CN114308906B - 激光清洗器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种激光清洗器，包括激光清洗单元、声波检测单元和调节单元，激光清洗单元用于对工件进行激光清洗；声波检测单元用于对所述激光清洗单元的对焦精确度进行检测；调节单元包括驱动模块和控制模块，所述激光清洗单元和所述声波检测单元分别与所述驱动模块连接，所述声波检测单元还与所述控制模块通讯连接；所述驱动模块能够控制所述激光清洗单元和所述声波检测单元绕第一轴线旋转，并能够控制所述激光清洗单元和所述声波检测单元沿第二路径和第三路径移动，所述第一轴线、所述第一路径和所述第二路径相互垂直。本发明提供的激光清洗器，旨在实现对对焦精度的实时监控，并在对焦错位后自动纠偏。

Description

激光清洗器

技术领域

本发明属于激光清洗技术领域，更具体地说，是涉及一种激光清洗器。

背景技术

激光清洗不需要使用任何化学药剂，清洗后的废料大多为固体粉末状，体积小，易于存放，避免了化学清洗产生的环境污染问题。

激光清洗设备通常包括固定式激光清洗设备和手持式激光清理设备，手持式激光清理设备主要是依靠人工手持设备进行操作，灵活性较高，但由于人工握持的不稳定性，在清洗过程中无法始终保证激光设备对焦准确，在对焦错位后若不能及时发现并进行纠正，容易出现清洗效果差，甚至会工件损坏的情况。

发明内容

本发明的目的在于提供一种激光清洗器，旨在实现对对焦精度的实时监控，并在对焦错位后自动纠偏。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种激光清洗器，包括：

激光清洗单元，用于对工件进行激光清洗；

声波检测单元，用于对所述激光清洗单元的对焦精确度进行检测；以及

调节单元，包括驱动模块和控制模块，所述激光清洗单元和所述声波检测单元分别与所述驱动模块连接，所述声波检测单元还与所述控制模块通讯连接；

所述驱动模块能够控制所述激光清洗单元和所述声波检测单元绕第一轴线旋转，并能够控制所述激光清洗单元和所述声波检测单元沿第一路径和第二路径移动，所述第一轴线、所述第一路径和所述第二路径相互垂直；

所述驱动模块包括：

第一驱动组件；

第二驱动组件，与所述第一驱动组件连接，所述第一驱动组件用于驱动所述第二驱动组件绕所述第一轴线旋转；以及

第三驱动组件，与所述第二驱动组件连接，所述第二驱动组件用于控制所述第三驱动组件沿所述第一路径移动，所述激光清洗单元和所述声波检测单元分别与所述第三驱动组件连接，所述第三驱动组件控制所述激光清洗单元和所述声波检测单元沿所述第二路径移动。

在一种可能的实现方式中，所述第一驱动组件包括：

第一驱动器；

减速器，与所述第一驱动器的驱动端连接；以及

旋转臂，与所述减速器连接，所述第一驱动器通过所述减速器控制所述旋转臂绕所述第一轴线转动。

在一种可能的实现方式中，所述第二驱动组件包括：

第二驱动器，设于所述旋转臂上；

第一螺杆，与所述第二驱动器连接；

第一螺母，套设于所述第一螺杆外侧，所述第一螺母的内环面具有与所述第一螺杆上的螺纹相适配的螺纹槽，所述第一螺母与所述第一螺杆形成第一丝杠；以及

第一导向机构，与所述第一丝杠平行设置，所述第一螺母与所述第一导向机构滑动连接。

在一种可能的实现方式中，所述第三驱动组件包括：

第三驱动器，设于所述第一螺母上；

第二螺杆，与所述第三驱动器连接；以及

第二螺母，套设于所述第二螺杆外侧，所述第二螺母的内环面具有与所述第二螺杆上的螺纹相适配的螺纹槽，所述第二螺母与所述第二螺杆形成第二丝杠；以及

第二导向机构，与所述第二丝杠平行设置，所述第二螺母与所述第二导向机构滑动连接。

在一种可能的实现方式中，所述控制模块包括：

控制器，与所述声波检测单元通讯连接；以及

编码器，分别与所述控制器和所述驱动模块通讯连接，所述编码器用于对所述控制器输出的信号进行转换。

在一种可能的实现方式中，所述声波检测单元包括声波采集器，还包括分别与所述声波采集器和所述编码器通讯连接的信号放大器，所述信号放大器用于将所述声波采集器采集的声波信号放大后传递给所述编码器。

在一种可能的实现方式中，所述声波检测单元还包括储存器，所述储存器与所述声波采集器电连接。

在一种可能的实现方式中，所述激光清洗器还包括显示单元，所述显示单元分别与所述声波检测单元和所述控制模块通讯连接，所述显示单元用于将所述声波检测单元采集的声波信息对外输出。

在一种可能的实现方式中，所述激光清洗器还包括分别与所述控制模块和所述显示单元通讯连接的图像检测单元，所述图像检测单元用于采集工件表面清洗后的图像。

在一种可能的实现方式中，所述激光清洗器还包括与所述控制模块通讯连接的反射率检测单元，所述反射率检测单元用于采集工件表面清洗后的光线反射率

本发明提供的激光清洗器的有益效果在于：与现有技术相比，本发明激光清洗器的激光清洗单元对工件表面进行清洗，同时声波检测单元对激光清洗单元清洗时产生的声波进行采集，并判断声波是否符合标准，若采集到的声波信号不符合标准，则说明激光清洗单元的对焦产生错误，此时声波检测单元生成调节信号，控制模块根据该调节信号控制驱动模块工作，使激光清洗单元和声波检测单元同步移动，直至声波检测单元采集的声波信号符合标准。驱动模块可以控制激光清洗单元和声波检测单元绕第一轴线旋转，也可以控制激光清洗单元和声波检测单元沿第一路径和/或第二路径移动，通过多方位和多角度的调节时激光清洗单元快速精确的完成对焦。本发明中能够快速检测激光清洗单元的对焦情况，并及时将在对焦错位时进行调节，方便可靠，提高了清洗效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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为本发明实施例提供一的激光清洗器的结构示意图；

图2为本发明实施例提供二的激光清洗器的主视图。

图中：

1、第一驱动组件；101、第一驱动器；102、减速器；103、旋转臂；

2、第二驱动组件；201、第二驱动器；202、第一螺杆；203、第一螺母；204、第一导向机构；

3、第三驱动组件；301、第三驱动器；302、第二螺杆；303、第二螺母；304、第二导向机构；

4、声波检测单元；401、编码器；402、声波采集器；

5、激光清洗单元。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请一并参阅图1及图2，现对本发明提供的激光清洗器进行说明。激光清洗器，包括激光清洗单元5、声波检测单元4和调节单元，激光清洗单元5用于对工件进行激光清洗；声波检测单元4用于对激光清洗单元5的对焦精确度进行检测；调节单元包括驱动模块和控制模块，激光清洗单元5和声波检测单元4分别与驱动模块连接，声波检测单元4还与控制模块通讯连接；驱动模块能够控制激光清洗单元5和声波检测单元4绕第一轴线旋转，并能够控制激光清洗单元5和声波检测单元4沿第一路径和第二路径移动，第一轴线、第一路径和第二路径相互垂直；

驱动模块包括第一驱动组件1、第二驱动组件2和第三驱动组件3；第二驱动组件2与第一驱动组件1连接，第一驱动组件1用于驱动第二驱动组件2绕第一轴线旋转；第三驱动组件3与第二驱动组件2连接，第二驱动组件2用于控制第三驱动组件3沿第一路径移动，激光清洗单元5和声波检测单元4分别与第三驱动组件3连接，第三驱动组件3控制激光清洗单元5和声波检测单元4沿第二路径移动。

本发明提供的激光清洗器，与现有技术相比，本发明激光清洗器的激光清洗单元5对工件表面进行清洗，同时声波检测单元4对激光清洗单元5清洗时产生的声波进行采集，并判断声波是否符合标准，若采集到的声波信号不符合标准，则说明激光清洗单元5的对焦产生错误，此时声波检测单元4生成调节信号，控制模块根据该调节信号控制驱动模块工作，使激光清洗单元5和声波检测单元4同步移动，直至声波检测单元4采集的声波信号符合标准。驱动模块可以控制激光清洗单元5和声波检测单元4绕第一轴线旋转，也可以控制激光清洗单元5和声波检测单元4沿第一路径和/或第二路径移动，通过多方位和多角度的调节时激光清洗单元5快速精确的完成对焦。本发明中能够快速检测激光清洗单元5的对焦情况，并及时将在对焦错位时进行调节，方便可靠，提高了清洗效果。

本实施例中声波检测单元4检测和激光清洗单元5对焦错位时，第三驱动组件3控制声波检测单元4和激光清洗单元5沿第二路径移动；第二驱动组件2控制第三驱动组件3沿第一路径移动，从而使与第三驱动组件3连接的声波检测单元4和激光清洗单元5沿第二路径移动；第一驱动组件1控制第二驱动组件2绕第一轴线旋转，从而通过第二驱动组件2和第三驱动组件3控制声波检测单元4和激光清洗单元5绕第一轴线旋转。本结构中的第一轴线、第一路径和第二路径相互垂直，可以对声波检测单元4和激光清洗单元5进行全面调节，方便快速，能够及时完成对焦。

需要说明的是，在进行清洗之前，将对焦准确时激光清洗单元5对工件清洗时产生的声波波段进行记录，声波检测单元4对清洗单元对工件清洗过程中产生的声波的波段进行采集，并与计录的波段进行比对，从而确定对焦是否准确。

在一些实施例中，请参阅图1至图2，第一驱动组件1包括第一驱动器101、减速器102和旋转臂103，减速器102与第一驱动器101的驱动端连接；旋转臂103与减速器102连接，第一驱动器101通过减速器102控制旋转臂103绕第一轴线转动。

第一驱动器101控制减速器102旋转，并通过减速器102控制旋转臂103转动，减速器102使旋转臂103的转速降低。本实施例中结构简单，通过第一驱动器101控制旋转臂103绕第一轴线转动实现对激光清洗单元5和声波检测单元4的调节，减速器102能够降低旋臂的转动速度，提高调节精度。

具体地，第一驱动器101为电机。

在一些实施例中，请参阅图1及图2，第二驱动组件2包括第二驱动器201、第一螺杆202、第一螺母203和第一导向机构204，第二驱动器201设于旋转臂103；第一螺杆202与第二驱动器201连接；第一螺母203套设于第一螺杆202外侧，第一螺母203的内环面具有与第一螺杆202上的螺纹相适配的螺纹槽，第一螺母203与第一螺杆202形成第一丝杠；第一导向机构204与第一丝杠平行设置，第一螺母203与第一导向机构204滑动连接。

第二驱动器201控制第一螺杆202转动，从而使套设于第一螺杆202外的第一螺母203沿第一螺杆202的轴向移动，第一导向机构204能够避免第一螺母203随第一螺杆202转动，对第一螺母203提供导向。在本实施例中，第一螺杆202的轴线平行于第一路径。本结构可以方便的使第一螺母203在第一路径上移动，并且通过第二驱动器201使第一螺母203停止于指定位置，方便对激光清洗单元5和声波检测单元4进行位置调节。

具体地，第二驱动器201为电机，第一丝杠为滚珠丝杠。

可选的，第一导向机构204也可以采用光杆，第一螺母203滑动套设于光杆外。

可选的，第一导向机构204为直线滑轨，第一螺母203与直线滑轨滑动连接。

在一些实施例中，请参阅图1至图2，第三驱动组件3包括第三驱动器301、第二螺杆302、第二螺母303、第二导向机构304，第三驱动器301设于第一螺母203上；第二螺杆302与第三驱动器301连接；第二螺母303套设于第二螺杆302外侧，第二螺母303的内环面具有与第二螺杆302上的螺纹相适配的螺纹槽，第二螺母303与第二螺杆302形成第二丝杠；第二导向机构304与第二丝杠平行设置，第二螺母303与第二导向机构304滑动连接。

第三驱动器301控制第二螺杆302转动，从而使套设于第二螺杆302外的第二螺母303沿第二螺杆302的轴向移动，第二导向机构304能够避免第二螺母303随第二螺杆302转动，对第二螺母303提供导向。在本实施例中，第二螺杆302的轴线平行于第二路径。本结构可以方便的使第二螺母303在第二路径上移动，并且通过第三驱动器301使第二螺母303停止于指定位置，方便对激光清洗单元5和声波检测单元4进行位置调节。

具体地，第二丝杠为滚珠丝杠，第三驱动器301为电机。

可选的，第二导向机构304也可以采用光杆，第二螺母303滑动套设于光杆外。

可选的，第二导向机构304为直线滑轨，第二螺母303与直线滑轨滑动连接。

在一些实施例中，请参阅图1至图2，控制模块包括控制器和编码器，控制器与所述声波检测单元通讯连接；编码器分别与所述控制器和所述驱动模块通讯连接，所述编码器用于对所述控制器输出的信号进行转换。

声波采集器402和激光清洗单元5连接于驱动模块上的同一部件，对激光清洗单元5清洗过程中产生的声波进行采集，并能够随激光清洗单元5同步移动，以对激光清洗单元5产生的声波进行实时检测。

声波采集器402将采集的声波传递给控制器，通过控制器对采集的声波信号进行分析比对，判断是否符合标准，并将判断后的结果传递给编码器401，编码器401将电信号转换为通讯信号后向外发送。本实施例可以对激光清洗单元5在清洗过程中进行实时检测，方便及时调节对焦精度，确保清洗效果。

在一些实施例中，图中未示出，声波检测单元4包括声波采集器402，还包括分别与声波采集器402和编码器401通讯连接的信号放大器，信号放大器用于将声波采集器402采集的声波信号放大后传递给编码器401。

信号放大器将声波采集器402采集的声波信号进行放大后再传输给编码器401，提高提高信号强度，避免外部噪声影响声音采集的精度。

具体地，声波采集器402为声音传感器。

在一些实施例中，声音检测单元包括声波处理模块，声波处理模块与声波采集器402电连接，用于对声波采集器402采集的声波信号进行降噪处理。

可选的，声波处理模块采用小波去噪，相比傅里叶变化和滤波算法去除噪音，小波去噪不会损失过多的细节。

一个含噪的模型可以表示如下，S(k)＝f(k)+ε*e(k)k＝1.2…n-1，其中，f(k)为有用信号,s(k)为含噪声信号,e(k)为噪声,ε为噪声系数的标准偏差。小波去噪包含小波分解、小波高频系数处理、信号重构三部分，小波高频系数阈值选择硬阈值量化。

基于降噪后的信号进行分帧操作，采用加窗函数W(n),一般为矩形窗或汉明窗。分帧即采集一定长度的数据，将信号划分为很多短时的段，每个短时的段称为一帧。对一帧信号进行处理就相当于对特征固定的持续信号进行处理。

提取时域特征中的短时能量，设语音波形时域信号为x(n)，加窗函数w(n)，分帧处理后得到的第i帧语音信号为yi(n)满足yi(n)＝w(n)*x((i-1)*inc+n)，1≤n≤L，1≤i≤fn，yi(n)是一帧的数值，n＝1,2,…L，i＝1,2,…fn，L为帧长，inc为帧移长度，fn为分帧后总帧数。

第i帧语音信号yi(n)的短时能量公式为：

在一些实施例中，图中未示出，声波检测单元4还包括储存器，储存器与声波采集器402电连接。

声波采集器将采集的声波信号储存在储存器内，当需要对激光清洗设备进行检修或维护时，可以调取储存器内的数据进行分析比对，储存器可以方便后续对数据进行管理和维护。

在一些实施例中，图中未示出，激光清洗器还包括显示单元，显示单元分别与声波检测单元4和控制模块通讯连接，显示单元用于将声波检测单元4采集的声波信息对外输出。

在声波检测单元4采集到声音信息后，将该信号传递给控制模块，控制模块经过分析后传递给显示单元，操作人员可以根据显示单元输出的信息实时观察声波信息，并作出相应处理，确保清洗精度。

在一些实施例中，图中未示出，所述激光清洗器还包括分别与所述控制模块和所述显示单元通讯连接的图像检测单元，所述图像检测单元用于采集工件表面清洗后的图像。

在激光清洗单元5对工件进行清洗的过程中，图像检测单元对清洗后的工件表面进行采集，并将拍摄后的图像信息传递给控制模块，控制模块对信号进行转换和分析后通过显示单元对外输出。本实施例中的结构可以方便操作人员通过显示单元实施观测清洗后工件表面的清洗度，无需近距离观测工件表面，提高清洗过程的安全性。

在一些实施例中，图中未示出，激光清洗器还包括与控制模块通讯连接的反射率检测单元，反射率检测单元用于采集工件表面清洗后的光线反射率。

反射率检测单元对工件表面完成清洗的部件进行光线反射率检测，进而可获取工件表面的洁净度信息，反射率检测单元通过获取工件表面的洁净度信息，来判断工件表面的污染物残留情况，进而对激光清洗单元5的清洗过程进行及时控制和信息回馈。反射率检测单元可结合图像检测单元通过工件表面的反射光来实时监测工件表面的反射率、激光光束照射在清洗表面上而引起的表面声波以及工件表面图像，来综合判断清洗效果。再根据激光清洗的效果，在清洗过程中可以随时关闭激光电源，终止清洗。

可选的，反射率检测单元为发射率测定仪。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.激光清洗器，其特征在于，包括：

激光清洗单元，用于对工件进行激光清洗；

声波检测单元，用于对所述激光清洗单元的对焦精确度进行检测；以及

调节单元，包括驱动模块和控制模块，所述激光清洗单元和所述声波检测单元分别与所述驱动模块连接，所述声波检测单元还与所述控制模块通讯连接；

所述驱动模块能够控制所述激光清洗单元和所述声波检测单元绕第一轴线旋转，并能够控制所述激光清洗单元和所述声波检测单元沿第一路径和第二路径移动，所述第一轴线、所述第一路径和所述第二路径相互垂直；

所述驱动模块包括：

第一驱动组件；

第二驱动组件，与所述第一驱动组件连接，所述第一驱动组件用于驱动所述第二驱动组件绕所述第一轴线旋转；以及

第三驱动组件，与所述第二驱动组件连接，所述第二驱动组件用于控制所述第三驱动组件沿所述第一路径移动，所述激光清洗单元和所述声波检测单元分别与所述第三驱动组件连接，所述第三驱动组件控制所述激光清洗单元和所述声波检测单元沿所述第二路径移动。

2.如权利要求1所述的激光清洗器，其特征在于，所述第一驱动组件包括：

第一驱动器；

减速器，与所述第一驱动器的驱动端连接；以及

旋转臂，与所述减速器连接，所述第一驱动器通过所述减速器控制所述旋转臂绕所述第一轴线转动。

3.如权利要求2所述的激光清洗器，其特征在于，所述第二驱动组件包括：

第二驱动器，设于所述旋转臂上；

第一螺杆，与所述第二驱动器连接；

第一螺母，套设于所述第一螺杆外侧，所述第一螺母的内环面具有与所述第一螺杆上的螺纹相适配的螺纹槽，所述第一螺母与所述第一螺杆形成第一丝杠；以及

第一导向机构，与所述第一丝杠平行设置，所述第一螺母与所述第一导向机构滑动连接。

4.如权利要求3所述的激光清洗器，其特征在于，所述第三驱动组件包括：

第三驱动器，设于所述第一螺母上；

第二螺杆，与所述第三驱动器连接；以及

第二螺母，套设于所述第二螺杆外侧，所述第二螺母的内环面具有与所述第二螺杆上的螺纹相适配的螺纹槽，所述第二螺母与所述第二螺杆形成第二丝杠；以及

第二导向机构，与所述第二丝杠平行设置，所述第二螺母与所述第二导向机构滑动连接。

5.如权利要求1所述的激光清洗器，其特征在于，所述控制模块包括：

控制器，与所述声波检测单元通讯连接；以及

编码器，分别与所述控制器和所述驱动模块通讯连接，所述编码器用于对所述控制器输出的信号进行转换。

6.如权利要求5所述的激光清洗器，其特征在于，所述声波检测单元包括声波采集器，还包括分别与所述声波采集器和所述编码器通讯连接的信号放大器，所述信号放大器用于将所述声波采集器采集的声波信号放大后传递给所述编码器。

7.如权利要求6所述的激光清洗器，其特征在于，所述声波检测单元还包括储存器，所述储存器与所述声波采集器电连接。

8.如权利要求1所述的激光清洗器，其特征在于，所述激光清洗器还包括显示单元，所述显示单元分别与所述声波检测单元和所述控制模块通讯连接，所述显示单元用于将所述声波检测单元采集的声波信息对外输出。

9.如权利要求8所述的激光清洗器，其特征在于，所述激光清洗器还包括分别与所述控制模块和所述显示单元通讯连接的图像检测单元，所述图像检测单元用于采集工件表面清洗后的图像。

10.如权利要求1所述的激光清洗器，其特征在于，所述激光清洗器还包括与所述控制模块通讯连接的反射率检测单元，所述反射率检测单元用于采集工件表面清洗后的光线反射率。

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