模块(3)根据光谱仪(8)进行对位；

S2、由光学成像模块(2)获取工件(10)图像信息并反馈至信号处理与控制模块(3)上，由信号处理与控制模块(3)根据图像信息确定清洗部位并结合光谱仪(8)调整激光头(41)与工件(10)之间的间距，将激光头(41)对位于工件(10)待清洗的部位处；

S3、启动激光清洗模块(4)对工件(10)进行清洗，清洗过程中由位移模块(9)带动光学成像模块(2)与光谱仪(8)绕工件(10)清洗路径移动；

S4、清洗质量分析模块(5)根据光学成像模块(2)实时反馈的图像信息分析工件(10)各个清洗部位的清洗质量，并反馈至信号处理与控制模块(3)，由信号处理与控制模块(3)控制激光头调整模块(6)调整激光头(41)的对位位置，并控制移动清洗机(1)移动，保证激光头(41)的准确对位；

S5、在清洗质量分析模块(5)分析工件(10)清洗完成后，信号处理与控制模块(3)关闭激光清洗模块(4)、光学成像模块(2)以及激光头调整模块(6)，结束激光清洗作业。

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