CN114850681A - 一种用于激光除钠的机械臂及激光除钠系统 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种用于激光除钠的机械臂及激光除钠系统，涉及钠冷堆领域，能够实现复杂结构待处理件的除钠工作，且其具有除钠效率高、可远距离操控、安全性强、不产生二次废物及除钠效果好的优点。该机械臂包括底座、固定轴、主动件、从动件及驱动件，其中，主动件包括至少一个旋转轴和至少一个伸缩轴，旋转轴通过固定轴与伸缩轴连接；从动件设置在机械臂的末端，与伸缩轴或旋转轴的其中一个连接，伸缩轴用于驱动从动件沿伸缩轴轴线方向运动，旋转轴用于驱动从动件在垂直于旋转轴轴向方向的平面内转动。该机械臂用于激光除钠系统中，以调节激光探头与待处理件的相对位置。

Description

一种用于激光除钠的机械臂及激光除钠系统

技术领域

本申请实施例涉及钠冷堆领域，尤其涉及一种用于激光除钠的机械臂及激光除钠系统。

背景技术

随着世界范围内的能源供应日趋紧张，以及人们对全球气候变暖和可持续发展等问题的日益关注，核能必将在未来能源转型中发挥举足轻重的作用。其中，钠冷快堆作为反应堆中优选的堆型，得到了广泛应用。钠冷却快堆采用液态钠作为反应堆冷却剂，可以在低冷却剂体积分数的情况下实现高功率密度的热量传导。

然而，钠是活泼金属，易在钠冷快堆中的设备及构件表面上附着金属钠以及氧化钠、氢化钠等化合物，从而给核反应堆中相关设备及构件的维护带来了一定困难。相关技术中对粘钠金属表面使用的清洗方法有水清洗法、醇清洗法、真空清洗法等，但存在以下诸多不足：一是涉及化学反应安全性低；二是除钠配套系统多，使得建造和运行成本低；三是对不同类型的污染物清洗效率低；四是损伤材料内部结构；五是不能有选择性清洗待处理件表面。

发明内容

鉴于此，本申请实施例提供一种用于激光除钠的机械臂及激光除钠系统，通过控制机械臂带动激光探头在三维空间内运动，能够实现复杂结构待处理件的除钠工作，且其具有除钠效率高、可远距离操控、安全性强、不产生二次废物及除钠效果好的优点。

为实现上述技术特征，本申请实施例第一方面提供一种用于激光除钠的机械臂，包括底座、固定轴、主动件、从动件及驱动件，其中，固定轴设置在底座上，固定轴至少一个；主动件，包括至少一个旋转轴和至少一个伸缩轴，主动件的一端与底座可旋转连接，旋转轴通过固定轴与伸缩轴连接；从动件，设置在机械臂的末端，与伸缩轴或旋转轴的其中一个连接，伸缩轴用于驱动从动件沿伸缩轴的轴线方向运动，旋转轴用于驱动从动件在垂直于旋转轴轴向方向的平面内转动；驱动件，用于给主动件提供驱动力。

具体地，当主动件中的旋转轴和伸缩轴均为一个，且固定轴为一个时，旋转轴绕其所在轴向方向上旋转，伸缩轴沿其所在轴向方向上伸长或缩短，旋转轴通过固定轴与伸缩轴连接，由于从动件与伸缩轴或旋转轴的其上一个固定连接，如此，当驱动件给主动件提供驱动力时，可使主动件带动从动件产生沿伸缩轴轴向方向的移动，或在垂直于旋转轴轴向方向的平面内旋转运动。另外，当主动件中的旋转轴和伸缩轴均为两个时，这两个旋转轴均绕各自所在轴线旋转且所在轴线互相垂直，两个伸缩轴沿各自所在轴线方向伸长或缩短且所在轴线互相垂直，每个旋转轴和每个伸缩轴之间通过固定轴连接，此种情况下，与上述类似，主动件可带动从动件实现两个不同平面内的旋转运动，或两个不同方向的移动。再者，主动件的旋转轴也可以为三个，三个旋转轴均绕各自所在轴线旋转且所在轴线均两两垂直，伸缩轴为三个，沿各自所在轴线方向伸长或缩短且所在轴线两两垂直，每个旋转轴和每个伸缩轴之间通过固定轴连接，相似的，主动件可带动从动件实现三个不同平面内的旋转运动或三个不同方向的移动。

需要说明的是，旋转轴、伸缩轴和固定轴的数量这里不作限定，诸如，主动件可以是两个旋转轴、一个伸缩轴和两个固定轴组成，也可以是两个旋转轴、三个伸缩轴和三个固定组成。优选地，采用三个两两垂直的旋转轴且旋转轴绕其轴线方向旋转的三个旋转平面两两垂直、三个两两垂直的伸缩轴且每个伸缩轴的伸缩方向两两垂直及三个将旋转轴和伸缩轴连接的固定轴，如此，可实现机械臂末端的从动件跟随机械臂在三维空间内能够灵活运转。

在本申请的一种可能的实现方式中，主动件包括第一旋转轴和第一伸缩轴，固定轴包括第一固定轴，底座所在平面为第一平面，与第一平面垂直的方向为第一方向，第一旋转轴的一端与底座旋转连接，第一旋转轴垂直于第一平面且可绕其轴向方向在第一平面内旋转，第一伸缩轴通过第一固定轴与第一旋转轴连接，第一固定轴平行于第一平面且与第一方向垂直，第一伸缩轴与第一固定轴呈90°连接，且伸缩轴沿第一方向设置在第一固定轴上，主动件用于带动从动件沿第一方向移动或第一平面内旋转。如此结构，可实现机械臂末端的从动件在第一平面内旋转或沿第一方向移动。

在本申请的一种可能的实现方式中，主动件包括转动轴和第二伸缩轴，固定轴包括第二固定轴，第二固定轴与第一伸缩轴呈90°连接，且第二固定轴与第一固定轴平行设置，其中，与第一平面垂直且与第二固定轴轴线垂直的平面为第二平面，与第二平面垂直的方向为第二方向，第二伸缩轴通过转动轴与第二固定轴连接，转动轴绕第二固定轴的的端部在第二平面内转动，第二平面与第一平面垂直且与第二固定轴的轴线垂直，第二方向与第二平面垂直，主动件用于带动从动件在第二平面内旋转或在第二方向上移动。

在本申请的一种可能的实现方式中，主动件包括第二旋转轴和第三固定轴，第二旋转轴与第二伸缩轴的一端固定连接，第三固定轴靠近第二旋转轴的一端与第二旋转轴呈90°连接，第三固定轴的中部与第二方向平行，第三固定轴远离第二旋转轴的一端与第二旋转轴的轴线方向垂直，第三固定轴所在平面与第一平面平行，第二旋转轴可绕第二方向在第二平面内旋转，主动件用于带动从动件在第二平面内旋转。

在本申请的一种可能的实现方式中，主动件包括第三旋转轴，其中，与第二平面和第一平面均垂直的平面为第三平面，与第二方向和第一方向均垂直的方向为第三方向，第三旋转轴绕第三方向在第三平面内旋转，第三旋转轴的一端与第三固定轴连接，第三旋转轴的另一端与从动件在第三平面内呈90°连接，第三旋转轴用于带动从动件在第三平面内旋转。

以上，由于主动件包括三个两两垂直的旋转轴，且三个旋转轴各自绕其轴线方线旋转，使得主动件可以带动从动件实现在第一平面内、第二平面内及第三平面内旋转，两个相互垂直的伸缩轴，且两个伸缩轴沿各自轴线方向移动，使得主动件可以带动从动件沿第一方向和第二方向移动，固定轴用于连接旋转轴和伸缩轴，转动轴的设置使得主动件带动从动件在第二平面内转动的同时还能带动从动件产生沿第三方向上的位置变化。如此结构，可实现机械臂的主动件带动机械臂末端的从动件跟随机械臂在三维空间内灵活运转。

需要说明的是，这里，旋转轴、伸缩轴、转动轴及固定轴的长度不作限定，可根据机械臂应用场景中的空间大小调整即可。

在本申请的一种可能的实现方式中，还包括控制器，控制器与驱动件和主动件电联接，控制器用于控制主动件的运动，以调节从动件的空间位置。如此，可通过控制器来远距离控制机械臂的运动，提高该机械臂的智能化程度。

第二方面，本申请实施例提供一种激光除钠系统，包括激光发生器、激光探头和光导纤维，激光发生器用于发射激光；光导纤维的一端与激光发生器的发射端连接，另一端与激光探头连接，用于将激光发生器发射的激光传导至激光探头；还包括第一方面中任一项的用于激光除钠的机械臂，机械臂靠近底座的一端与底座旋转连接，激光探头安装在机械臂末端的从动件上，机械臂通过带动激光探头运动以调节激光探头与待处理件的相对位置。

具体地，激光发生器可以选用半导体激光器，发射的激光为连续激光，其次，激光发生器的激光功率可通过输入电流值可调。另外，光导纤维的一端与激光发生器的发射端连接，用于接收激光，光导纤维的另一端与激光探头连接，用于将激光发生器发射的激光传导至激光探头，而后激光从激光探头的出射端射出。由于机械臂能带动从动件在三维空间内灵活运动，即安装在机械臂末端的从动件上的激光探头能在三维空间内灵活运动，通过灵活调整激光探头的方位，激光探头能将激光扫描到待处理件表面的任意部位，利用激光的高密度能量去除待处理件表面附着的杂物，诸如钠废料等等，如此过程，相比较于传统的水清洗等传统方法，不涉及化学反应、可远距离操控、安全性高且能清洗结构复杂的待处理件。

需要说明的是，这里，激光发生器的功率可调，其激光功率可调范围为1～2000W，可通过与激光发生器电联接的计算机来改变电流值以实现控制激光功率的大小，由此，可根据实际需要来满足不同待处理件的表面除杂。

另外，需要补充说明的是，待处理件这里不作限定，待处理件上的附着的钠废料可以是金属钠以及氧化钠、氢化钠等化合物。

在本申请的一种可能的实现方式中，待处理上具有钠废料，激光聚焦到待处理件，利用激光的高密度能量去除待处理件表面上的钠废料。这里，钠废料是指待处理件表面附着的金属钠以及氧化钠、氢化钠等化合物，当连续激光持续聚焦到待处理件上的钠废料时，利用激光能量密度大、聚焦性强的特点，钠废料吸收激光的能量后迅速升温后蒸发或剥离待处理件的表面。另外，由于激光的功率大小可调，在适当激光参数下，不会损伤待处理件的内部结构。以上如此方式，在实现安全高效除去钠废料的同时，还能避免损伤待处理件内部结构。

在本申请的一种可能的实现方式中，激光发射器发射的激光的波长范围为570nm～610nm。在此激光波长范围，激光的波长处于与钠原子发生共振的波长附近范围内，这样，可保证钠废料对激光能量的吸收率较大。另外，为了使钠废料对激光能量的吸收率达到最大，优选地，选用激光波长为589.3nm，此时，激光与钠原子发生共振，钠废料对激光能量的吸收率达到最大，以实现该激光除钠系统的高效性。

在本申请的一种可能的实现方式中，光导纤维设置在机械臂内，光导纤维的入射端与激光发生器的激光发射端连接，用于接收激光，光导纤维的出射端与激光探头相连接，光导纤维用于引导激光沿光导纤维的入射端从光导纤维的出射端射出。这里，光导纤维耦合在机械臂内部，机械臂运动时可带动光导纤维移动，以使光导纤维将接收到的激光传导至待处理件处。

在本申请的一种可能的实现方式中，包括透镜，透镜设置在激光探头的激光出射端，且位于光导纤维的出射端之后，用于将激光探头与激光探头的外部空间隔绝。这里，透镜与激光探头连接，且位于激光探头的激光出射端口处，通过透镜将激光探头外界环境与机械臂内的光导纤维隔离分开，透镜靠近激光出射端口的一端配合伸入激光出射端口。

在本申请的一种可能的实现方式中，包括摄像镜头，摄像镜头为多个，设置在机械臂末端的从动件上，且沿激光探头的周向分布，摄像镜头用于观察待处理件及清洗过程。诸如，当观察到待处理件某处清洗部位清洗完成后，可通过控制器控制激光探头改变方位去清洗待处理件上其它需要清洗的部位。如此，摄像镜头的设置，可以提高该激光除钠系统的除钠效率及除钠效果。

在本申请的一种可能的实现方式中，该激光除钠系统包括发光组件，设置在机械臂末端的从动件上，沿激光探头的周向分布并位于激光探头与摄像镜头之间，发光组件用于给摄像镜头提供光源。这里，在激光探头的周向布置发光组件，以便于当待处理件所在的环境光线不足时，发光组件提供摄像镜头所需要的光源。

在本申请的一种可能的实现方式中，该系统包括喷气组件，喷气组件设置在机械臂末端的从动件上，沿激光探头的周向分布且位于发光组件远离激光探头的一侧，喷气组件用于排放气体避免激光清洗后的钠废料附着在激光探头和发光组件上。

在本申请的一种可能的实现方式中，该系统包括回收装置，回收装置设置在机械臂末端的从动件上，沿激光探头的周向分布且位于喷气组件与摄像镜头之间，用于集中回收钠废料。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种用于激光除钠的机械臂及激光除钠系统的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的图1中从动件的A-A截面示意图；

图3为本申请实施例提供的一种激光探头及回收装置的空间相对位置示意图；

图4为本申请实施例提供的一种激光探头及摄像镜头的空间相对位置示意图；

图5为本申请实施例提供的一种激光探头及透镜的结构示意图。

附图标记：

1-底座；2-第一旋转轴；3-第一固定轴；4-第一伸缩轴；5-第二固定轴；6-转动轴；7-第二伸缩轴；8-第二旋转轴；9-第三固定轴；10-第三旋转轴；11-从动件；111-激光探头；1111-透镜；112-摄像镜头；113-发光组件；114-回收装置；115-喷气组件；12-控制器。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请的具体技术方案做进一步详细描述。以下实施例用于说明本申请，但不用来限制本申请的范围。

在本申请实施例中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请实施例的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

此外，在本申请实施例中，“上”、“下”、“左”以及“右”等方位术语是相对于附图中的部件示意置放的方位来定义的，应当理解到，这些方向性术语是相对的概念，它们用于相对于的描述和澄清，其可以根据附图中部件所放置的方位的变化而相应地发生变化。

在本申请实施例中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。

在本申请实施例中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

在本申请实施例中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本申请实施例中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其他实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。

本申请实施例提供一种激光除钠系统，可应用于钠冷堆应用中，参照图1和图2，包括激光发生器(图中未示出)、激光探头111、光导纤维(图中未示出)和机械臂。其中，激光发生器用于发射激光；激光探头111安装在机械臂末端的从动件11上，光导纤维的一端与激光发生器的发射端连接，另一端与激光探头连接，用于将激光发生器发射的激光传导至激光探头。机械臂通过带动激光探头111运动以调节激光探头111与待处理件的相对位置。

具体地，激光发生器可以选用半导体激光器，发射的激光为连续激光，其次，激光发生器的激光功率可通过输入电流值可调。由于机械臂能带动安装在机械臂末端的从动件11上的激光探头111运动，通过灵活调整激光探头111的方位，激光探头111能将激光扫描到待处理件表面的任意部位，利用激光的高能量密度以去除待处理件表面附着的杂物，诸如钠废料等等，如此过程，相比较于传统的水清洗等传统方法，不涉及化学反应、可远距离操控、安全性高且能清洗结构复杂的待处理件。

需要说明的是，这里，激光发生器的功率可调，其激光功率可调范围为1～2000W，可通过与激光发生器电联连的计算机来改变电流值以实现控制激光功率的大小，由此，可根据实际需要来满足不同待处理金属件的表面除杂。

另外，需要补充说明的是，待处理件这里不作限定，待处理件上的附着的钠废料可以是金属钠以及氧化钠、氢化钠等化合物。

为了实现机械臂能带动位于其末端的激光探头111在三维空间内灵活调整方位，以激光清洗结构复杂的待处理件表面的附着物，本申请提供了一种用于激光除钠的机械臂，参照图1和图2，包括底座1、固定轴、主动件、从动件11及驱动件，其中，固定轴设置在底座1上，固定轴至少一个；主动件包括至少一个旋转轴和至少一个伸缩轴，主动件的一端与底座1可旋转连接，旋转轴通过固定轴与伸缩轴连接；从动件11设置在机械臂的末端，与伸缩轴或旋转轴的其中一个连接，伸缩轴用于驱动从动件11沿伸缩轴的轴线方向运动，旋转轴用于驱动从动件11在垂直于旋转轴轴向方向的平面内转动；驱动件(图中未示出)用于给主动件提供驱动力。

具体地，例如，当主动件中的旋转轴和伸缩轴均为一个，且固定轴为一个时，旋转轴绕其所在轴向方向上旋转，伸缩轴沿其所在轴向方向上伸长或缩短，旋转轴通过固定轴与伸缩轴连接，由于从动件11与伸缩轴或旋转轴的其上一个固定连接，如此，当驱动件给主动件提供驱动力时，可使主动件带动从动件11产生沿伸缩轴轴向方向的移动，或在垂直于旋转轴轴向方向的平面内旋转运动。另外，例如，当主动件中的旋转轴和伸缩轴均为两个时，这两个旋转轴均绕各自所在轴线旋转且所在轴线互相垂直，两个伸缩轴沿各自所在轴线方向伸长或缩短且所在轴线互相垂直，每个旋转轴和每个伸缩轴之间通过固定轴连接，此种情况下，与上述类似，主动件可带动从动件11实现两个不同平面内的旋转运动，或两个不同方向的移动。再者，主动件的旋转轴也可以为三个，三个旋转轴均绕各自所在轴线旋转且所在轴线均两两垂直，伸缩轴为三个，沿各自所在轴线方向伸长或缩短且所在轴线两两垂直，每个旋转轴和每个伸缩轴之间通过固定轴连接，相似的，主动件可带动从动件11实现三个不同平面内的旋转运动或三个不同方向的移动。

需要说明的是，旋转轴、伸缩轴和固定轴的数量这里不作限定，诸如，主动件可以是两个旋转轴、一个伸缩轴和两个固定轴组成，也可以是两个旋转轴、三个伸缩轴和三个固定组成。优选地，采用三个两两垂直的旋转轴且旋转轴绕其轴线方向旋转的三个旋转平面两两垂直、三个两两垂直的伸缩轴且每个伸缩轴的伸缩方向两两垂直及三个将旋转轴和伸缩轴连接的固定轴。如此，可实现机械臂末端的从动件11跟随机械臂在三维空间内能够灵活运转，以清洗复杂结构的待处理件表面的附着物，例如，若待处理件表面非规则，而是其内部有不规则的通孔、凹槽、凸起等等，由于激光探头111可随着机械臂在三维空间内灵活移动、旋转，通过控制器12灵活调整激光探头111的方位，可使激光探头111扫描到待处理件表面的任意部位。相反地，若激光探头111的方位不能调整，或仅能在一个方向上移动，又或仅能在一个平面内旋转，待处件固定在激光光路方向上，这时激光探头111只能扫描处理规则表面的待处件。

参照图1，本申请为了方便对机械臂中各部件移动、旋转方向进行描述，图1中给出了三维坐标系，其中，XOY平面、XOZ平面和YOZ平面分别为第一平面、第二平面和第三平面，且三个平面两两垂直；OZ方向、OY方向和OX方向分别为第一方向、第二方向和第三方向，且OZ、OY和OX方向两两垂直。另外，图中的箭头方向分别指旋转轴、转动轴6的转动方向及伸缩轴的伸缩方向。

在一些实施例中，参照图1，主动件包括第一旋转轴2和第一伸缩轴4，固定轴包括第一固定轴3，底座1所在平面为XOY平面，第一旋转轴2的一端与底座1旋转连接，第一旋转轴2垂直于XOY平面且可绕其轴向方向在XOY平面内旋转，第一伸缩轴4通过第一固定轴3与第一旋转轴2连接，第一固定轴3沿OY方向，第一伸缩轴4与第一固定轴3呈90°连接，且伸缩轴沿OZ方向设置在第一固定轴3上，主动件用于带动从动件11沿OZ方向移动或XOY平面内旋转。如此结构，可实现机械臂末端的从动件11在XOY平面内旋转或沿OZ方向移动。

参照图1，主动件包括转动轴6和第二伸缩轴7，固定轴包括第二固定轴5，第二固定轴5与第一伸缩轴4呈90°连接，且第二固定轴5与第一固定轴3平行设置，第二伸缩轴7通过转动轴6与第二固定轴5连接，转动轴6绕第二固定轴5的的端部在XOZ平面内转动，XOZ平面与XOY平面垂直且与第二固定轴5的轴线垂直，第二方向(OY方向)与第二平面(XOZ平面)垂直，主动件用于带动从动件11在第二平面(XOZ平面)内旋转或在第二方向(OY方向)上移动。

继续地，参照图1，主动件包括第二旋转轴8和第三固定轴9，第三旋转轴10与第二伸缩轴7的一端固定连接，第三固定轴9靠近第二旋转轴8的一端与第二旋转轴8呈90°连接，第三固定轴9的中部与OY方向平行，第三固定轴9远离第二旋转轴8的一端与第二旋转轴8的轴线方向垂直，第三固定轴9所在平面与第一平面(XOY平面)平行，第二旋转轴8可绕第二方向(OY方向)在第二平面(XOZ平面)内旋转，主动件用于带动从动件11在第二平面(XOZ平面)内旋转。

在一些实施例中，参照图1，主动件包括第三旋转轴10，第三旋转轴10的一端与第三固定轴9连接，第三旋转轴10的另一端与从动件11在第三平面(YOZ平面)内呈90°连接，第三旋转轴10绕第三方向(OX方向)在第三平面(YOZ平面)内旋转，第三旋转轴10用于带动从动件11在第三平面(YOZ平面)内旋转。

以上，由于主动件包括三个两两垂直的旋转轴，且三个旋转轴各自绕其轴线方线旋转，使得主动件可以带动从动件11实现在第一平面(XOY平面)内、第二平面(XOZ平面)内及第三平面(YOZ平面)内旋转，两个相互垂直的伸缩轴，且两个伸缩轴沿各自轴线方向移动，使得主动件可以带动从动件11沿第一方向(OZ方向)、第二方向(OY方向)上移动，固定轴用于连接旋转轴和伸缩轴，转动轴6的设置使得主动件带动从动件11在第二平面(XOZ平面)内转动的同时还能带动从动件11产生沿第三方向(OX方向)上的位置变化。如此结构，可实现机械臂的主动件带动机械臂末端的从动件11跟随机械臂在三维空间内灵活运转。

需要说明的是，这里，旋转轴、伸缩轴、转动轴6及固定轴的长度不作限定，可根据机械臂应用场景中的空间大小调整即可。另外，旋转轴、伸缩轴、转动轴6及固定轴的具体结构也不作限定，优选地，均采用管状结构，便于在其内设置导光聚焦组件、驱动件等。

在一些实施例中，参照图1，还包括控制器12，控制器12与驱动件和主动件电联接，控制器12用于控制主动件中全部伸缩轴和旋转轴的运动，以调节从动件11的空间位置。这里，控制器12可采用具有控制机械臂运动程序的计算机，如此，可通过计算机来远距离控制机械臂的运动，提高该机械臂的智能化程度。

在一些实施例中，待处理件上具有钠废料，激光聚焦到待处理件，利用激光的高密度能量去除待处理件表面上的钠废料。这里，钠废料是指待处理件表面附着的金属钠以及氧化钠、氢化钠等化合物，当连续激光持续聚焦到待处理件上的钠废料时，利用激光能量密度大、聚焦性强的特点，钠废料吸收激光的能量后迅速升温后蒸发或剥离待处理件的表面。另外，由于激光的功率，在适当激光参数下，不会损伤待处理件的内部结构。以上如此方式，在实现安全高效除去钠废料的同时，还能避免损伤待处理件内部结构。

在一些实施例中，激光发射器发射的激光的波长范围为570nm～610nm。在此激光波长范围，激光的波长处于与钠原子发生共振的波长附近，这样，可保证钠废料对激光能量的吸收率较大。另外，为了使钠废料对激光能量的吸收率达到最大，优选地，选用激光波长为589.3nm，此时，激光与钠原子发生共振，钠废料对激光能量的吸收率达到最大，以实现该激光除钠系统的高效性。

参照图1和图2，光导纤维(图中未示出)设置在机械臂内，光导纤维的入射端与激光发生器的激光发射端连接，用于接收激光，光导纤维的出射端与激光探头111相连接，光导纤维用于引导激光沿光导纤维的入射端从光导纤维的出射端射出。这里，光导纤维耦合在机械臂内部，机械臂运动时可带动光导纤维移动，以使光导纤维将接收到的激光传导至待处理件处。

参照图1、图2和图5，该激光除钠系统包括透镜1111，透镜1111设置在激光探头的激光出射端，且位于光导纤维的出射端之后，用于将激光探头与激光探头的外部空间隔绝。这里，透镜1111与激光探头111连接，且位于激光探头111的激光出射端口处，通过透镜1111将激光探头111外界环境与机械臂内的光导纤维隔离分开，透镜1111靠近激光出射端口的一端配合伸入激光出射端口，而后激光束用于扫描待处理件。

需要说明的是，这里，透镜1111的类型及材质不作限定，能使激光聚焦且具有耐热性即可。优选地，透镜1111类型选用石英平凸透镜，其耐热性强且光学性质好。

在一些实施例中，参照图1、图2和图4，摄像镜头112为多个，设置在机械臂末端的从动件11上，且沿激光探头111的周向分布，摄像镜头112用于观察待处理件及清洗过程。其中，多个摄像镜头112均朝向待处理件，诸如，当观察到待处理件某处清洗部位清洗完成后，可通过控制器12控制激光探头111改变方位去清洗待处理件上其它需要清洗的部位。这里，摄像镜头112的设置，可以提高该激光除钠系统的除钠效率及除钠效果。

继续地，参照图1、图2和图4，该激光除钠系统包括发光组件113，设置在机械臂末端的从动件11上，沿激光探头111的周向分布并位于激光探头111与摄像镜头112之间，发光组件113用于给摄像镜头112提供光源。这里，在激光探头111周向布置发光组件113，以便于当待处理件所在的环境光线不足时，发光组件113提供摄像镜头112所需要的光源。

需要说明的是，发光组件113的数量和发光组件113的形状不作限定。另外，优选地，发光组件113采用LED冷光源。

在一些实施例中，参照图1、图2和图4，该系统包括喷气组件115，喷气组件115设置在机械臂末端的从动件11上，沿激光探头111的周向分布且位于发光组件113远离激光探头111的一侧，喷气组件115用于排放气体避免激光清洗后的钠废料附着在激光探头111和发光组件113上。这里，喷气组件115可以是喷气罐，也可以是气体传输通道等，优选地，喷气组件115选用占用空间小、结构简单的气体传输通道，其中，喷气组件115还包括风机(图中未示出)用来为气体的传输提供驱动力，另外，气体可采用惰性强的氩气，风机设置为微正压，通过排放氩气避免激光清洗后的钠废料附着在激光探头111的透镜1111、LED灯表面上。

在一些实施例中，参照图1、图2、图3和图4，该激光除钠系统包括回收装置114，回收装置114设置在机械臂末端的从动件11上，沿激光探头111的周向分布且位于喷气组件115与摄像镜头112之间，用于集中回收钠废料。这里，回收装置114可采用多个负压钠废料收集装置，多个负压钠废料收集装置与多个摄像镜头112错位布置，以避免负压钠废料收集装置遮挡摄像镜头112的视角。另外，负压钠废料收集装置与从动件11之间的连接为可拆卸连接，以方便将其收集到的钠废料转移后集中处理防止污染。

需要说明的是，机械臂末端的从动件11的结构形式这里不作限定，其具有能满足容纳摄像镜头112、喷气组件115等的容纳空间即可，可以是管状结构，可以是具有容纳空间的块状结构等等，优选地，采用管状结构。这里，激光探头111、摄像镜头112、发光组件113、喷气组件115、回收装置114均耦合在机械臂末端的从动件11中，均跟随着从动件11在三维空间内运动。其中，摄像镜头112、发光组件113、喷气组件115及回收装置114的形状不作限定，优选地，采用管状结构，以便于安装在从动件11中。另外，该激光除钠系统还具有电源，摄像镜头112、发光组件113等有电力需求的组件与电源电联接，电源为其提供电力。

对于整个激光除钠系统，在一些实施例中，参照图1、图2、图3和图4，将该系统布置到粘钠设备、构件一定距离处，开启发光组件113和摄像镜头112，通过计算机控制机械臂带动其末端的从动件11到粘钠设备、构件表面。打开风机，风机将氩气导入气体传输通道，风机设置为微正压。同步打开激光发生器、负压钠废料收集装置，执行清洗工作。清洗过程中，通过摄像镜头112可以实时观察粘钠设备、构件表面的清洗过程和清洗结果，当需要调整激光探头111方位时，由控制器12控制机械臂带动激光探头111在三维空间内调整至合适方位。

上述本申请实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。以上仅为本申请的优选实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (15)

1.一种用于激光除钠的机械臂，其特征在于，包括：

底座；

固定轴，设置在所述底座上，所述固定轴至少一个；

主动件，包括至少一个旋转轴和至少一个伸缩轴，所述主动件的一端与所述底座可旋转连接，所述旋转轴通过所述固定轴与所述伸缩轴连接；

从动件，设置在所述机械臂的末端，与所述伸缩轴或所述旋转轴的其中一个连接，所述伸缩轴用于驱动所述从动件沿所述伸缩轴的轴线方向运动，所述旋转轴用于驱动所述从动件在垂直于所述旋转轴轴向方向的平面内转动；

驱动件，用于给所述主动件提供驱动力。

2.根据权利要求1所述的用于激光除钠的机械臂，其特征在于，所述主动件包括第一旋转轴和第一伸缩轴，所述固定轴包括第一固定轴，所述底座所在平面为第一平面，与所述第一平面垂直的方向为第一方向，所述第一旋转轴的一端与所述底座旋转连接，所述第一旋转轴垂直于所述第一平面且可绕其轴向方向在所述第一平面内旋转，所述第一伸缩轴通过所述第一固定轴与所述第一旋转轴连接，所述第一固定轴平行于所述第一平面且与所述第一方向垂直，所述第一伸缩轴与所述第一固定轴呈90°连接，且所述伸缩轴沿所述第一方向设置在所述第一固定轴上，所述主动件用于带动所述从动件沿所述第一方向移动或所述第一平面内旋转。

3.根据权利要求2所述的用于激光除钠的机械臂，其特征在于，所述主动件包括转动轴和第二伸缩轴，所述固定轴包括第二固定轴，所述第二固定轴与所述第一伸缩轴呈90°连接，且所述第二固定轴与所述第一固定轴平行设置，与所述第一平面垂直且与所述第二固定轴轴线垂直的平面为第二平面，与所述第二平面垂直的方向为第二方向，所述第二伸缩轴通过所述转动轴与所述第二固定轴连接，所述转动轴绕所述第二固定轴的的端部在所述第二平面内转动，所述主动件用于带动所述从动件在所述第二平面内旋转或在所述第二方向上移动。

4.根据权利要求3所述的用于激光除钠的机械臂，其特征在于，所述主动件包括第二旋转轴和第三固定轴，所述第二旋转轴与所述第二伸缩轴的一端固定连接，所述第三固定轴靠近所述第二旋转轴的一端与所述第二旋转轴呈90°连接，所述第三固定轴的中部与所述第二方向平行，所述第三固定轴远离所述第二旋转轴的一端与所述第二旋转轴的轴线方向垂直，所述第三固定轴所在平面与所述第一平面平行，所述第二旋转轴可绕所述第二方向在所述第二平面内旋转，所述主动件用于带动所述从动件在所述第二平面内旋转。

5.根据权利要求4所述的用于激光除钠的机械臂，其特征在于，所述主动件包括第三旋转轴，与所述第二平面和所述第一平面均垂直的平面为第三平面，与所述第二方向和所述第一方向均垂直的主向为第三方向，所述第三旋转轴绕所述第三方向在所述第三平面内旋转，所述第三旋转轴的一端与所述第三固定轴连接，所述第三旋转轴的另一端与所述从动件在第三平面内呈90°连接，所述第三旋转轴用于带动所述从动件在所述第三平面内旋转。

6.根据权利要求5所述的用于激光除钠的机械臂，其特征在于，还包括控制器，所述控制器与所述驱动件和所述主动件电联接，所述控制器用于控制所述主动件的运动，以调节所述从动件的空间位置。

7.一种激光除钠系统，其特征在于，包括：

激光发生器，所述激光发生器用于发射激光；

激光探头；

光导纤维，所述光导纤维的一端与所述激光发生器的发射端连接，另一端与所述激光探头连接，用于将所述激光发生器发射的所述激光传导至所述激光探头；

权利要求1～6中任一项所述的用于激光除钠的机械臂，所述机械臂靠近底座的一端与所述底座旋转连接，所述激光探头安装在所述机械臂末端的所述从动件上，所述机械臂通过带动所述激光探头运动以调节所述激光探头与待处理件的相对位置。

8.根据权利要求7所述的激光除钠系统，其特征在于，所述待处理件上具有钠废料，所述激光聚焦到所述待处理件上，以利用激光的高密度能量去除所述待处理件表面上的所述钠废料。

9.根据权利要求7所述的激光除钠系统，其特征在于，所述激光发射器发射的所述激光的波长范围为570nm～610nm。

10.根据权利要求7所述的激光除钠系统，其特征在于，所述光导纤维设置在所述机械臂内，所述光导纤维的入射端与所述激光发生器的激光发射端连接，用于接收所述激光，所述光导纤维的出射端与所述激光探头相连接，所述光导纤维用于引导所述激光沿所述光导纤维的入射端从所述光导纤维的出射端射出。

11.根据权利要求10所述的激光除钠系统，其特征在于，包括透镜，所述透镜设置在所述激光探头的激光出射端，且位于所述光导纤维的出射端之后，用于将所述激光探头与所述激光探头的外部空间隔绝。

12.根据权利要求11所述的激光除钠系统，其特征在于，包括摄像镜头，所述摄像镜头为多个，设置在所述机械臂末端的所述从动件上，且沿所述激光探头的周向分布，所述摄像镜头用于观察所述待处理件及清洗过程。

13.根据权利要求12所述的激光除钠系统，其特征在于，包括发光组件，设置在所述机械臂末端的所述从动件上，沿所述激光探头的周向分布并位于所述激光探头与所述摄像镜头之间，所述发光组件用于给所述摄像镜头提供光源。

14.根据权利要求13所述的激光除钠系统，其特征在于，包括喷气组件，所述喷气组件设置在所述机械臂末端的所述从动件上，沿所述激光探头的周向分布且位于所述发光组件远离所述激光探头的一侧，所述喷气组件用于排放气体以避免所述激光清洗后的钠废料附着在所述激光探头和所述发光组件上。

15.根据权利要求14所述的激光除钠系统，其特征在于，包括回收装置，所述回收装置设置在所述机械臂末端的所述从动件上，沿所述激光探头的周向分布且位于所述喷气组件与所述摄像镜头之间，所述回收装置用于集中回收所述钠废料。

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