CN112192029A - 一种筒型构件内壁表面漆层的清除方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种筒型构件内壁表面漆层的清除方法，包括设置激光发生器的工作参数，并通过执行机构驱动激光发生器伸入筒型构件内；控制激光发生器输出指示光并调整激光发生器的姿态，以使得指示光对准预先设定的清洗起点；启动执行机构并带动激光发生器运动，控制激光发生器输出激光，并对筒型构件的内壁表面漆层进行激光扫描，完成对筒型构件内壁表面漆层的清除。本发明通过可解决白色涂料对光吸收率低以至于难以清除的问题，精确去除内壁表面的涂层，工艺简单、易于操作，并且不会对环境造成污染，同时便于实现自动化操作，只对筒型构件内壁表面的涂层进行清除，不会损伤筒型构件的金属部分，清除效果好，无涂层残留。
Description
技术领域
本发明涉及激光清洗技术领域，尤其涉及一种筒型构件内壁表面漆层的清除方法。
背景技术
第二次世界大战之后，各国都十分重视军事的发展。现在，导弹发射筒已成为各国不可或缺的军事武器。筒型构件是战术导弹的重要组成部分，可用于某军事武器的贮存、运输和发射。现在筒型构件多为耐高温复合材料，可多次使用。
筒型构件表面的涂漆层多为0.4-1mm厚的白色涂料，减阻，耐磨，防高温高湿耐腐蚀，常规的手段难以祛除。筒型构件在使用一段时间后，表面会因为外力、各种气流冲刷、温差而导致龟裂、老化等损伤，因此需要定期对筒型构件原有漆层进行去除。国内目前普遍采用的一种清除方式是利用传统手工打磨，这种方法效率低、时耗长、精确度低，还容易造成潜在的材料破坏等，且有一定的风险。另外一种清除方式是机械除漆，会造成机械损伤；喷砂除漆，对厂房环境要求很高，且会损伤周围装置。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种筒型构件内壁表面漆层的清除方法。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
一种筒型构件内壁表面漆层的清除方法，包括如下步骤：
设置激光发生器的工作参数，并通过执行机构驱动所述激光发生器伸入筒型构件内；
控制所述激光发生器输出指示光并调整所述激光发生器的姿态，以使得指示光对准预先设定的清洗起点；
启动所述执行机构并带动所述激光发生器运动，控制所述激光发生器输出激光，并对所述筒型构件的内壁表面漆层进行激光扫描，以使得所述筒型构件的内壁表面漆层瞬间蒸发剥离，以露出所述筒型构件内壁的原生层，直至所述筒型构件的内壁表面漆层清除干净；
其中，所述指示光在所述筒型构件的内壁上形成的光斑中心与所述激光在所述筒型构件上形成的光斑中心重合。
本发明的筒型构件内壁表面漆层的清除方法，通过所述激光发生器伸入所述筒型构件内并在其内运动，以对筒型构件内壁进行扫描，采用高功率激光发生器，可解决白色涂料对光吸收率低以至于难以清除的问题，精确去除筒型构件内壁表面的涂层，工艺简单、易于操作，并且不会对环境造成污染，同时便于实现自动化操作，只对筒型构件内壁表面的涂层进行清除，不会损伤筒型构件的金属部分，清除效果好，无涂层残留。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：
进一步：所述启动所述执行机构并带动所述激光发生器运动，控制所述激光发生器输出激光，并对所述筒型构件的内壁表面漆层进行激光扫描具体包括如下步骤：
控制所述激光发生器输出激光，并控制所述执行机构带动所述激光发生器沿着所述筒型构件的中心轴线从下至上或从上至下运动，以对所述筒型构件的内壁表面漆层进行扫描，并形成纵向扫描区域；
控制所述执行机构绕着所述筒型构件的中心轴线转动，以调节所述激光发生器输出激光的纵向扫描区域，并重复上述步骤，直至所述筒型构件的内壁表面漆层清除干净。
上述进一步方案的有益效果是：由于所述激光发生器的激光头出射的激光束是沿着水平方向横向扫描的，配合所述执行机构并带动所述激光发生器沿着所述筒型构件的中心轴线从下至上或从上至下运动，这样即可在筒型构件的内壁上形成纵向扫描面，并且不断调整所述激光发生器输出激光的纵向扫描区域，即可将所述筒型构件的内壁表面的涂层彻底全面的清除。
进一步：所述控制所述执行机构绕着所述筒型构件的中心轴线转动前后对应的所述纵向扫描区域的边界重合。
上述进一步方案的有益效果是：通过控制所述执行机构绕着所述筒型构件的中心轴线转动前后对应的所述纵向扫描区域的边界重合，这样一方面可以避免所述筒型构件的部分区域漏扫，另一方面可以避免所述筒型构件的部分区域重复扫描而不会损伤筒型构件的金属部分，清除效果好，无涂层残留。
进一步：所述激光发生器的激光头与所述筒型构件内壁表层之间的距离范围为200-800mm，且所述激光发生器输出的激光的焦点位于所述筒型构件的内壁上。
上述进一步方案的有益效果是：通过控制所述激光发生器输出的激光的焦点位于所述筒型构件的内壁上，这样可以利用在焦点处高能量的特性将所述筒型构件的内壁表面的涂层清除干净，解决白色涂层对光的吸收率低以至于难以清除的问题。
进一步：所述激光发生器输出激光的波长范围为200-2200nm，平均功率大于等于200W，且所述激光发生器输出的激光脉宽大于或等于1ns。
进一步：所述激光的扫描速度范围为6000-35000mm/s，且相邻两束激光束在所述筒型构件内壁表层形成的光斑之间的重合度范围为30％-60％。
进一步：所述激光发生器采用振镜系统对所述筒型构件的内壁表面漆层进行扫描。
进一步：所述指示光在所述筒型构件的内壁上形成的光斑轮廓与所述激光在所述筒型构件上形成的光斑轮廓完全重合。
上述进一步方案的有益效果是：通过将所述指示光在所述筒型构件的内壁上形成的光斑轮廓设置为与所述激光在所述筒型构件上形成的光斑轮廓完全重合，这样可以更加方便、更加精确控制激光的扫描区域，从而精准清除筒型构件内壁表面的漆层。
附图说明
图1为本发明一实施例的筒型构件内壁表面漆层的清除装置的结构示意图；
图2为本发明一实施例的筒型构件内壁表面漆层的清除方法的流程示意图；
图3为本发明一实施例的筒型构件内壁表面漆层清洗区域和未清洗区域的对比图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、执行机构，2、激光发生器，3、筒型构件，4、支撑架，5、升降台，6、转台，7、定滑轮，8、线绳，9、滚轮。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1所示，一种筒型构件内壁表面漆层的清除装置，包括可移动的执行机构1以及设置在所述执行机构1上的激光发生器2，所述激光发生器2可随着所述执行机构1一同运动；
所述执行机构1用于驱动所述激光发生器2伸入筒型构件3内，并带动所述激光发生器2升降运动和绕着所述筒型构件3的中心轴转动；
所述激光发生器2用于输出激光，并对所述筒型构件3的内壁进行激光扫描，以使得所述筒型构件3的内壁表面漆层瞬间蒸发剥离，以露出所述筒型构件3内壁的原生层；
所述激光发生器2还用于输出用于指示所述激光发生器2输出的激光在所述筒型构件3的内壁表面形成的光斑所在位置的指示光，并对准预先设定的清洗起点；
其中，所述指示光在筒型构件3的内壁表面形成的光斑中心与所述激光在筒型构件3的内壁表面形成的光斑中心重合。
本发明的筒型构件内壁表面漆层的清除装置，通过所述执行机构1带动所述激光发生器2伸入所述筒型构件3内并在其内运动，以对筒型构件3内壁进行扫描，采用高功率激光发生器，可解决白色涂料对光吸收率低以至于难以清除的问题，精确去除筒型构件内壁表面的涂层，工艺简单、易于操作，并且不会对环境造成污染，同时便于实现自动化操作，只对筒型构件内壁表面的涂层进行清除，不会损伤筒型构件的金属部分，清除效果好，无涂层残留。
在本发明的一个或多个实施例中，所述执行机构1包括与所述筒型构件3相匹配的支撑架4和运动组件，所述支撑架4设置在所述筒型构件3的上端，所述运动组件悬挂设置在所述支撑架4内，所述运动组件可在所述支撑架4内沿着所述筒型构件3的中心轴线升降运动，且当所述运动组件可向下运动至所述筒型构件3内，所述激光发生器2设置在所述运动组件上，并可随着所述运动组件一同运动。通过所述支撑架4可以对所述运动组件进行支撑，并便于所述运动组件向下运动至所述筒型构件3内，这样设置在所述运动组件上的所述激光发生器2即可一同运动，实现对筒型构件3内壁的扫描，以清除内壁表面的涂层。
具体地，在本发明的一个或多个实施例中，所述运动组件包括升降台5、转台6、驱动机构和至少一个定滑轮7，所述转台6和驱动机构分别设置在所述升降台5上，所述激光发生器2设置在转台6上，所述驱动机构与所述转台7传动连接，并可驱动所述转台6带动所述激光发生器2一同转动，所述定滑轮7设置在所述支撑架4的顶部，且所述升降台5通过绕设在所述定滑轮7上的线绳8悬挂设置在所述支撑架4内，并可带动所述转台6连同设置在所述转台6上的所述激光发生器2一同升降运动，所述升降台5的外周间隔设有多个滚轮9，且当所述升降台5向下运动至所述筒型构件3内时，所述滚轮9与所述筒型构件3的内壁接触设置。通过所述升降台5带动所述转台6连同设置在所述转台6上的所述激光发生器2一同升降运动，并在所述筒型构件3内壁形成纵向扫描区域，同时，所述驱动机构驱动所述转台6带动所述激光发生器2一同转动，以调整对应的扫描区域，实现所述筒型构件3的内壁全覆盖扫描，进而对所述筒型构件3的内壁表面的涂层进行全面彻底的清除。
本发明的实施例中，所述定滑轮7的数量为两个，并以所述升降台5的中心轴线对称设置，这样可以更加稳定的将所述升降台5悬挂设置在所述支撑架4的顶部。另外，本发明中，所述滚轮9的数量为四组(图中仅示出了两组)，每组两个，且四组滚轮9均匀等间隔设置在所述升降台5的外周。
如图2所示，本发明的筒型构件内壁表面漆层的清除方法，包括如下步骤：
S11：设置激光发生器2的工作参数，并通过执行机构1驱动所述激光发生器2伸入筒型构件3内；
S12：控制所述激光发生器2输出指示光并调整所述激光发生器2的姿态，以使得指示光对准预先设定的清洗起点；
S13：启动所述执行机构1并带动所述激光发生器2运动，控制所述激光发生器2输出激光，并对所述筒型构件3的内壁表面漆层进行激光扫描，以使得所述筒型构件3的内壁表面漆层瞬间蒸发剥离，以露出所述筒型构件3内壁的原生层，直至所述筒型构件3的内壁表面漆层清除干净；
其中，所述指示光在所述筒型构件3的内壁上形成的光斑中心与所述激光在所述筒型构件3上形成的光斑中心重合。
本发明的筒型构件内壁表面漆层的清除方法，通过所述激光发生器2伸入所述筒型构件3内并在其内运动，以对筒型构件3内壁进行扫描，采用高功率激光发生器，可解决白色涂料对光吸收率低以至于难以清除的问题，精确去除筒型构件内壁表面的涂层，工艺简单、易于操作，并且不会对环境造成污染，同时便于实现自动化操作，只对筒型构件内壁表面的涂层进行清除，不会损伤筒型构件的金属部分，清除效果好，无涂层残留。
具体地，基于激光清洗技术，对筒型构件的内壁表面进行激光扫描处理，是激光束在涂层等污染层上产生冲击波，使污染物变成碎片并清除。本发明中，可以根据指示光在筒型构件的内壁上形成光斑作为参照来调整激光发生器的激光头的位置，对准筒型构件3内壁表面的指定位置。
在本发明的一个或多个实施例中，所述启动所述执行机构1并带动所述激光发生器2运动，控制所述激光发生器2输出激光，并对所述筒型构件3的内壁表面漆层进行激光扫描具体包括如下步骤：
S21：控制所述激光发生器2输出激光，并控制所述执行机构1带动所述激光发生器2沿着所述筒型构件3的中心轴线从下至上或从上至下运动，以对所述筒型构件3的内壁表面漆层进行扫描，并形成纵向扫描区域；
S22：控制所述执行机构1绕着所述筒型构件3的中心轴线转动，以调节所述激光发生器2输出激光的纵向扫描区域，并重复上述步骤，直至所述筒型构件3的内壁表面漆层清除干净。
由于所述激光发生器2的激光头出射的激光束是沿着水平方向横向扫描的，配合所述执行机构1并带动所述激光发生器2沿着所述筒型构件3的中心轴线从下至上或从上至下运动，这样即可在筒型构件3的内壁上形成纵向扫描面，并且不断调整所述激光发生器2输出激光的纵向扫描区域，即可将所述筒型构件3的内壁表面的涂层彻底全面的清除。
具体地，控制悬挂设置的所述执行机构1向下运动，以带动所述激光发生器2向下运动，并伸入所述筒型构件3内，根据输出的指示光调整所述激光发生器2的激光头的位置，使其对准筒型构件3内壁表面的指定位置，使激光头出射的激光的焦点位于筒型构件的内壁表面，此时激光头距离筒型构件3的内壁约200-800mm处，且指示光照射在筒型构件内壁表面靠近上边缘处，激光来回扫描并进行清洗，执行机构1上下移动清除，形成纵向扫描区域，直至上下清洗完，然后执行机构1带动激光头旋转一个角度(本实施例中约为3度)，使得调整前后两次的纵向扫描区域的边界重合，重复以上操作，直至筒型构件内壁表面涂层完全清除干净。
可选地，在本发明的一个或多个实施例中，所述步骤22中，所述控制所述执行机构1绕着所述筒型构件3的中心轴线转动前后对应的所述纵向扫描区域的边界重合。通过控制所述执行机构1绕着所述筒型构件3的中心轴线转动前后对应的所述纵向扫描区域的边界重合，这样一方面可以避免所述筒型构件3的部分区域漏扫，另一方面可以避免所述筒型构件3的部分区域重复扫描而不会损伤筒型构件的金属部分，清除效果好，无涂层残留。
可选地，在本发明的一个或多个实施例中，所述激光发生器2的激光头与所述筒型构件3内壁表层之间的距离范围为200-800mm，且所述激光发生器2输出的激光的焦点位于所述筒型构件3的内壁上。通过控制所述激光发生器2输出的激光的焦点位于所述筒型构件3的内壁上，这样可以利用在焦点处高能量的特性将所述筒型构件3的内壁表面的涂层清除干净，解决白色涂层对光的吸收率低以至于难以清除的问题。
可选地，在本发明的一个或多个实施例中，所述激光发生器2输出激光的波长范围为200-2200nm，平均功率大于等于200W，且所述激光发生器2输出的激光脉宽大于或等于1ns。
可选地，在本发明的一个或多个实施例中，所述激光的扫描速度范围为6000-35000mm/s，且相邻两束激光束在所述筒型构件3内壁表层形成的光斑之间的重合度范围为30％-60％。这里，根据实际情况调整激光的扫描速度和光斑之间的重合度，以避免相邻的两个激光束照射在筒型构件3的内壁上形成的光斑之间存在间隔，导致涂层清除不彻底。
可选地，在本发明的一个或多个实施例中，所述激光发生器2采用振镜系统对所述筒型构件3的内壁表面漆层进行扫描。
具体地，振镜系统包括X光学扫描头、Y光学扫描头、电子驱动放大器、光学反射镜片和场镜。振镜系统的扫描范围、速度、线扫描路径和面扫描路径可由计算机进行设定，并通过计算机控制振镜系统根据预设的参数进行移动扫描。激光束穿过X光学扫描头后在X轴方向上偏转，穿过Y光学扫描头后在Y轴方向上偏转，X光学扫描头在X轴方向上移动，Y光学扫描头沿Y轴方向移动，通过控制X光学扫描头和Y光学扫描头的移动速度以及脉冲激光束的重复频率，保持相邻两个脉冲激光束之间的重合度，防止相邻两个脉冲激光束之间出现间隔，导致筒型构件3的内壁表面出现区域未处理干净，影响清除效果。
在本优选的实施例中，通过振镜系统在X方向和Y方向上同时改变激光束的方向，形成扫描面，可以对待处理的筒型构件3的内壁表面进行面阵扫描处理，提高处理效率，保证清除效果。
在本发明的一个或多个实施例中，所述指示光在所述筒型构件3的内壁上形成的光斑轮廓与所述激光在所述筒型构件3上形成的光斑轮廓完全重合。通过将所述指示光在所述筒型构件3的内壁上形成的光斑轮廓设置为与所述激光在所述筒型构件3上形成的光斑轮廓完全重合，这样可以更加方便、更加精确控制激光的扫描区域，从而精准清除筒型构件3内壁表面的漆层。
本发明的筒型构件内壁表面漆层的清除方法，利用激光高能量脉冲让材料表面的漆层、杂质、污染物发生瞬间蒸发、剥离等达到洁净目的的工艺，可以针对筒型构件内壁表面0.4-1mm后的白色漆层进行彻底全面的清除，如图3所示，图中的清洗区域和未清洗区域进行对比，清洗区域中已经露出了筒型构件的内筒壁的金属部分。
本发明中，所述激光发生器2为高功率激光器，可解决白色涂漆对光的吸收率低以至于难以清除的问题，且成本比脉冲激光器低，没有火药残留，工艺简单、易于操作，并且不会对环境造成污染，同时便于实现自动化操作，只对筒型构件内壁表面的涂层进行清除，不会损伤筒型构件的金属部分，清除效果好，无涂层残留。
本发明的筒型构件内壁表面漆层的清除方法，其优点十分明显，与机械除漆相比，不会造成机械损伤；与喷砂除漆相比，对厂房环境要求不会太高，且不会损伤周围装置。此工艺只需消耗较少的电能，大大节约了使用成本，并且还有洁净度高、可以进行复杂形状基材表面除漆工作的优点。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种筒型构件内壁表面漆层的清除方法，其特征在于，包括如下步骤：
设置激光发生器(2)的工作参数，并通过执行机构(1)驱动所述激光发生器(2)伸入筒型构件(3)内；
控制所述激光发生器(2)输出指示光并调整所述激光发生器(2)的姿态，以使得指示光对准预先设定的清洗起点；
启动所述执行机构(1)并带动所述激光发生器(2)运动，控制所述激光发生器(2)输出激光，并对所述筒型构件(3)的内壁表面漆层进行激光扫描，以使得所述筒型构件(3)的内壁表面漆层瞬间蒸发剥离，以露出所述筒型构件(3)内壁的原生层，直至所述筒型构件(3)的内壁表面漆层清除干净；
其中，所述指示光在所述筒型构件(3)的内壁上形成的光斑中心与所述激光在所述筒型构件(3)上形成的光斑中心重合。
2.根据权利要求1所述的筒型构件内壁表面漆层的清除方法，其特征在于，所述启动所述执行机构(1)并带动所述激光发生器(2)运动，控制所述激光发生器(2)输出激光，并对所述筒型构件(3)的内壁表面漆层进行激光扫描具体包括如下步骤：
控制所述激光发生器(2)输出激光，并控制所述执行机构(1)带动所述激光发生器(2)沿着所述筒型构件(3)的中心轴线从下至上或从上至下运动，以对所述筒型构件(3)的内壁表面漆层进行扫描，并形成纵向扫描区域；
控制所述执行机构(1)绕着所述筒型构件(3)的中心轴线转动，以调节所述激光发生器(2)输出激光的纵向扫描区域，并重复上述步骤，直至所述筒型构件(3)的内壁表面漆层清除干净。
3.根据权利要求2所述的筒型构件内壁表面漆层的清除方法，其特征在于，所述控制所述执行机构(1)绕着所述筒型构件(3)的中心轴线转动前后对应的所述纵向扫描区域的边界重合。
4.根据权利要求1-3任一项所述的筒型构件内壁表面漆层的清除方法，其特征在于，所述激光发生器(2)的激光头与所述筒型构件(3)内壁表层之间的距离范围为200-800mm，且所述激光发生器(2)输出的激光的焦点位于所述筒型构件(3)的内壁上。
5.根据权利要求1-5任一项所述的筒型构件内壁表面漆层的清除方法，其特征在于，所述激光发生器(2)输出激光的波长范围为200-2200nm，平均功率大于等于200W，且所述激光发生器(2)输出的激光的脉宽大于或等于1ns。
6.根据权利要求1-3任一项所述的筒型构件内壁表面漆层的清除方法，其特征在于，所述激光的扫描速度范围为6000-35000mm/s，且相邻两束激光束在所述筒型构件(3)内壁表层形成的光斑之间的重合度范围为30％-60％。
7.根据权利要求1-3任一项所述的筒型构件内壁表面漆层的清除方法，其特征在于，所述激光发生器(2)采用振镜系统对所述筒型构件(3)的内壁表面漆层进行扫描。
8.根据权利要求1-3任一项所述的筒型构件内壁表面漆层的清除方法，其特征在于，所述指示光在所述筒型构件(3)的内壁上形成的光斑轮廓与所述激光在所述筒型构件(3)上形成的光斑轮廓完全重合。
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