CN113663987A - 一种激光清洗装置及清洗方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种激光清洗装置。所述激光清洗装置包括平台、机械臂装置、工业摄像头、计算机、激光器、扫描振镜、控制系统以及手动控制装置，所述控制系统通过输出端口与所述机械臂装置及所述激光器相连，所述控制系统通过输入端口与所述计算机及所述手动控制装置相连，所述机械臂装置设于所述平台上，所述激光器通过光纤与激光输出头相连，所述激光输出头的输出端对应设置有所述扫描振镜，所述扫描振镜通过线缆与所述计算机连接，所述工业摄像头通过视频线与所述计算机相连。本发明的激光清洗装置能够减少激光清洗过程中人工视觉性误差，保证得到更加准确的清洗范围。另外，还提供了一种应用于该激光清洗装置的清洗方法。
Description
技术领域
本发明涉及激光清洗技术领域，尤其涉及一种激光清洗装置及应用于该激光清洗装置的清洗方法。
背景技术
传统的清洗方式主要采用高压水、化学试剂以及手工打磨等方法进行清洗，这些清洗方式主要是用来清除以铁锈、油污和有颗粒的表面污染物。同时，在环境保护和高精度的要求下，传统的清洗方法在应用上受到了很大的限制。在传统的清洗方法中均需人工现场操作，不仅效率不高，而且存在一定的安全隐患。传统的激光清洗方式主要是人工操作激光参数软件的方式，能获得较好的清洗效果，但清洗区域不准确，容易引起非清洗区域的基材氧化，且在测量待清洗表面大概尺寸和设置工艺参数等步骤均为人工重复操作，耗时耗力。
发明内容
基于此，有必要针对上述问题，提供一种能够减少在激光清洗过程中人工视觉性误差的激光清洗装置及应用于该激光清洗装置的清洗方法，防止人工各方位角度视觉的偏差，从而导致在进行设定清洗范围时出现误差，保证得到更加准确的清洗范围，同时配置的机械臂装置设备，可以更好地保护操作人员的安全。
本发明提供一种激光清洗装置，包括平台、机械臂装置、工业摄像头、计算机、激光器、扫描振镜、控制系统以及手动控制装置，所述控制系统通过输出端口与所述机械臂装置及所述激光器相连，所述控制系统通过输入端口与所述计算机及所述手动控制装置相连，所述机械臂装置设于所述平台上，所述激光器通过光纤与激光输出头相连，所述激光输出头的输出端对应设置有所述扫描振镜，所述扫描振镜通过线缆与所述计算机连接，所述工业摄像头通过视频线与所述计算机相连。
进一步的，所述平台上开设有定位孔，所述定位孔用于放置和固定所述机械臂装置。
进一步的，所述机械臂装置为五轴机械臂装置，所述机械臂装置包括第一旋转部、下臂、第二旋转部、上臂以及摆动部，所述第一旋转部设于所述平台上，所述下臂的一端和所述第一旋转部连接，所述下臂的另一端和所述第二旋转部连接，所述上臂的一端和所述第二旋转部连接，所述上臂的另一端和所述摆动部连接。
进一步的，所述第一旋转部和所述第二旋转部的旋转范围为0~180°，所述下臂、所述上臂以及所述摆动部的旋转范围为0-120°。
一种应用于如上所述激光清洗装置的清洗方法，操作步骤如下：
（1）将待清洗试样放置在机械臂装置底下的平台上；
（2）打开计算机、机械臂装置、摄像头、手动控制装置开关；
（3）输入工业摄像头、机械臂装置、扫描振镜的控制程序，进行图像处理，控制机械臂装置运动到待清洗位置的上方、控制扫描振镜的运动状态；
（4）控制机械臂装置移动到待清洗位置的上方后，工业摄像头再次拍摄，进行图像处理，获取待清洗位置的尺寸信息，以及污染物等级；
（5）根据图像处理得到的信息，设定相对应的激光功率参数，启动激光器，根据二维扫描程序对待清洗试样进行清洗；
（6）二维扫描程序运行结束后，工业摄像头再次进行图像处理，用图像处理得到的信息来判断是否需要二次清洗，若需要，则进行二次清洗，不需要则关闭激光器；
（7）取出待清洗试样，打扫平台。
进一步的，所述工业摄像头为线阵工业相机。
进一步的，所述手动控制装置为单片机控制芯片。
进一步的，所述扫描振镜为激光扫描振镜。
进一步的，所述激光器为连续光纤激光器。
本发明的激光清洗装置及应用于该激光清洗装置的清洗方法，其通过机械臂装置、激光器、工业摄像头以及扫描振镜的相互配合，可以完整的识别出待清洗物表面需清洗的区域，并把该区域的位置信息、尺寸信息、待清洗等级等传输给激光清洗装置，激光清洗装置使用与待清洗等级相对应的工艺参数，确定清洗区域，规划清洗路径，实现去除待清洗区域表面，提高激光清洗效率；所设置机械臂装置的存在可以避免激光的高强度亮光会损伤工作人员是视力，从而达到保护工作人员安全的要求。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
图1为本发明的激光清洗装置的结构示意图；
图2为图1所示激光清洗装置的机械臂装置的结构示意图；
图3为图1所示激光清洗装置的清洗流程图;
图中：1.控制系统，12.手动控制装置，13.机械臂装置，2激光器，21.光纤，22.激光输出头，3.计算机，31.扫描振镜，32.工业摄像头，4.平台，500.待清洗试样，131.第一旋转部，132.下臂，133.第二旋转部，134.上臂，135.摆动部。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。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。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请参阅图1-图3，本发明提供了一种激光清洗装置，所述激光清洗装置包括控制系统1、手动控制装置12、激光器2以及机械臂装置13，控制系统1通过输出端口与机械臂装置13及激光器2相连，控制系统1通过输入端口与手动控制装置12及计算机3相连，平台4上开设有定位孔（图未示），所述定位孔用于放置和固定机械臂装置13。
机械臂装置13包括第一旋转部131、下臂132、第二旋转部133、上臂134以及摆动部135，所述第一旋转部设于所述平台4上，所述下臂的一端和所述第一旋转部连接，所述下臂的另一端和所述第二旋转部连接，所述上臂的一端和所述第二旋转部连接，所述上臂的另一端和所述摆动部连接。
机械臂装置13中的所述摆动部外侧设置有工业摄像头32，工业摄像头32通过线缆与计算机3连接。激光输出头22安装于机械臂装置13中的所述摆动部中间内测，激光输出头22的输出端对应设置有二维扫面振镜31，扫描振镜31通过线缆与计算机3连接。所述的机械臂装置13为五轴机械臂装置，其中所述第一旋转部和所述第二旋转部的旋转范围为0~180°，下臂132、上臂134以及摆动部135的旋转范围为0-120°。工业摄像头32为线阵CCD工业相机。手动控制装置系统12所用的芯片为STM32单片机控制芯片。扫描振镜31为SC30L高速激光扫描振镜。激光器2为高功率连续光纤激光器。
本发明的激光清洗装置的清洗方法，其操作步骤如下：
1）将待清洗试样放置在机械臂装置底下的平台上；
2）打开计算机、机械臂装置、摄像头、手动控制装置开关；
3）输入工业摄像头、机械臂装置、扫描振镜的控制程序，进行图像处理，控制机械臂装置运动到待清洗位置的上方、控制扫描振镜的运动状态（若开始时，待清洗位置不在摄像头所能拍摄到的范围内，操作手动控制装置来控制机械臂装置运动，直到能拍摄到待清位置）
4）控制机械臂装置移动到待清洗位置的上方后，工业摄像头再次拍摄，进行图像处理，获取待清洗位置的尺寸信息，以及污染物等级；
5）根据图像处理得到的信息，设定相对应的激光功率参数，启动激光器，根据二维扫描程序对待清洗试样进行清洗；
6）二维扫描程序运行结束后，工业摄像头再次进行图像处理，用图像处理得到的信息来判断是否需要二次清洗，若需要，则进行二次清洗，不需要则关闭激光器；
7）取出待清洗试样，打扫平台。
请参阅图1-图3，在一个实施方式中，本发明的激光清洗装置的清洗方法为：选择附着有厚度为20μm的不规则形状漆层，长宽厚为15cm10cm1cm的2A12铝合金的双层材料为待清洗试样500。对待清洗物漆层进行清洗。
第一步：先将待清洗试样500放置在平台4上，将清洗面朝上。
第二步：打开计算机3、机械臂装置13、工业摄像头32、手动控制装置12开关，初始化机械臂装置13移动位置。
第三步：输入机械臂装置13、扫描振镜31的控制程序，使用工业摄像头32拍照，进行图像处理，控制机械臂装置13运动到待清洗位置的上方、控制扫描振镜31的运动状态。
第四步：把图像处理后获取的待清洗面的位置、尺寸等级信息进行文件保存（每一次图像处理后所获取的信息更新文件保存）。
第五步：根据图像处理得到的信息，设定相对应的激光功率参数，启动激光器，根据二维扫描程序对待清洗试样进行清洗。
第六步：二维扫描程序运行结束后，工业摄像头32再次进行图像处理，用图像处理得到的信息来判断是否需要二次清洗，若需要，则进行二次清洗，不需要则关闭激光器。
第七步：取出清洗后试样500，打扫平台4。
计算机3采用的应用程序为：JAKA五轴机械臂装置所配套使用的机械臂装置运动控制软件、SC30L高速激光扫描振镜所配套使用的激光扫描控制软件，并将该软件安装在windows系统使用。
可以理解的，在另一个实施方式中，本发明的激光清洗装置的清洗方法为：选择附着有厚度为50μm的不规则形状漆层的2A12多规则形状的铝合金材料为待清洗试样500。对待清洗物漆层进行清洗。
第一步：先将待清洗试样500放置在平台4上。
第二步：打开计算机3、机械臂装置13、工业摄像头32、手动控制装置12开关，初始化机械臂装置13移动位置。
第三步：输入机械臂装置13、扫描振镜31的控制程序，使用工业摄像头32拍照，若待清洗位置不在摄像头所能拍摄到的范围内，可以操作手动控制装置来控制机械臂装置运动，直到能拍摄到待清位置。然后进行图像处理，控制机械臂装置13运动到待清洗位置的上方、控制扫描振镜31的运动状态。
第四步：把图像处理后获取的待清洗面的位置、尺寸等级信息进行文件保存（每一次图像处理后所获取的信息更新文件保存）。
第五步：根据图像处理得到的信息，设定相对应的激光功率参数，启动激光器，根据二维扫描程序对待清洗试样进行清洗。
第六步：二维扫描程序运行结束后，工业摄像头32再次进行图像处理，用图像处理得到的信息来判断是否需要二次清洗，若需要，则进行二次清洗，不需要则关闭激光器。
第七步：取出清洗后试样500，打扫平台4。
计算机3采用的应用程序为：JAKA五轴机械臂装置所配套使用的机械臂装置运动控制软件、SC30L高速激光扫描振镜所配套使用的激光扫描控制软件，并将该软件安装在windows系统使用。
本发明的激光清洗装置及应用于该激光清洗装置的清洗方法，其通过机械臂装置、激光器、工业摄像头以及扫描振镜的相互配合，可以完整的识别出待清洗物表面需清洗的区域，并把该区域的位置信息、尺寸信息、待清洗等级等传输给激光清洗装置，激光清洗装置使用与待清洗等级相对应的工艺参数，确定清洗区域，规划清洗路径，实现去除待清洗区域表面，提高激光清洗效率；所设置机械臂装置的存在可以避免激光的高强度亮光会损伤工作人员是视力，从而达到保护工作人员安全的要求。
上述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (9)
1.一种激光清洗装置，其特征在于：包括平台、机械臂装置、工业摄像头、计算机、激光器、扫描振镜、控制系统以及手动控制装置，所述控制系统通过输出端口与所述机械臂装置及所述激光器相连，所述控制系统通过输入端口与所述计算机及所述手动控制装置相连，所述机械臂装置设于所述平台上，所述激光器通过光纤与激光输出头相连，所述激光输出头的输出端对应设置有所述扫描振镜，所述扫描振镜通过线缆与所述计算机连接，所述工业摄像头通过视频线与所述计算机相连。
2.如权利要求1所述的激光清洗装置，其特征在于：所述平台上开设有定位孔，所述定位孔用于放置和固定所述机械臂装置。
3.如权利要求2所述的激光清洗装置，其特征在于：所述机械臂装置为五轴机械臂装置，所述机械臂装置包括第一旋转部、下臂、第二旋转部、上臂以及摆动部，所述第一旋转部设于所述平台上，所述下臂的一端和所述第一旋转部连接，所述下臂的另一端和所述第二旋转部连接，所述上臂的一端和所述第二旋转部连接，所述上臂的另一端和所述摆动部连接。
4.如权利要求3所述的激光清洗装置，其特征在于：所述第一旋转部和所述第二旋转部的旋转范围为0~180°，所述下臂、所述上臂以及所述摆动部的旋转范围为0-120°。
5.一种应用于权利要求1-4所述的激光清洗装置的清洗方法，其特征在于，操作步骤如下：
（1）将待清洗试样放置在机械臂装置底下的平台上；
（2）打开计算机、机械臂装置、摄像头、手动控制装置开关；
（3）输入工业摄像头、机械臂装置、扫描振镜的控制程序，进行图像处理，控制机械臂装置运动到待清洗位置的上方、控制扫描振镜的运动状态；
（4）控制机械臂装置移动到待清洗位置的上方后，工业摄像头再次拍摄，进行图像处理，获取待清洗位置的尺寸信息，以及污染物等级；
（5）根据图像处理得到的信息，设定相对应的激光功率参数，启动激光器，根据二维扫描程序对待清洗试样进行清洗；
（6）二维扫描程序运行结束后，工业摄像头再次进行图像处理，用图像处理得到的信息来判断是否需要二次清洗，若需要，则进行二次清洗，不需要则关闭激光器；
（7）取出待清洗试样，打扫平台。
6.如权利要求5所述的清洗方法，其特征在于：所述工业摄像头为线阵工业相机。
7.如权利要求6所述的清洗方法，其特征在于：所述手动控制装置为单片机控制芯片。
8.如权利要求7所述的清洗方法，其特征在于：所述扫描振镜为激光扫描振镜。
9.如权利要求8所述的清洗方法，其特征在于：所述激光器为连续光纤激光器。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20211119 |