CN111530853A - 一种防护基材被烧熔的激光清洗系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防护基材被烧熔的激光清洗系统，涉及激光清洗技术领域，其技术方案要点是：包括控制模块以及均与控制模块连接的激光清洗模块、温度调节模块、温度探测模块与基材熔点数据中心，所述激光清洗模块用于聚焦激光并清洗基材，所述温度探测模块用于探测基材清洗点的温度并反馈至控制模块上，所述基材熔点数据中心用于记录各个基材的熔点值，所述控制模块用于根据反馈的清洗温度与基材熔点值对比并发出控制信号，所述温度调节模块接受控制信号并用于调节激光清洗模块的激光发射温度。本发明能够根据基材熔点值调整激光温度，保护基材在清洗时不被烧熔，具有提高清洗效果的优点。

Description

一种防护基材被烧熔的激光清洗系统及方法

技术领域

本发明涉及激光清洗技术领域，更具体地说，它涉及一种防护基材被烧熔的激光清洗系统及方法。

背景技术

金属板材表面经常会出现锈斑、腐蚀、油渍等污染物斑点，现有技术中对金属清洗的方式有多种，基本上是采用化学药剂和机械方法进行清洗，随着人们环保和安全意识的日益加强，我国对工业环境保护的要求也越来越高，在达到环保要求的情况下，工业生产清洗中可以使用的化学药品种类越来越少。

因此，现有技术中设计了激光清洗的方式，激光清洗具有无研磨、非接触、无热效应和适用于各种材质的物体等清洗特点，被认为是最可靠、最有效的解决办法。同时，激光清洗可以解决采用传统清洗方式无法解决的问题。现有技术中激光清洗通常直接对着工件发射激光，以利用激光对工件上的污渍进行清洗。但是各个工件的基材都具有熔点值，若激光清洗温度过高，可能导致工件被烧熔，对工件造成损坏，影响清洗效果。

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防护基材被烧熔的激光清洗系统，能够根据基材熔点值调整激光温度，保护基材在清洗时不被烧熔，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：

一种防护基材被烧熔的激光清洗系统，包括控制模块以及均与控制模块连接的激光清洗模块、温度调节模块、温度探测模块与基材熔点数据中心，所述激光清洗模块用于聚焦激光并清洗基材，所述温度探测模块用于探测基材清洗点的温度并反馈至控制模块上，所述基材熔点数据中心用于记录各个基材的熔点值，所述控制模块用于根据反馈的清洗温度与基材熔点值对比并发出控制信号，所述温度调节模块接受控制信号并用于调节激光清洗模块的激光发射温度。

进一步设置：所述激光清洗模块包括安装架、设置于安装架上的激光头以及用于带动激光头向靠近基材或远离基材方向移动的移动机构，所述激光头用于向清洗点发射激光，所述移动机构与控制模块连接，所述控制模块根据温度探测模块反馈温度控制移动机构带动激光头的移动行程值。

进一步设置：所述移动机构包括滑动于安装架上的滑动座以及用于推动滑动座移动的推动气缸，所述激光头安装于滑动座上，所述滑动座上设置有位移传感器，所述位移传感器与控制模块连接，所述控制模块根据基材熔点数据中心确定的基材熔点值设置行程值范围，所述位移传感器反馈滑动座滑动行程并反馈至控制模块上，由所述控制模块控制推动气缸的推动行程值，且推动行程值位于行程值范围内。

进一步设置：所述推动气缸的进气端上设置有用于精准控制进气量的比例阀。

进一步设置：所述温度调节模块包括用于调节激光发射功率的调节器以及用于降低激光清洗模块的温度的冷却模块，所述调节器以及冷却模块均与激光清洗模块连接，并均受控于控制模块上。

进一步设置：所述冷却模块包括设置于激光清洗模块内的水冷管、与水冷管进水端连接的冷水机以及与水冷管出水端连接的回水管。

进一步设置：所述温度探测模块包括红外热成像仪、与红外热成像仪连接的数据传输器以及设置于控制模块上的数据接收器，所述数据接收器与数据传输器连接并用于接收数据传输器反馈的数据。

进一步设置：还包括一用于给基材冷却的冷却保护装置，所述冷却保护装置位于激光清洗装置的一侧，且所述冷却保护装置与控制模块连接。

进一步设置：所述冷却保护装置包括冷却箱、填充于冷却箱内的冷却气体以及用于将冷却气体喷至基材表面上的气体喷头，所述气体喷头通过气管与冷却箱连接。

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、通过基材熔点数据中心确定基材的熔点值，由控制模块输出对应的激光功率对工件进行清洗，防止激光清洗温度超过熔点值，以对基材的清洗提供保护，具有提高清洗效果的优点；

2、通过温度探测模块实时探测基材清洗时的温度值，并将该温度值反馈至控制模块内，若探测的温度超过基材熔点值，则由温度调节模块调整激光发射温度，实现调整激光清洗温度的效果，避免基材被烧熔，具有提高清洗效果的优点；

3、通过移动机构带动激光头移动，能够调整激光头与基材之间的间距，从而调整基材清洗点的清洗温度，避免基材被烧熔；

4、通过设置的冷却保护装置，能够给清洗完的基材进行冷却并提供冷却保护气体，防止氧化，以对基材提供保护，便于彻底清洗基材，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防护基材被烧熔的激光清洗方法，根据基材熔点值调整激光温度，保护基材在清洗时不被烧熔，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：

一种防护基材被烧熔的激光清洗方法，利用前述所述的激光清洗系统，包括如下步骤：

S1、将基材对位于激光清洗模块上，并将基材信息录入控制模块内，由控制模块比对基材熔点数据中心确定基材熔点值；

S2、启动激光清洗模块对基材进行清洗，通过温度探测模块检测基材清洗点处的温度值，并将其实时反馈至控制模块上；

S3、控制模块根据反馈的清洗点温度值与确定的基材熔点值比较，并发出控制信号控制温度调节模块调整激光清洗模块的温度，以防止清洗点温度值超过基材熔点值。

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：

通过确定基材的熔点值，使得熔点值与基材清洗过程中清洗点的温度值进行比较，从而便于利用温度调节模块调整激光发射温度，防止基材清洗点的温度超过基材熔点，保护基材不被烧熔，具有提高清洗效果的优点。

附图说明

图1为防护基材被烧熔的激光清洗系统的原理示意图；

图2为激光清洗模块的结构示意图；

图3为温度探测模块与温度调节模块连接于激光清洗模块上的连接关系示意图。

图中：1、控制模块；2、激光清洗模块；21、安装架；22、激光头；23、移动机构；231、滑动座；232、推动气缸；233、位移传感器；234、比例阀；3、温度调节模块；31、调节器；32、冷却模块；321、水冷管；322、冷水机；323、回水管；324、换热器；4、温度探测模块；41、红外热成像仪；42、数据传输器；43、数据接收器；5、基材熔点数据中心；6、冷却保护装置；61、冷却箱；62、冷却气体；63、气体喷头。

具体实施方式

参照图1至图3对防护基材被烧熔的激光清洗系统做进一步说明。

一种防护基材被烧熔的激光清洗系统，如图1所示，包括控制模块1以及与控制模块1连接的激光清洗模块2、温度调节模块3、温度探测模块4、冷却保护装置6以及基材熔点数据中心5，利用温度探测模块4探测激光清洗点的温度，反馈至控制模块1中，由控制模块1将温度探测模块4探测到的温度与清洗基材的熔点值进行比较，并根据比较结果发出控制信号给温度调节模块3，由温度调节模块3调整激光清洗模块2的激光发射温度，确保其温度低于基材熔点值，且冷却保护装置6给基材进一步提供保护降温，从而在保证清洗效果的同时，避免基材被烧熔。

如图1所示，基材熔点数据中心5设置为记录有各种基材熔点数据的计算机，且计算机中具有存储硬盘，如若有新增基材，能够通过操作并根据网络检索得知新增基材的熔点值，从而记录在存储硬盘中，确保之后能够直接查询。控制模块1设置为PLC控制器，使用时，先操作基材熔点数据中心5查询待清洗的基材的熔点数值，并将数值发送至控制模块1内，便于控制模块1发出对应的控制信号，从而提高清洗效果，防止基材被烧熔。

如图1和图3所示，温度探测模块4包括红外热成像仪41、与红外热成像仪41连接的数据传输器42以及设置于控制模块1上的数据接收器43，其中，红外热成像仪41设置于激光清洗模块2上，并能跟随激光清洗模块2的激光清洗发射点的带动而移动，从而准确的实时对位于激光清洗点处，以便于对激光清洗点的温度进行探测成像。数据传输器42用于将红外热成像仪41测试的数据信号发出，数据接收器43与数据传输器42连接并用于接收数据传输器42反馈的数据，具体的，数据接收器43与数据传输器42通过无线网络信号传输，以方便控制模块1实时接收激光清洗点清洗时的温度值，从而便于根据基材熔点值进行及时调整。

如图1和图2所示，激光清洗模块2包括安装架21、设置于安装架21上的激光头22以及用于带动激光头22向靠近基材或远离基材方向移动的移动机构23，激光头22连接有激光发射器，激光发射器通过偏振镜将激光连接至激光头22处发出，且偏振镜折射至激光头22的激光的延伸方向与移动机构23的驱动方向一致，以保证激光头22在移动过程中能够接收激光并发出对基材进行清洗。其中移动机构23与控制模块1连接，由控制模块1根据温度探测模块4反馈温度控制移动机构23带动激光头22的移动行程值，从而调整激光头22与基材之间的间距，使得激光发射点与基材的清洗点之间的距离根据温度变化而适当进行调整，进一步避免基材被熔断。

如图1和图3所示，温度调节模块3包括用于调节激光发射功率的调节器31以及用于降低激光清洗模块2的温度的冷却模块32，其中，调节器31以及冷却模块32均与激光清洗模块2连接，冷却模块32设置于激光头22上，以便于给激光头22进行降温，调整激光发射温度，结合调节器31调整激光发射功率，降低整体激光发射温度，从而避免基材被熔断。调节器31以及冷却模块32均受控于控制模块1上，由控制模块1根据基材熔点值与温度探测模块4探测温度比较后发出的控制信号，来使得调节器31与冷却模块32配合，将激光发射温度调节至合理的温度范围内，以保证清洗效果的同时，避免基材被熔断。

如图1和图3所示，冷却模块32包括设置于激光清洗模块2的激光头22内的水冷管321、与水冷管321进水端连接的冷水机322以及与水冷管321出水端连接的回水管323，由冷水机322将水冷却后输送至水冷管321内，从而利用水冷管321进行冷却，便于调节激光头22温度并给激光发射温度进行降温。其中，回水管323上设置有换热器324，且回水管323远离水冷管321的一端连接至冷水机322上，从而使得回水管323内的水经过换热器324换热冷却后，循环送回冷水机322内进行冷却，形成循环回路，方便冷却水的持续使用。

如图1和图2所示，冷却保护装置6包括冷却箱61、填充于冷却箱61内的冷却气体62以及用于将冷却气体62喷至基材表面上的气体喷头63，其中，气体喷头63通过气管与冷却箱61连接，冷却箱61通过制冷系统给冷却箱61内的气体进行冷却，以便于通过气体喷头63将冷却气体62喷至基材上进行降温冷却，保护基材。具体的，气体采用氩气或者氮气，冷却气体62的气压为0.3-0.6MPa，使得冷却气体62可以对基材已清洗区域进行气体保护，防止基材已清洗区域与氧气发生反应生成新的氧化物，同时可以加快已清洗区域冷却，保护基材不被二次经过的激光烧熔。

如图1和图2所示，激光头22的移动过程中，由移动机构23驱动，具体的，移动机构23包括滑动于安装架21上的滑动座231以及用于推动滑动座231移动的推动气缸232，其中，激光头22安装于滑动座231上，在滑动座231上设置有位移传感器233，位移传感器233与控制模块1连接，控制模块1根据基材熔点数据中心5确定的基材熔点值设置行程值范围，位移传感器233反馈滑动座231滑动行程并反馈至控制模块1上，由控制模块1控制推动气缸232的推动行程值，且推动行程值位于行程值范围内，以便于调整激光清洗点清洗时的温度，防止基材被烧熔。进一步的，推动气缸232的进气端上设置有用于精准控制进气量的比例阀234，以提高控制激光头22行程推动的精准性。

工作原理：使用时，将激光头22对位于基材处，并将基材的具体熔点值在基材熔点数据中心5中搜索确定，从而将基材的熔点值反馈至控制模块1中记录。控制模块1根据基材熔点值初步确定激光发射功率，从而启动激光清洗模块2对基材进行激光清洗，清洗过程中，由温度探测模块4实时探测基材激光清洗点的温度，并将温度反馈至控制模块1上。控制模块1根据接收的探测温度与基材熔点值进行比较，若低于基材熔点值，则保持当前清洗参数；若高于基材熔点值，则发出控制信号给温度调节模块3以及移动机构23，通过调整激光发射功率、激光头22与基材之间的间距以及对激光头22进行降温冷却，使得基材上的激光清洗点的温度得以调整，且调整后的温度符合基材不被熔点的情况，能够全面调节激光清洗温度，确保调节精度，提高清洗效果的同时，避免基材被烧熔。且清洗过程中，冷却保护装置6给基材已清洗的部分喷射冷却气体62，保护基材不被二次氧化，同时冷却基材已清洗的部分，保护基材不被烧熔。通过上述方案，本发明能够根据基材熔点值调整激光温度，保护基材在清洗时不被烧熔，具有提高清洗效果的优点。

实施例二，本实施例与实施例一的区别在于提供一种防护基材被烧熔的激光清洗方法，利用实施例一中提到的激光清洗系统，包括如下步骤：

S1、将基材对位于激光清洗模块2上，并将基材信息录入控制模块1内，由控制模块1比对基材熔点数据中心5确定基材熔点值；

S2、启动激光清洗模块2对基材进行清洗，通过温度探测模块4检测基材清洗点处的温度值，并将其实时反馈至控制模块1上；

S3、控制模块1根据反馈的清洗点温度值与确定的基材熔点值比较，并发出控制信号控制温度调节模块3调整激光清洗模块2的温度，以防止清洗点温度值超过基材熔点值。

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 (10)

1.一种防护基材被烧熔的激光清洗系统，其特征在于，包括控制模块(1)以及均与控制模块(1)连接的激光清洗模块(2)、温度调节模块(3)、温度探测模块(4)与基材熔点数据中心(5)，所述激光清洗模块(2)用于聚焦激光并清洗基材，所述温度探测模块(4)用于探测基材清洗点的温度并反馈至控制模块(1)上，所述基材熔点数据中心(5)用于记录各个基材的熔点值，所述控制模块(1)用于根据反馈的清洗温度与基材熔点值对比并发出控制信号，所述温度调节模块(3)接受控制信号并用于调节激光清洗模块(2)的激光发射温度。

2.根据权利要求1所述的一种防护基材被烧熔的激光清洗系统，其特征在于，所述激光清洗模块(2)包括安装架(21)、设置于安装架(21)上的激光头(22)以及用于带动激光头(22)向靠近基材或远离基材方向移动的移动机构(23)，所述激光头(22)用于向清洗点发射激光，所述移动机构(23)与控制模块(1)连接，所述控制模块(1)根据温度探测模块(4)反馈温度控制移动机构(23)带动激光头(22)的移动行程值。

3.根据权利要求2所述的一种防护基材被烧熔的激光清洗系统，其特征在于，所述移动机构(23)包括滑动于安装架(21)上的滑动座(231)以及用于推动滑动座(231)移动的推动气缸(232)，所述激光头(22)安装于滑动座(231)上，所述滑动座(231)上设置有位移传感器(233)，所述位移传感器(233)与控制模块(1)连接，所述控制模块(1)根据基材熔点数据中心(5)确定的基材熔点值设置行程值范围，所述位移传感器(233)反馈滑动座(231)滑动行程并反馈至控制模块(1)上，由所述控制模块(1)控制推动气缸(232)的推动行程值，且推动行程值位于行程值范围内。

4.根据权利要求3所述的一种防护基材被烧熔的激光清洗系统，其特征在于，所述推动气缸(232)的进气端上设置有用于精准控制进气量的比例阀(234)。

5.根据权利要求1所述的一种防护基材被烧熔的激光清洗系统，其特征在于，所述温度调节模块(3)包括用于调节激光发射功率的调节器(31)以及用于降低激光清洗模块(2)的温度的冷却模块(32)，所述调节器(31)以及冷却模块(32)均与激光清洗模块(2)连接，并均受控于控制模块(1)上。

6.根据权利要求5所述的一种防护基材被烧熔的激光清洗系统，其特征在于，所述冷却模块(32)包括设置于激光清洗模块(2)内的水冷管(321)、与水冷管(321)进水端连接的冷水机(322)以及与水冷管(321)出水端连接的回水管(323)。

7.根据权利要求1所述的一种防护基材被烧熔的激光清洗系统，其特征在于，所述温度探测模块(4)包括红外热成像仪(41)、与红外热成像仪(41)连接的数据传输器(42)以及设置于控制模块(1)上的数据接收器(43)，所述数据接收器(43)与数据传输器(42)连接并用于接收数据传输器(42)反馈的数据。

8.根据权利要求1所述的一种防护基材被熔的激光清洗系统，其特征在于，还包括一用于给基材冷却的冷却保护装置(6)，所述冷却保护装置(6)位于激光清洗装置的一侧，且所述冷却保护装置(6)与控制模块(1)连接。

9.根据权利要求5所述的一种防护基材被熔的激光清洗系统，其特征在于，所述冷却保护装置(6)包括冷却箱(61)、填充于冷却箱(61)内的冷却气体(62)以及用于将冷却气体(62)喷至基材表面上的气体喷头(63)，所述气体喷头(63)通过气管与冷却箱(61)连接。

10.一种防护基材被烧熔的激光清洗方法，利用权利要求1-9任意一项所述的激光清洗系统，其特征在于，包括如下步骤：

S1、将基材对位于激光清洗模块(2)上，并将基材信息录入控制模块(1)内，由控制模块(1)比对基材熔点数据中心(5)确定基材熔点值；

S2、启动激光清洗模块(2)对基材进行清洗，通过温度探测模块(4)检测基材清洗点处的温度值，并将其实时反馈至控制模块(1)上；

S3、控制模块(1)根据反馈的清洗点温度值与确定的基材熔点值比较，并发出控制信号控制温度调节模块(3)调整激光清洗模块(2)的温度，以防止清洗点温度值超过基材熔点值。

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