CN111992542A - 一种适用于船舶的激光清洗设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适用于船舶的激光多功能清洗设备，包括：传感定位单元、信号处理单元、控制单元、激光清洗单元及光学成像单元，所述传感定位单元、信号处理单元、控制单元分别与所述激光清洗单元及所述光学成像单元相连接。所述传感定位单元用于获取所述激光清洗单元的对于清洗部位的方位信息，并将所述方位信息发送给所述所述控制单元，所述信号处理和所述控制单元根据所述方位信息控制所述影像传感定位装置的清洗动作，所述光学成像单元用于获取所述清洗部位的图像信息，并将所述图像信息发送给所述所述控制单元，所述控制单元根据所述图像信息确定清洗参数，并控制所述激光清洗单元发出激光进行清洗。
Description
技术领域
本发明涉及一种激光清洗技术领域，尤其涉及一种适用于船舶的激光清洗设备。
背景技术
船舶及海洋工程行业现有的表面处理工艺有喷砂、手工打磨、高压水清理等几种常用工艺。手工打磨生产效率低，粉尘、噪声污染严重。高压水清理工艺没有粉尘污染，较为清洁环保，近几年在修船行业受到青睐，但由于其存在返锈问题，该工艺并没有在造船行业得到广泛应用。作为近年来新兴发展的除锈工艺，激光除锈具有节能、粉尘污染小、除锈无死角、除锈效果不受钢板强度影响等优点，属于绿色环保型的表面清理方式。随着激光技术的不断发展和进步，激光清洗已经成为能够清洗大量不同基材表面的可靠技术，清洗对象包括钢、铝合金、钛合金、玻璃和复合材料等，应用行业覆盖船舶、汽车、五金模具、建筑建材、高铁、航空航天、核电和海洋等领域。激光清洗技术作为激光制造中的一种先进技术，在现代工业中的应用潜力巨大。
随着世界经济的发展，世界各国之间的贸易交流越来越频繁，海上运输也发挥着越来越重要的作用，而船舶作为海上的主要运输工具的重要作用正日益凸显出来。船舶的需求量也在逐渐加大，并且由于船体每天都要浸在海水中，而海水对船体钢板具有一定的腐蚀性，随着船舶使用年限的增加，船体钢板上或多或少会产生部分锈蚀，为了延长船舶的使用寿命，必须定期对船舶进行清理。在造船和对船舶进行清理的过程中，表面清洗是必不可少的。
船舶表面清洗是一项复杂的工艺，通常要进行表面除锈和涂层。而这些处理工作通常都是由工人拿着工具设施来进行处理的，这样不仅劳动强度大，而且处理后会有残留物在工作场所中，工人长期处在这样的有毒空间中，对身体的伤害非常大。残留物中还含有很多易燃物质，容易发生爆炸事故，对于大型船舶来说，有些地方的清洗操作属于高危作业，危险性比较大，人工操作需要安装较大的防护措施，加大了工程的难度，而且表面清洗容易受人为因素干扰，影响喷涂表面的质量，另一方面，高大金属构件的清洗很困难，往往需要搭建专门的构架，由人工爬上构架至需要清洗的部位附近进行清洗，成本高、效率低，并且带来安全隐患。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足，提供一种适用于船舶的激光清洗设备。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种适用于船舶的激光清洗设备，包括：一种适用于船舶的激光清洗设备，包括：传感定位单元、信号处理单元、控制单元、激光清洗单元及光学成像单元，其特征在于，所述传感定位单元、信号处理单元、控制单元分别与所述激光清洗单元及所述光学成像单元相连接。所述传感定位单元用于获取所述激光清洗单元的对于清洗部位的方位信息，并将所述方位信息发送给所述所述控制单元，所述信号处理和所述控制单元根据所述方位信息控制所述影像传感定位装置的清洗动作，所述光学成像单元用于获取所述清洗部位的图像信息，并将所述图像信息发送给所述所述控制单元，所述控制单元根据所述图像信息确定清洗参数，并控制所述激光清洗单元发出激光进行清洗。
本发明一个较佳实施例中，所述激光清洗装置还包括置于所述影像传感定位装置上的所述喷涂单元，所述喷涂单元和所述信号处理单元、所述控制单元相连接。
本发明一个较佳实施例中，所述所述控制单元根据所述影像传感定位装置控制所述激光清洗单元及所述喷涂单元。
本发明一个较佳实施例中，所述激光清洗装置还包括置于所述影像传感定位装置上的第一信号传输收发单元以及置于所述地面控制单元上的第二信号传输收发单元。
本发明一个较佳实施例中，所述激光清洗单元由供电机构供电，且连接驱动装置。
本发明一个较佳实施例中，所述激光清洗单元的所述激光是由所述激光清洗单元内的激光器所产生或是由地面的激光器产生进而通过光纤传导至所述激光清洗单元。
本发明一个较佳实施例中，所述传感定位单元包括雷达定位元件。
本发明一个较佳实施例中，所述激光采用线光斑，所述线光斑的长度为25mm～400mm，所述激光的脉宽为20ns～250ns，激光波长为535nm～1062nm。
本发明一个较佳实施例中，所述激光的平均功率为500W～5000W，脉冲频率为2kHz～200kH z。
本发明一个较佳实施例中，所述激光的平均功率为425W，所述激光波长为1060nm，所述脉冲频率为15kHz，所述线光斑的长度为50mm
本发明解决了背景技术中存在的缺陷，本发明具备以下有益效果：
（1）本发明具有非接触、无热效应，绿色环保，适用于各种材质等优势特点，可有效替代如喷砂除锈、手工打磨、酸洗磷化、水射流清洗等传统清洗方式，智能化程度高，操作简单、安全可靠，可实现在狭小空间方便操作。产品的核心指标-单次除锈宽度≥80mm，除锈效果达到Sa3.0，除锈深度0.2-3mm，除锈效果实现很大提高。
（2）本发明将激光器输出的双波长激光束耦合到光纤中进行传输，提高设备的柔性传输和使用灵活性，使设备能够满足不同污物对波长的吸收系数不同的要求，从而提高清洗的效果和效率，实现设备的小型和现场的机动灵活应用。
（3）本发明通过扫描速度、扫描间距、激光脉冲频率等工艺参数对不同材料清洗影响因素的研究，确定激光最佳清洗能量密度阈值，实现清洗工艺智能优化，避免激光清洗过程中损伤基底，产生二次氧化。
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，下面将对实施例或现有技术描述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中记载的一些实施例，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为本发明的产品性能指标对比图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
一种适用于船舶的激光清洗设备，包括：传感定位单元、信号处理单元、控制单元、激光清洗单元及光学成像单元，其特征在于，传感定位单元、信号处理单元、控制单元分别与激光清洗单元及光学成像单元相连接。传感定位单元用于获取激光清洗单元的对于清洗部位的方位信息，并将方位信息发送给控制单元，信号处理和控制单元根据方位信息控制影像传感定位装置的清洗动作，光学成像单元用于获取清洗部位的图像信息，并将图像信息发送给控制单元，控制单元根据图像信息确定清洗参数，并控制激光清洗单元发出激光进行清洗。
激光清洗装置还包括置于影像传感定位装置上的喷涂单元，喷涂单元和信号处理单元、控制单元相连接，控制单元根据影像传感定位装置控制激光清洗单元及喷涂单元，激光清洗装置还包括置于影像传感定位装置上的第一信号传输收发单元以及置于地面控制单元上的第二信号传输收发单元，激光清洗单元由供电机构供电，且连接驱动装置，激光清洗单元的激光是由激光清洗单元内的激光器所产生或是由地面的激光器产生进而通过光纤传导至激光清洗单元，传感定位单元包括雷达定位元件。
激光采用线光斑，线光斑的长度为25mm～400mm，激光的脉宽为20ns～250ns，激光波长为535nm～1062nm，激光的平均功率为500W～5000W，脉冲频率为2kHz～200kH z，激光的平均功率为425W，激光波长为1060nm，脉冲频率为15kHz，线光斑的长度为50mm。
本发明具有非接触、无热效应，绿色环保，适用于各种材质等优势特点，可有效替代如喷砂除锈、手工打磨、酸洗磷化、水射流清洗等传统清洗方式，智能化程度高，操作简单、安全可靠，可实现在狭小空间方便操作。产品的核心指标减去单次除锈宽度≥80mm，除锈效果达到Sa3.0，除锈深度0.2-3mm，除锈效果实现很大提高。
将激光器输出的双波长激光束耦合到光纤中进行传输，提高设备的柔性传输和使用灵活性，使设备能够满足不同污物对波长的吸收系数不同的要求，从而提高清洗的效果和效率，实现设备的小型和现场的机动灵活应用。
本发明通过扫描速度、扫描间距、激光脉冲频率等工艺参数对不同材料清洗影响因素的研究，确定激光最佳清洗能量密度阈值，实现清洗工艺智能优化，避免激光清洗过程中损伤基底，产生二次氧化。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (10)
1.一种适用于船舶的激光清洗设备，包括：传感定位单元、信号处理单元、控制单元、激光清洗单元及光学成像单元，其特征在于，所述传感定位单元、信号处理单元、控制单元分别与所述激光清洗单元及所述光学成像单元相连接，所述传感定位单元用于获取所述激光清洗单元的对于清洗部位的方位信息，并将所述方位信息发送给所述所述控制单元，所述信号处理和所述控制单元根据所述方位信息控制所述影像传感定位装置的清洗动作，所述光学成像单元用于获取所述清洗部位的图像信息，并将所述图像信息发送给所述所述控制单元，所述控制单元根据所述图像信息确定清洗参数，并控制所述激光清洗单元发出激光进行清洗。
2.根据权利要求1所述的一种适用于船舶的激光清洗设备，其特征在于：所述激光清洗装置还包括置于所述影像传感定位装置上的所述喷涂单元，所述喷涂单元和所述信号处理单元、所述控制单元相连接。
3.根据权利要求1所述的一种适用于船舶的激光清洗设备，其特征在于：所述所述控制单元根据所述影像传感定位装置控制所述激光清洗单元及所述喷涂单元。
4.根据权利要求1所述的一种适用于船舶的激光清洗设备，其特征在于：所述激光清洗装置还包括置于所述影像传感定位装置上的第一信号传输收发单元以及置于所述地面控制单元上的第二信号传输收发单元。
5.根据权利要求1所述的一种适用于船舶的激光清洗设备，其特征在于：所述激光清洗单元由供电机构供电，且连接驱动装置。
6.根据权利要求1所述的一种适用于船舶的激光清洗设备，其特征在于：所述激光清洗单元的所述激光是由所述激光清洗单元内的激光器所产生或是由地面的激光器产生进而通过光纤传导至所述激光清洗单元。
7.根据权利要求1所述的一种适用于船舶的激光清洗设备，其特征在于：所述传感定位单元包括雷达定位元件。
8.根据权利要求1所述的一种适用于船舶的激光清洗设备，其特征在于：所述激光采用线光斑，所述线光斑的长度为25mm～400mm，所述激光的脉宽为20ns～250ns，激光波长为535nm～1062nm。
9.根据权利要求1所述的一种适用于船舶的激光清洗设备，其特征在于：所述激光的平均功率为500W～5000W，脉冲频率为2kHz～200kH z。
10.根据权利要求1所述的一种适用于船舶的激光清洗设备，其特征在于：所述激光的平均功率为425W，所述激光波长为1060nm，所述脉冲频率为15kHz，所述线光斑的长度为50mm。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN112478079A (zh) * | 2020-12-04 | 2021-03-12 | 济南森峰科技有限公司 | 船舶水下激光清洗装置 |
| CN114850140A (zh) * | 2022-05-30 | 2022-08-05 | 内蒙古电力(集团)有限责任公司乌兰察布供电分公司 | 一种用于高压隔离开关的清洗系统 |
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2020
- 2020-08-06 CN CN202010781542.2A patent/CN111992542A/zh not_active Withdrawn
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