CN111760849A - 一种激光清洗设备及其焦点保持方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种激光清洗设备及其焦点保持方法，所述设备包括：控制箱和机械模组；机械模组包括丝杆模组、伺服电机、激光器清洗头和测距传感器模块；控制箱内设置控制器和伺服驱动模块；丝杆模组的上端通过联轴器连接伺服电机；丝杆模组的正面滑块与激光器清洗头连接；丝杆模组下端与测距传感器模块连接；控制器通过伺服驱动模块与伺服电机电连接；测距传感器模块实时测量丝杆模组与清洗面之间的距离数据并反馈给控制器，控制器对距离数据进行处理生成丝杆模组的移动距离，并通过伺服驱动模块驱动伺服电机运行，进而带动丝杆模组调节激光清洗头的位置。本发明实现了对复杂物体表面激光清洗焦点的保持，进而保证了清洗效果和清洗效率。

Description

一种激光清洗设备及其焦点保持方法

技术领域

本发明涉及激光清洗技术领域，特别是涉及一种激光清洗设备及其焦点保持方法。

背景技术

现有激光清洗技术通过激光聚焦来清洗金属表面污染层，根据使用不同焦距场镜的光学特性，激光束在聚焦位置一般有1-4mm的焦深，为保持清洗效率，在清洗时必须保证焦点位置变化不超过焦深范围。传统激光清洗方式采用手持清洗头通过肉眼观察并实时调节激光器手持头到清洗面的距离来保持焦距，不能满足现代化工业生产高效率和高度自动化的需求，而且当遇到清洗面波折度不规律的情况时，焦点难以保持，清洗效果较差。

发明内容

本发明的目的是提供一种激光清洗设备及其焦点保持方法，以解决传统激光清洗方式清洗不规整物体表面时难以保持焦距，导致清洗效果差、清洗效率低、不能实现自动化生产的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种激光清洗设备，包括：控制箱和机械模组；所述机械模组包括丝杆模组、伺服电机、激光器清洗头和测距传感器模块；所述控制箱内设置PLC控制器和伺服驱动模块；

所述丝杆模组的上端通过联轴器连接所述伺服电机；所述丝杆模组的正面滑块与所述激光器清洗头连接；所述丝杆模组的下端与所述测距传感器模块连接；所述PLC控制器通过所述伺服驱动模块与所述伺服电机电连接；

所述测距传感器模块实时测量所述丝杆模组与清洗面之间的距离数据，将所述距离数据反馈给所述PLC控制器；所述距离数据包括初始位置所述测距传感器模块测量的初始测距值和测距过程中所述测距传感器模块测量的当前测距值；

所述PLC控制器对所述距离数据进行处理，生成所述丝杆模组的移动距离，并通过所述伺服驱动模块驱动所述伺服电机运行，进而带动所述丝杆模组来调节所述激光清洗头的位置。

可选的，所述机械模组还包括：模块防护罩、激光器清洗头连接板、测距传感器模块安装座、模块安装板；

所述丝杆模组的正面滑块通过所述激光器清洗头连接板与所述激光器清洗头连接；所述丝杆模组的下端通过所述测距传感器模块安装座与所述测距传感器模块连接；所述模块安装板设置在所述丝杆模组背面，用于将所述丝杆模组固定在机械手或者自动化生产设备平台上；所述模块防护罩安装在所述丝杆模组上，用于罩住整个所述机械模组。

可选的，所述测距传感器模块包括：电磁式换向机构和激光位移传感器；

所述电磁式换向机构和所述激光位移传感器分别与所述PLC控制器连接。

可选的，所述机械模组还包括：波纹管连接头和波纹管；

所述波纹管连接头与所述模块防护罩连接；所述波纹管的一端与所述波纹管连接头连接。

可选的，所述控制箱具体包括：箱体、防水接头、航空插头、提手、三角锁、散热风扇；

所述PLC控制器和所述伺服驱动模块设置在所述箱体内；所述防水接头设置在所述箱体的右下侧；所述防水接头通过所述航空插头与所述波纹管的另一端连接；所述波纹管内设置有电缆；所述电缆的一端连接所述伺服电机，所述电缆的另一端连接所述伺服驱动模块；所述提手设置在所述箱体顶部；所述三角锁安装在所述箱体门板上；所述箱体两侧设置有两个所述散热风扇。

一种激光清洗设备的焦点保持方法，所述方法包括：

获取测距传感器模块实时测量的所述丝杆模组与清洗面之间的距离数据以及测距激光与清洗面垂直方向的夹角；所述距离数据包括初始位置所述测距传感器模块测量的初始测距值以及测距过程中所述测距传感器模块测量的当前测距值；

根据所述初始测距值、所述当前测距值和所述夹角确定所述测距传感器模块与清洗面垂直方向的样点高差；

判断所述样点高差是否为正值，生成第一判断结果；

若所述第一判断结果为所述样点高差为正值，则PLC控制器通过驱动伺服电机带动丝杆模组上的激光清洗头向上移动所述样点高差的距离；

若所述第一判断结果为所述样点高差为负值，则PLC控制器通过驱动伺服电机带动丝杆模组上的激光清洗头向下移动所述样点高差绝对值的距离。

可选的，所述根据所述初始测距值、所述当前测距值和所述夹角确定所述测距传感器模块与清洗面垂直方向的样点高差，具体包括：

根据所述初始测距值L₀和所述夹角a，采用公式H₀＝L₀*cos∠a计算所述测距传感器模块中激光位移传感器与清洗面垂直方向的初始高度值H₀；

根据所述当前测距值L_n和所述夹角a，采用公式H_n＝L_n*cos∠a计算所述激光位移传感器与清洗面垂直方向的当前高度值H_n；

根据所述初始高度值H₀和所述当前高度值H_n，采用公式ΔH＝H_n-H₀＝(L_n-L₀)*cos∠a计算测距过程中所述初始高度值H₀与所述当前高度值H_n之间的样点高差ΔH。

可选的，所述PLC控制器通过驱动伺服电机带动丝杆模组上的激光清洗头向上移动所述样点高差的距离，具体包括：

所述PLC控制器获取所述测距传感器模块的测距点和激光清洗头的清洗点之间的正反向引导距离X₀和激光器清洗速度V₀；

根据所述正反向引导距离X₀和所述激光器清洗速度V₀，采用公式T₀＝X₀/V₀计算所述激光器清洗头清洗引导距离X₀需耗时的校正时间T₀；

获取所述测距传感器模块的所述校正时间T₀之前的测距值L_n-1，采用公式ΔZ＝(L_n-L_n-1)*cos∠a计算伺服电机在所述校正时间T₀内的定位距离ΔZ；

根据所述定位距离ΔZ，采用公式

计算伺服电机的定位速度ΔV；

所述PLC控制器通过驱动所述伺服电机按照所述定位速度ΔV运行，带动所述丝杆模组上的激光清洗头向上移动所述样点高差的距离。

可选的，所述根据所述初始测距值、所述当前测距值和所述夹角确定所述测距传感器模块与清洗面垂直方向的样点高差之后，还包括：

获取测距过程中所述初始位置测距传感器模块的初始测距点与所述测距过程中测距传感器模块的当前测距点在水平方向的水平差值；

根据所述水平差值与所述样点高差得到所述初始测距点与所述当前测距点之间的夹角θ；

判断所述夹角θ是否大于30°，生成第二判断结果；

若所述第二判断结果为所述夹角θ大于30°，则所述丝杆模组不进行调焦；

若所述第二判断结果为所述夹角θ小于或等于30°，则执行所述判断所述样点高差是否为正值，生成第一判断结果的步骤。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明公开了一种激光清洗设备及其焦点保持方法，所述设备包括：控制箱和机械模组；所述机械模组包括丝杆模组、伺服电机、激光器清洗头和测距传感器模块；所述控制箱内设置PLC控制器和伺服驱动模块；所述丝杆模组的上端通过联轴器连接所述伺服电机；所述丝杆模组的正面滑块与所述激光器清洗头连接；所述丝杆模组的下端与所述测距传感器模块连接；所述PLC控制器通过所述伺服驱动模块与所述伺服电机电连接；所述测距传感器模块将实时测量丝杆模组与清洗面之间的距离数据，反馈给所述PLC控制器，所述PLC控制器通过所述距离数据进行比较分析和计算，并通过所述伺服驱动模块驱动所述伺服电机运行，进而带动所述丝杆模组来调节所述激光清洗头的位置。本发明公开的一种激光清洗设备及其焦点保持方法，有效保证了激光器清洗头在清洗过程中，激光焦距波动保持在合适范围内，实现了对复杂物体表面激光清洗焦点的保持，进而保证了清洗效果和清洗效率，克服了现有技术中采用激光清洗不规整物体表面时难以保持焦距，从而影响清洗效果，导致清洗效率低和不能实现自动化生产的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种激光清洗设备的结构示意图，其中图1(a)为激光清洗设备的正视图，图1(b)为激光清洗设备的侧视图；

图2为本发明提供的一种激光清洗设备的控制箱的结构示意图；

图3为本发明提供的一种激光清洗设备的工作过程示意图；

符号说明：

1丝杆模组、2伺服电机、3测距传感器模块、4激光器清洗头连接板、5激光器清洗头、7模块防护罩、8测距传感器模块安装座、9模块安装板、10波纹管连接头、11波纹管、12控制箱、13防水接头、14航空插头、15提手、16三角锁、17散热风扇、18散热风扇、19需清洗的不平整物件、20清洗轨迹面、21引导激光。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种激光清洗设备及其焦点保持方法，以解决传统激光清洗方式清洗不规整物体表面时，由于难以保持焦距导致清洗效果差、清洗效率低、不能实现自动化生产的问题。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明提供的一种激光清洗设备的结构示意图。图2为本发明提供的一种激光清洗设备的控制箱的结构示意图。如图1、2所示，一种激光清洗设备，包括：控制箱和机械模组；所述机械模组包括丝杆模组1、伺服电机2、激光器清洗头5和测距传感器模块3；所述控制箱内设置PLC控制器和伺服驱动模块。所述丝杆模组1的上端通过联轴器连接所述伺服电机2；所述丝杆模组1的正面滑块与所述激光器清洗头5连接；所述丝杆模组1的下端与所述测距传感器模块3连接；所述PLC控制器通过所述伺服驱动模块与所述伺服电机2电连接。

在使用时，所述测距传感器模块3实时测量所述丝杆模组1与清洗面之间的距离数据，将所述距离数据反馈给所述PLC控制器；所述距离数据包括初始位置所述测距传感器模块3测量的初始测距值和测距过程中所述测距传感器模块3测量的当前测距值。

所述PLC控制器对所述距离数据进行处理，生成所述丝杆模组1的移动距离，并通过所述伺服驱动模块驱动所述伺服电机2运行，进而带动所述丝杆模组1运动来调节所述激光清洗头的位置。

所述机械模组还包括：模块防护罩7、激光器清洗头连接板4、测距传感器模块安装座8以及模块安装板9。

本发明实施例中所述丝杆模组1的负载不小于8kg，有效行程不低于100mm，其背面有一块模块安装板9。所述模块安装板9与所述丝杆模组1上的孔位能够适应不同型号的机械手法兰盘。丝杆模组1的正面设置有激光器清洗头连接板4，能够适应不同型号激光清洗头的安装以及安装位置的调整。并且所述丝杆模组1底部设有所述测距传感器模块安装座8，该安装座8是组合式支架，其上安装孔均为长圆孔，可适应测距传感器模块3安装时的横向、纵向以及角度的调节。另外安装座8上具有固定传感器电缆的卡槽。

具体的，所述丝杆模组1的正面滑块通过所述激光器清洗头连接板4与所述激光器清洗头5连接；所述丝杆模组1的下端通过所述测距传感器模块安装座8与所述测距传感器模块3连接；所述模块安装板9设置在所述丝杆模组1背面，用于将所述丝杆模组1固定在机械手或者自动化生产设备平台上；所述模块防护罩7安装在所述丝杆模组1上，用于罩住整个所述机械模组。

本发明的激光清洗设备为一个独立的、可拆卸的自动控制模块，包含控制箱和自动调节丝杆模组(所述机械模组)。使用时，将激光器清洗头5挂装在模块安装板9上，再将模块安装板9安装在机械手或者自动化生产设备平台上，即可使用自动调焦功能，不需要使用自动调焦功能时，可拆除此模块。

所述测距传感器模块3包括：电磁式换向机构和激光位移传感器。所述电磁式换向机构和所述激光位移传感器分别与所述PLC控制器连接。其中电磁式换向机构可实现激光位移传感器检测位置的双向调整，保证自动清洗中的双向清洗焦点保持。而且测距传感器模块3的线性度小于0.2μm，响应频率不低于10kHZ，测量误差不大于0.1mm。所述机械模组的整体焦点跟踪精度不低于±1mm，跟踪速度不小于200mm/s。

所述机械模组还包括：波纹管连接头10和波纹管11。所述波纹管连接头10与所述模块防护罩7连接；所述波纹管11的一端与所述波纹管连接头10连接；所述波纹管11内放置防护电缆。

本发明的控制系统集成在一个手提式控制箱(即本发明所述控制箱)内，箱体内设置有PLC控制器，伺服驱动模块，开关电源等电器元器件。控制箱有外控信号接口，激光器出光接口，外界操作屏接口等。

具体的，所述控制箱具体包括：箱体、防水接头13、航空插头14、提手15、三角锁16、散热风扇；所述PLC控制器和所述伺服驱动模块设置在所述箱体内；所述防水接头13设置在所述箱体的右下侧；所述防水接头13通过所述航空插头14与所述波纹管11的另一端连接；所述波纹管11内设置有电缆；所述电缆的一端连接所述伺服电机2，所述电缆的另一端连接所述伺服驱动模块；所述提手15设置在所述箱体顶部；所述三角锁16安装在所述箱体门板上；所述箱体两侧设置有两个所述散热风扇17和18。

本发明提供的一种激光清洗设备，通过激光位移传感器实时测量丝杆模组1与清洗面之间的距离，反馈给控制系统(PLC控制器)，控制系统通过数据采样比较分析和计算，得出丝杆模组1需要调节的位移量以及时间补偿参数，通过延时控制驱动伺服电机运行，调节激光清洗头5的位置，完成自动调焦过程，保证清洗过程中激光焦距波动保持在1mm以内，以实现对复杂物体表面清洗焦点的保持，进而保证清洗效果和清洗效率。

图3为本发明提供的一种激光清洗设备的工作过程示意图。参考图3的工作过程，本发明提供一种激光清洗设备的焦点保持方法，所述方法基于本发明所述的一种激光清洗设备，所述方法包括：

首先，将机械模组装配在自动化清洗平台或者机器人手臂上，调整设备姿态，将激光器清洗头5的激光对准初始清洗位置并调整好焦距。然后打开自动调焦功能，选择清洗方向，此时激光清洗设备开始工作，将不断进行自动调焦以保持焦点，直到收到清洗完毕的信号，关闭自动调焦功能。

在调整好初始位置状态和激光器清洗头5焦距并启动自动调焦功能时，控制器将记录初始位置所述测距传感器模块3的初始测距值L₀和丝杆模组轴位置Z₀。

自动调焦功能打开后，测距传感器模块3会一直以10KHZ以上的频率测量模块到清洗面的距离，并实时将测距值传送给所述PLC控制器，所述PLC控制器的寄存器将暂存这些测距值，并按照50ms左右的一个固定频率提取测距值，设定此取样周期为T。获取测距传感器模块3测距过程中当前测距点的当前测距值L_n，测距激光与垂直方向夹角a(由测距传感器模块3的安装位置决定)，则可计算出此位置高度值H_n＝L_n*cos∠a，进而可以计算出激光器清洗头在伺服电机控制下的丝杆模组1上的轴位置Z_n：

Z_n＝Z₀+(L_n-L₀)*cos∠a。

在不断的测量过程中，通过测距值计算出的伺服电机位置Z_n值将不断存入控制器寄存器中，因为测距传感器模块3的测距点和激光清洗头的清洗点之间的间距即正反向引导距离X₀是设定好的(由安装位置决定，固定不变)，获取激光器清洗速度V₀，则清洗引导距离X₀需耗时T₀＝X₀/V₀，在此时间内，控制器取样数量N＝T₀*1000/50＝20T₀。也就是说，测距激光与实际清洗激光点间距X₀的范围内，系统寄存器只需要存入最多20T₀个样点值，即可以通过每新增一个样点便去除最早的一个样点，来避免数据的冗余。

由测量距离值计算出的伺服位置值Z_n记录在系统寄存器中，而伺服电机将按照这些值以每T₀的时间进行一次位置校正，位置校正使用位置控制的定位方法，在固定时间走固定距离，也就是在T₀时间移位Z_n-Z_n-1。因为校正时间T₀很短，所以整个过程轴位置的运动观察启动是比较连续平滑的，具体计算过程如下。

伺服电机每次定位的距离为Z_n-Z_n-1＝(L_n-L₀)*cos∠a-(L_n-1-L₀)*cos∠a，其中Z_n-1为校正时间T₀之前的轴位置。化简得到ΔZ＝(L_n-L_n-1)*cos∠a，即可得到伺服电机的定位速度为ΔV＝ΔZ/T₀，即：

由此可以得到本发明激光清洗头的调节方式如下：

获取测距传感器模块3实时测量的所述丝杆模组1与清洗面之间的距离数据以及测距激光与清洗面垂直方向的夹角；所述距离数据包括初始位置所述测距传感器模块3测量的初始测距值以及测距过程中所述测距传感器模块3测量的当前测距值；

根据所述初始测距值、所述当前测距值和所述夹角确定所述测距传感器模块3与清洗面垂直方向的样点高差；

具体的，根据所述初始测距值L₀和所述夹角a，采用公式H₀＝L₀*cos∠a计算所述测距传感器模块3中激光位移传感器与清洗面垂直方向的初始高度值H₀；

根据所述当前测距值L_n和所述夹角a，采用公式H_n＝L_n*cos∠a计算所述激光位移传感器与清洗面垂直方向的当前高度值H_n；

根据所述初始高度值H₀和所述当前高度值H_n，采用公式ΔH＝H_n-H₀＝(L_n-L₀)*cos∠a计算测距过程中所述初始高度值H₀与所述当前高度值H_n之间的样点高差ΔH。

判断所述样点高差是否为正值，生成第一判断结果；

若所述第一判断结果为所述样点高差为正值，则PLC控制器通过驱动伺服电机2带动丝杆模组1上的激光清洗头向上移动所述样点高差的距离；

所述PLC控制器通过驱动伺服电机2带动丝杆模组1上的激光清洗头向上移动所述样点高差的距离，具体包括：

所述PLC控制器获取所述测距传感器模块3的测距点和激光清洗头的清洗点之间的正反向引导距离X₀和激光器清洗速度V₀；

根据所述正反向引导距离X₀和所述激光器清洗速度V₀，采用公式T₀＝X₀/V₀计算所述激光器清洗头5清洗引导距离X₀需耗时的校正时间T₀；

获取所述测距传感器模块3的所述校正时间T₀之前的测距值L_n-1，采用公式ΔZ＝(L_n-L_n-1)*cos∠a计算伺服电机2在所述校正时间T₀内的定位距离ΔZ；

根据所述定位距离ΔZ，采用公式

计算伺服电机2的定位速度ΔV；

所述PLC控制器通过驱动所述伺服电机2按照所述定位速度ΔV运行，带动所述丝杆模组1上的激光清洗头向上移动所述样点高差的距离。

若所述第一判断结果为所述样点高差为负值，则PLC控制器通过驱动伺服电机2带动丝杆模组1上的激光清洗头向下移动所述样点高差绝对值的距离。

所述根据所述初始测距值、所述当前测距值和所述夹角确定所述测距传感器模块3与清洗面垂直方向的样点高差之后，还包括：

获取测距过程中所述初始位置激光位移传感器的初始测距点与所述测距过程中激光位移传感器当前测距点在水平方向的水平差值；

根据所述水平差值与所述样点高差得到所述初始测距点与所述当前测距点之间的夹角θ；

判断所述夹角θ是否大于30°，生成第二判断结果；

若所述第二判断结果为所述夹角θ大于30°，则所述丝杆模组1不进行调焦；

若所述第二判断结果为所述夹角θ小于或等于30°，则执行所述判断所述样点高差是否为正值，生成第一判断结果的步骤。

由于在伺服电机的定位中，为避免因测量误差过大或者测量数据丢失导致定位错误或者造成碰撞事故，需在定位时对测量的数据进行有效性筛选。

本发明所使用的环境限定为清洗倾斜角度30°以内的连续面，所以在进行定位前，可根据测距传感器模块3的定位距离计算当前点的倾斜角来进行判断。具体的，获取所述当前测距点Z_n和所述初始测距点Z₀，两个点的高度差为ΔH＝(L_n-L₀)*tan∠a，而水平方向差值为ΔM＝V₀*T₀，由此可计算出这两个连续点之间的夹角θ＝arctan(ΔH/ΔM)，即：

如果θ大于30°，则说明此点的测量值出现偏差，不执行此次调焦动作。

另外可以根据调试情况，当使用不同的速度清洗时，系统响应速度会对测距和调焦定位同步性产生不同的影响，假定系统控制器本身有个响应时间，为避免这个响应时间影响整个系统的同步性，可以通过调试时调整ΔT来抵消，这个ΔT即为补偿时间参数。具体做法为，如果伺服系统响应时间略滞后于测距系统时间，可将补偿时间参数调大，反之则调小。补偿时间参数的作用在于，计算伺服电机运行速度时，将公式(1)中的

变为

即调整伺服定位的速度，使系统更快或执行动作，消除系统本身响应时间的影响，减少误差。

本发明当PLC控制器所采集的所述样点高差为正时，丝杆模组将向上调节对应位移量ΔH的高度，当控制器所采集测距传感器的样点高差为负时，丝杆模组将向下调节对应位移量ΔH的高度。而且在调节丝杆模组位移量时，将待清洗物体表面的曲面细分切割，其弧面将近似于一个直线斜面，在起点启动调节。在一个单位调节时间内，高度调节轨迹基本与斜面保持一致。而当该单位调节结束后，随即启动下一次调节。所以从宏观上观察高度调节是连续平滑的，而且清洗时焦点一直保持在有效焦深内，而人工清洗由人手持清洗头不能保证在弧面上移动时保证焦距在1mm以内变动。尤其是要提高清洗效率而高度移动时，因手臂抖动会造成清洗面不均匀或失焦无法清洗。故而使用本发明设备的清洗效果比手持式对焦清洗的效果更好，清洗更彻底，效率更高，解决了传统激光清洗方式清洗不规整物体表面时，由于难以保持焦距导致清洗效率低、不能实现自动化生产的问题，保证了激光清洗在工作过程中激光焦点的保持，避免因失焦导致激光能量不足清洗效果不佳，实现了对复杂物体表面清洗和自动化生产的需求，使激光清洗技术能够进入更多更智能化的工业制造领域。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种激光清洗设备，其特征在于，包括：控制箱和机械模组；所述机械模组包括丝杆模组、伺服电机、激光器清洗头和测距传感器模块；所述控制箱内设置PLC控制器和伺服驱动模块；

所述丝杆模组的上端通过联轴器连接所述伺服电机；所述丝杆模组的正面滑块与所述激光器清洗头连接；所述丝杆模组的下端与所述测距传感器模块连接；所述PLC控制器通过所述伺服驱动模块与所述伺服电机电连接；

所述测距传感器模块实时测量所述丝杆模组与清洗面之间的距离数据，将所述距离数据反馈给所述PLC控制器；所述距离数据包括初始位置所述测距传感器模块测量的初始测距值和测距过程中所述测距传感器模块测量的当前测距值；

所述PLC控制器对所述距离数据进行处理，生成所述丝杆模组的移动距离，并通过所述伺服驱动模块驱动所述伺服电机运行，进而带动所述丝杆模组来调节所述激光清洗头的位置。

2.根据权利要求1所述的一种激光清洗设备，其特征在于，所述机械模组还包括：模块防护罩、激光器清洗头连接板、测距传感器模块安装座、模块安装板；

所述丝杆模组的正面滑块通过所述激光器清洗头连接板与所述激光器清洗头连接；所述丝杆模组的下端通过所述测距传感器模块安装座与所述测距传感器模块连接；所述模块安装板设置在所述丝杆模组背面，用于将所述丝杆模组固定在机械手或者自动化生产设备平台上；所述模块防护罩安装在所述丝杆模组上，用于罩住整个所述机械模组。

3.根据权利要求1所述的一种激光清洗设备，其特征在于，所述测距传感器模块包括：电磁式换向机构和激光位移传感器；

所述电磁式换向机构和所述激光位移传感器分别与所述PLC控制器连接。

4.根据权利要求2所述的一种激光清洗设备，其特征在于，所述机械模组还包括：波纹管连接头和波纹管；

所述波纹管连接头与所述模块防护罩连接；所述波纹管的一端与所述波纹管连接头连接。

5.根据权利要求1所述的一种激光清洗设备，其特征在于，所述控制箱具体包括：箱体、防水接头、航空插头、提手、三角锁、散热风扇；

所述PLC控制器和所述伺服驱动模块设置在所述箱体内；所述防水接头设置在所述箱体的右下侧；所述防水接头通过所述航空插头与所述波纹管的另一端连接；所述波纹管内设置有电缆；所述电缆的一端连接所述伺服电机，所述电缆的另一端连接所述伺服驱动模块；所述提手设置在所述箱体顶部；所述三角锁安装在所述箱体门板上；所述箱体两侧设置有两个所述散热风扇。

6.一种激光清洗设备的焦点保持方法，所述方法应用于权利要求1-5任意一项所述的激光清洗设备，其特征在于，所述方法包括：

获取测距传感器模块实时测量的丝杆模组与清洗面之间的距离数据以及测距激光与清洗面垂直方向的夹角；所述距离数据包括初始位置所述测距传感器模块测量的初始测距值以及测距过程中所述测距传感器模块测量的当前测距值；

根据所述初始测距值、所述当前测距值和所述夹角确定所述测距传感器模块与清洗面垂直方向的样点高差；

判断所述样点高差是否为正值，生成第一判断结果；

若所述第一判断结果为所述样点高差为正值，则PLC控制器通过驱动伺服电机带动丝杆模组上的激光清洗头向上移动所述样点高差的距离；

若所述第一判断结果为所述样点高差为负值，则PLC控制器通过驱动伺服电机带动丝杆模组上的激光清洗头向下移动所述样点高差绝对值的距离。

7.根据权利要求6所述的一种激光清洗焦点保持方法，其特征在于，所述根据所述初始测距值、所述当前测距值和所述夹角确定所述测距传感器模块与清洗面垂直方向的样点高差，具体包括：

根据所述初始测距值L₀和所述夹角a，采用公式H₀＝L₀*cos∠a计算所述测距传感器模块中的激光位移传感器与清洗面垂直方向的初始高度值H₀；

根据所述当前测距值L_n和所述夹角a，采用公式H_n＝L_n*cos∠a计算所述激光位移传感器与清洗面垂直方向的当前高度值H_n；

根据所述初始高度值H₀和所述当前高度值H_n，采用公式ΔH＝H_n-H₀＝(L_n-L₀)*cos∠a计算测距过程中所述初始高度值H₀与所述当前高度值H_n之间的样点高差ΔH。

8.根据权利要求7所述的一种激光清洗焦点保持方法，其特征在于，所述PLC控制器通过驱动伺服电机带动丝杆模组上的激光清洗头向上移动所述样点高差的距离，具体包括：

所述PLC控制器获取所述测距传感器模块的测距点和激光清洗头的清洗点之间的正反向引导距离X₀和激光器清洗速度V₀；

根据所述正反向引导距离X₀和所述激光器清洗速度V₀，采用公式T₀＝X₀/V₀计算所述激光器清洗头清洗引导距离X₀需耗时的校正时间T₀；

获取所述校正时间T₀之前所述测距传感器模块的测距值L_n-1，采用公式ΔZ＝(L_n-L_n-1)*cos∠a计算伺服电机在所述校正时间T₀内的定位距离ΔZ；

根据所述定位距离ΔZ，采用公式

计算伺服电机的定位速度ΔV；

所述PLC控制器通过驱动所述伺服电机按照所述定位速度ΔV运行，带动所述丝杆模组上的激光清洗头向上移动所述样点高差的距离。

9.根据权利要求7所述的一种激光清洗焦点保持方法，其特征在于，所述根据所述初始测距值、所述当前测距值和所述夹角确定所述测距传感器模块与清洗面垂直方向的样点高差之后，还包括：

获取测距过程中所述初始位置测距传感器模块的初始测距点与所述测距过程中测距传感器模块的当前测距点在水平方向的水平差值；

根据所述水平差值与所述样点高差得到所述初始测距点与所述当前测距点之间的夹角θ；

判断所述夹角θ是否大于30°，生成第二判断结果；

若所述第二判断结果为所述夹角θ大于30°，则所述丝杆模组不进行调焦；

若所述第二判断结果为所述夹角θ小于或等于30°，则执行所述判断所述样点高差是否为正值，生成第一判断结果的步骤。

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