CN114918193A - 一种高效多脉宽同步复合激光清洗装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及放射性工件激光清洗技术领域,公开了一种高效多脉宽同步复合激光清洗装置,包括工作面板;同步移动模块,设于所述工作面板上,包括固定设置的第一滑轨、滑动设于所述第一滑轨上的第二滑轨,第二滑轨垂直于第一滑轨,同步移动模块能够实现双光束的同步同向移动;自动旋转模块,设于所述同步移动模块上,包括高度可调节支架和设于所述高度可调节支架上的偏转角度可调节支架,自动旋转模块可实现激光发射器的快速切换,使得激光发射器既可以独立工作,又可以协同工作;激光清洗模块,包括两个激光发射器,一个为高功率纳秒激光发射器,设于所述自动旋转模块上;另一个为低功率皮秒激光发射器,设于所述同步移动模块上,两个激光发射器均与控制模块连接;控制模块,包括控制终端、与控制终端连接的控制面板,控制终端分别与所述激光清洗模块和同步移动模块以及自动旋转模块连接。
Description
技术领域
本发明涉及放射性工件激光清洗技术领域,具体涉及一种高效多脉宽同步复合激光清洗装置及方法。
背景技术
在核电站及核应用单位的循环运作过程中,核设施的结构材料由于长时间腐蚀会产生大量的废料,还有一回路冷却剂通过中子活化形成的放射性物质。随着核电站服役时间的增长,具有放射性的物质因设备的长期运作而累积增多,导致系统的辐射场也随之增强,致使操作人员在工作中收到的辐照剂量与日俱增,存在一定的安全隐患。因此保证工作环境的安全性是亟需解决的重大难题,这需要定期对系统金属部件表面累积的放射性污染物进行清洗,才可以保障核电站安全的正常运作。随着国内核工业的发展规模日益壮大,需要清洗的金属部件数目会越来越多,形状与尺寸也各有不同。
虽然需要通过激光清洗的部分金属部件污染层厚较小,但仍然存在一定的放射性,手持式近距离清洗在含有放射性污染物的金属部件的清洗过程中,对操作人员来说明显存在安全隐患。
而目前清洗核污染物常见的手段是激光清洗,现多采用的是单一脉宽的激光束进行清洗,导致清洗的深度受限,若进行反复加工又会降低清洗效率,难以达到理想中高效高洁净度的清洗效果。
发明内容
本发明要解决的技术问题是:面对部分待清洗放射性污染层深度较大的金属部件时,仅用高功率纳秒脉宽激光发射器清洗时,清洗深度足够但清洗后的表面粗糙度过大;仅用低功率皮秒脉宽激光发射器清洗时,表面平整度有所提高,但无法在清洗一次后就达到所需的清洗深度,反复多次的清洗不仅会降低清洗效率,而且会生成因二次清洗而产生的大量污物。因此亟需解决在清洗过程中增大清洗深度的同时保证表面平整度与清洗效率的问题。
为了解决上述技术问题,本发明提供一种高效多脉宽同步复合激光清洗装置,包括
工作面板,作为放射性金属部件除去污染层的工作平台;
同步移动模块,设于所述工作面板上,包括固定设置的第一滑轨、滑动设于所述第一滑轨上的第二滑轨,第二滑轨垂直于第一滑轨;
自动旋转模块,设于所述同步移动模块上,包括高度可调节支架和设于所述高度可调节支架上的偏转角度可调节支架,通过高度可调节支架调节高功率纳秒激光发射器的高度,以及通过偏转角度可调节支架调节高功率调节激光发射器的照射角度,使得高功率纳秒激光发射器能够根据需要调整清洗激光的高度和照射角度,与低功率皮秒激光发射器发射的激光相配合,以便将不同形状和不同污染层厚度的金属部件清洗干净;
激光清洗模块,包括两个激光发射器,其中一个为高功率纳秒激光发射器,高功率纳秒激光发射器的输出平均功率为300W,设于所述自动旋转模块上,所述纳秒激光发射器的可选脉宽参数为20ns、30ns、60ns、120ns、240ns、500ns;另一个为低功率皮秒激光发射器,低功率皮秒激光发射器的平均输出功率为30W,设于所述同步移动模块上,所述皮秒激光发射器的可选脉宽参数为150ps、1ns、2ns以及5ns;两个激光发射器均与控制模块连接,以通过控制模块的控制面板控制激光清洗模块根据待清洗试样表面污染物的情况和需求,对放射性工件进行相应调节和单独清洗或协同清洗。
控制模块,包括控制终端、与控制终端连接的控制面板,所述控制终端分别与所述激光清洗模块和同步移动模块以及自动旋转模块连接,能够通过控制面板使控制终端控制同步移动模块和自动旋转模块以及激光清洗模块运行。
优选的,第二滑轨两侧下部设有能够沿第一滑轨设置方向滑动的滑块,意即第二滑轨能够沿第一滑轨设置方向水平滑动,使得第二滑轨能够相对固定设置的第一滑轨向前或向后滑动。
优选的,所述第二滑轨沿水平方向设有滑动槽,所述自动旋转模块上设有滑动槽卡扣,所述滑动槽卡扣沿水平方向滑动卡设于所述滑动槽内,以连接所述自动旋转模块和所述同步移动模块,使得自动旋转模块能够沿所述第二滑轨的设置方向即左右方向水平滑动。滑动槽卡扣的运动方向和第二滑轨的运动方向相互垂直,同步移动模块的第二滑轨沿第一滑轨向前或向后滑动,与自动旋转模块沿第二滑轨水平向左或向右滑动相互配合,使得自动旋转模块上的高功率纳秒激光发射器发射的激光和同步移动模块上的低功率皮秒激光发射器发射的激光能够到达第一滑轨和第二滑轨构成的工作区域平面内的任意点,进行激光清洗。
优选的,所述高度可调节支架包括与所述同步移动模块连接的连接架、设于所述连接架上的可调节滑轨以及高度驱动电机,所述高度可调节支架沿竖直方向设于所述第二滑轨上,所述滑动槽卡扣设于所述连接架上;所述高度可调节支架便于调节与连接板连接的低功率皮秒激光发射器在竖直方向上的高度。所述纳秒激光发射器设于所述连接架上,以对放射性污染工件进行除污操作。
所述偏转角度可调节支架包括多块与所述高度调节支架连接的连接板,所述连接板的一侧滑动卡设于所述高度可调节滑轨内,并与所述高度驱动电机连接,所述连接板上设有弧形槽和固定连接板的旋转轴,弧形槽对应的偏转角度范围为120°,左右方向均可偏转60°,偏转角度范围由连接板上的120°的弧形槽对应的弧度大小决定。通过调整旋转轴在弧形槽内的卡设位置调整相邻的两块连接板的连接角度,远离高度调节支架的连接板与所述低功率皮秒激光发射器连接,进而调整低功率皮秒激光发射器的照射角度,以便清除放射性污染工件的污染层。
优选的,所述弧形槽成对设置,部分所述旋转轴滑动卡设于所述弧形槽内,通过调整弧形槽内旋转轴的位置调节两块连接板的相对位置。
本发明还提供一种基于上述高效果多脉宽同步复合激光清洗装置的同步复合激光清洗放射性污染物工件的方法,按照如下步骤进行:
S1、检查待清洗金属部件的表面放射性污染物附着情况,其中包括污染区域的面积大小以及需要清洗的污层深度,将待清洗的放射性部件固定在工作面板上,确定放射性污染金属部件的待清洗位置,通过自动旋转模块对高功率纳秒激光发射器的高度以及角度进行调整,对两台激光发射器的指示光源的位置进行调整,将两台激光发射器的焦距位置进行相应调节并使两台激光发射器的指示光源重合,以对污染区域同步进行复合激光清洗,此处所指的重合包括两种激光的光斑完全重合,或者两种激光的光斑部分重合;
S2、对待清洗放射性金属部件污染区域进行判定,进一步对清洗方向和路径进行调整,将重合的指示光源的光斑对准需要去污部件待清洗区域的边缘;
S3、根据待清洗放射性金属部件表面污染层的厚度,通过控制终端调整两台激光发射器的激光参数,再利用控制面板控制同步移动模块的运行方向与移动速度;
S4、再通过控制面板同时开启两台激光发射器的工作模式,最终达到高效多脉宽同步复合激光的清洗效果;
S5、若污染层未被彻底清洗干净,调整被清洗部件的位置后可重复执行步骤S1-S4,直至所述待清洗放射性金属部件表面的放射性污染层被完全去除为止。
优选的,所述步骤S4中低功率皮秒激光发射器发射的激光位于高功率纳秒激光发射器发射的激光斑点的一侧,即低功率皮秒激光发射器发射的激光位于高功率纳秒激光发射器的左侧或右侧或前侧或后侧,两种激光斑点的重合率为30%~55%,以便低功率皮秒激光发射器发射的激光将高功率纳秒激光发射器发射的激光烧蚀后的轨迹一侧平缓烧蚀,获得粗糙度较低的激光清洗平面。
进一步的,所述激光清洗装置可通过控制面板控制同步移动模块的移动速度与移动方向,其中包括X轴向位移和Y轴向位移,让两个激光发射器同步移动并进行清洗,可使整个激光清洗装置高效且精准的完成去污过程;这里的X轴向位移是指第二滑轨沿第一滑轨水平向前或后滑动,Y轴向位移是指自动旋转模块于第二滑轨上水平向左或右滑动。
相比现有技术,本发明具有以下优点:
1、本发明的高效多脉宽同步复合激光清洗装置,采用高功率纳秒激光可以高效率、高精准且高洁净度的远距离完成放射性污染层清洗;其中,利用自动旋转模块以及同步移动模块连接两台激光发射器,再通过控制终端和控制面板的调控,在增加清洗深度的同时还利用低功率皮秒激光发射器相配合显著提高了部件表面的平整度,更加彻底且快速的清除放射性金属部件表面的放射性污染物,进一步优化了部件表面性能;且自动旋转模块使得能够调节高功率纳秒激光发射器辐照激光的照射角度,能够适应不同大小和形状的金属部件,并通过低功率皮秒激光发射器发射的激光对金属部件表面进行平整,减小清洗表面的粗糙度;
2、本发明的同步复合激光清洗放射性污染工件的方法,对于不同深度的放射性污染层均可通过调控两台激光发射器的激光参数,得到最终高效且彻底的清洗效果,尤其是针对污染层深度较大的金属部件;此外,两条激光发射器还可以同时分别单独对金属部件进行清洗,增大了整个装置的可操作性与实用性;对于待清洗范围和深度不同的部件可以根据其具体情况对装置进行相应调节,提高装置应用广泛性的同时也提升了清洗效率。
附图说明
图1是本发明提供的放射性污染工件高效多脉宽负荷激光清洗装置的结构示意图。
图2为本发明自动旋转模块的结构图。
图3为本发明实施例1提供的高功率纳秒激光发射器和低功率皮秒激光发射器的激光清洗效果对比图。
图4为本发明实施例2的同步复合激光清洗放射性污染工件得方法的流程框图。
图5为本发明实施例2的高功率纳秒脉宽激光清洗效果图。
图6为本发明实施例2的高效多脉宽同步复合激光清洗效果图。
图7为本发明实施例2在大功率长脉宽激光参数下清洗深度截面图。
附图标号说明:图中,1、304不锈钢金属部件待清洗试样表面;2、控制终端;3、偏转角度可调节支架;4、高度可调节支架;5、同步移动模块;51、第一滑轨;52、第二滑轨;6、高功率纳秒激光发射器;7、低功率皮秒激光发射器;8、旋转轴;9、滑动槽;10、滑块;11、自动旋转模块;12、工作面板;14、控制面板;15、连接板;16、弧形槽;17、高度可调节滑轨;170、高度驱动电机;18、连接架;19、滑动槽卡扣;20、304不锈钢基材;21、损伤表面;22、溅射熔渣;23、微裂纹;24、重铸层;25、熔池;26、热影响层;27、传热层;28、纳秒脉宽激光束;29、皮秒脉宽激光束;30、无损伤表面;31、激光清洗模块。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述,显然,所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。
实施例1:本实施例提供一种高效多脉宽同步复合激光清洗装置,如附图1所示,包括
工作面板,作为放射性金属部件除去污染层的工作平台;
同步移动模块,如附图1所示,设于所述工作面板上,包括固定设置于工作面板上的第一滑轨、滑动设于所述第一滑轨上的第二滑轨,第二滑轨垂直于第一滑轨,所述第二滑轨沿水平方向设有滑动槽,第二滑轨两侧的下部设有能够沿第一滑轨设置方向滑动的滑块,意即第二滑轨能够沿第一滑轨设置方向水平滑动,使得第二滑轨能够相对固定设置的第一滑轨向前或向后滑动。
自动旋转模块,如附图1和2所示,设于所述同步移动模块上,包括高度可调节支架和设于所述高度可调节支架上的偏转角度可调节支架,通过高度可调节支架调节高功率纳秒激光发射器的高度,以及通过偏转角度可调节支架调节高功率调节激光发射器的照射角度,使得高功率纳秒激光发射器能够根据需要调整清洗激光的高度和照射角度,以便将不同形状和不同污染层厚度的金属部件清洗干净。
具体的,所述高度可调节支架包括与所述同步移动模块连接的连接架、设于所述连接架上的高度调节支架。具体的,所述连接架连接于所述第二滑轨上,所述高度调节支架沿竖直方向设于所述第二滑轨上,所述滑动槽卡扣设于所述连接架上;所述高度调节支架包括沿竖直方向设置于连接架上的高度可调节滑轨以及驱动连接板在高度可调节滑轨上移动的高度驱动电机,在本实施例中高度可调节滑轨长30cm,以便调节与连接板连接的低功率皮秒激光发射器在竖直方向上的高度。所述皮秒激光发射器设于所述连接架上,以对放射性污染工件进行除污操作。
所述偏转角度可调节支架包括多块与所述高度调节支架连接的连接板,所述连接板的一端滑动卡设于所述高度可调节滑轨内,并与所述高度驱动电机连接,所述连接板上设置成对的弧形槽和部分卡设于弧形槽内以固定连接板的旋转轴,部分旋转轴设于成对设置的弧形槽中间,以便连接板围绕该旋转轴转动,并通过调整旋转轴在成对设置的弧形槽内的位置调整相邻的两块连接板的连接角度,远离高度调节支架的连接板与所述低功率皮秒激光发射器连接,进而调整低功率皮秒激光发射器的照射角度,以便更适宜清除放射性污染工件的污染层。
所述自动旋转模块上设有滑动槽卡扣,滑动槽卡扣和第二滑轨的运动方向相互垂直,所述滑动槽卡扣沿水平方向滑动卡设于所述滑动槽内,以连接所述自动旋转模块和所述同步移动模块,使得自动旋转模块能够沿所述第二滑轨的设置方向即左右方向水平滑动。同步移动模块的第二滑轨沿第一滑轨向前或向后滑动与自动旋转模块沿第二滑轨水平向左或向右滑动相互配合,使得同步移动装置上高功率纳秒激光发射器发射的激光和同步移动模块上的低功率皮秒激光发射器发射的激光均能够到达第一滑轨和第二滑轨构成的工作区域平面内的任意点,进行激光清洗;当然,所述第一滑动轨也可以设置成滑板,以便第二滑轨在滑板上滑动。
激光清洗模块,如附图1所示,包括两个激光发射器,其中一个为高功率纳秒激光发射器,高功率纳秒激光发射器的输出平均功率为300W,设于所述自动旋转模块上;另一个为低功率皮秒激光发射器,低功率皮秒激光发射器的平均输出功率为30W,设于所述同步移动模块上;两个激光发射器均与控制模块连接,以通过控制模块的控制面板控制激光清洗模块根据待清洗试样表面污染物的情况和需求,对放射性工件进行相应调节和单独清洗或协同清洗。
高功率纳秒激光发射器和低功率皮秒激光发射器在清洗时各有利弊,两者的激光清洗效果对比图如附图3所示,可以明显观察到当时用高功率的纳秒激光发射器清洗金属部件带去去基材表面时,在增大清洗深度和提高效率的同时会降低清洗精度的可控性,对材料表面的损伤较大,会显著增大表面的粗糙度;低功率皮秒激光发射器的优势在于其热影响区小,脉冲短可以达到精确操控的效果,但由于清洗的深度小,使其无法快速且彻底的清除厚度较大的放射性污染层。将两种激光发射器组合使用后,通过调整两台激光发射器的激光参数,其中包括激光脉宽、脉冲频率以及扫描速度、激光的重合度,再通过同步移动模块的控制进行同步复合清洗,最终达到高精准、高效率且高洁净度的去除不同厚度污染层的效果。
控制模块,如附图1所示,包括控制终端、与控制终端连接的控制面板,在本实施例中控制终端是分别与所述激光清洗模块和同步移动模块以及自动旋转模块连接的PC端控制系统。
实施例2:本实施例提供一种基于实施例1的清洗装置的同步复合激光清洗放射性污染物工件的方法,该方法针对面积为10mm×10mm的含放射性污染物的304不锈钢基材,基材表面污染层厚度为20μm的待清洗金属部件进行清洗,具体实施流程如附图4所示,其操作方法按照如下步骤进行:
S1、将待清洗的放射性不锈钢部件固定在工作面板上,检查待清洗金属部件的表面放射性污染物附着情况,确定放射性污染金属部件的待清洗位置,其中包括污染区域的面积大小以及需要清洗的污层深度,通过自动旋转模块对高功率纳秒激光发射器的高度以及角度进行调整,对两台激光发射器的指示光源的位置进行调整,对两台激光发射器的焦距位置进行相应调节并使两台激光发射器的指示光源重合,以对污染区域同步进行复合激光清洗;
S2、对待清洗放射性金属部件污染区域进行判定,进一步对清洗方向和路径进行调整,将重合的指示光源的光斑对准需要去污部件待清洗区域的边缘;
S3、根据待清洗放射性金属部件表面污染层的厚度,通过控制终端调整两台激光发射器的激光参数,具体的,设置高功率纳秒激光发射器的脉冲宽度为500ns,功率参数为300W,激光频率为500KHz,扫描速度为5000mm/s,设置扫描宽度为10mm,激光能量密度为33.17J/cm2,;低功率皮秒激光发射器的脉冲宽度为1ns,功率参数为30W,激光频率为500KHz,扫描速度为5000mm/s,设置扫描宽度为10mm,激光能量密度为3.06J/cm2。再利用控制面板控制同步移动模块的运行方向与移动速度;
S4、再通过控制面板同时开启两台激光发射器的工作模式,并启动同步移动模块,利用所述清洗装置对所述不锈钢金属部件的待清洗表面进行高效多脉宽同步复合清洗,在清洗的同时利用吸尘器将过程中玻璃的附着物吸除,最终达到高效多脉宽同步复合激光的清洗效果;所述激光清洗装置可通过控制面板控制同步移动模块的移动速度与移动方向,其中包括X轴向位移和Y轴向位移,在本实施例中清洗移动速度为1mm/s,路径总长度为10mm,让两个激光发射器同步移动并进行清洗,可使整个激光清洗装置高效且精准的完成去污过程。
S5、对清洗后的不锈钢金属部件进行净度检测,若污染层未被彻底清洗干净,调整被清洗部件的位置后可重复执行步骤S1-S4,直至所述待清洗放射性金属部件表面的放射性污染层被完全去除后将其取下,通过测量后清洗深度达到22.126μm。
预先对不同脉宽和激光功率结合下的清洗深度进行统计,随后可根据污染层的深度直接选取激光清洗模块中相应的激光参数。由于该设备与方法主要应用于污染层厚度为20μm以下的不锈钢部件,因此可根据该实施例的激光参数相应降低激光功率。
图5和图6分别为高功率纳秒激光发射器清洗效果图和高效多脉宽同步复合激光清洗效果图,两图对比发现,仅由高功率纳秒激光发射器发射的激光清洗过的金属部件表面烧蚀严重导致粗糙度过大,而由高效多脉宽复合激光清洗后部件表面的粗糙度显著降低,提高了表面的性能。
图7是由高功率纳秒激光发射器单独对不锈钢部件清洗后的截面图,清洗深度可达到169μm,由于清洗深度主要是由高功率纳秒脉宽激光发射器决定,因此该深度已满足绝大部分需清洗部件的污染层。
综上,本发明实施例提供的高效多脉宽同步复合激光清洗装置,采用高功率纳秒激光可以高效率、高精准且高洁净度的远距离完成放射性污染层清洗;其中,利用自动旋转模块以及同步移动模块连接两台激光发射器,再通过控制终端和控制面板的调控,在增加清洗深度的同时还显著提高了部件表面的平整度,更加彻底且快速的清除放射性金属部件表面的放射性污染物,进一步优化了部件表面性能;且自动旋转模块使得能够调节高功率纳秒激光发射器辐照激光的照射角度,能够适应不同大小和形状的金属部件,并通过低功率皮秒激光发射器发射的激光对金属部件表面进行平整,减小清洗表面的粗糙度;
本发明提供的同步复合激光清洗放射性污染工件的方法,对于不同深度的放射性污染层均可通过调控两台激光发射器的激光参数,得到最终高效且彻底的清洗效果,尤其是针对污染层深度较大的金属部件;此外,两条激光发射器还可以同时分别单独对金属部件进行清洗,增大了整个装置的可操作性与实用性;对于待清洗范围和深度不同的部件可以根据其具体情况对装置进行相应调节,提高装置应用广泛性的同时也提升了清洗效率。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式,不能以此来限定本发明保护的范围,本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种高效多脉宽同步复合激光清洗装置,其特征在于:包括
工作面板,作为放射性金属部件除去污染层的工作平台;
同步移动模块,设于所述工作面板上,包括固定设置的第一滑轨、滑动设于所述第一滑轨上的第二滑轨,第二滑轨垂直于第一滑轨;
自动旋转模块,设于所述同步移动模块上,包括高度可调节支架和设于所述高度可调节支架上的偏转角度可调节支架;
激光清洗模块,包括两个激光发射器,其中一个为高功率纳秒激光发射器,设于所述自动旋转模块上;另一个为低功率皮秒激光发射器,设于所述同步移动模块上;两个激光发射器均与控制模块连接;
控制模块,包括控制终端、与控制终端连接的控制面板,控制终端分别与所述激光清洗模块和同步移动模块以及自动旋转模块连接。
2.根据权利要求1所述的高效多脉宽同步复合激光清洗装置,其特征在于:第二滑轨两侧下部设有能够沿第一滑轨设置方向滑动的滑块,以使第二滑轨能够沿第一滑轨设置方向水平滑动。
3.根据权利要求1所述的高效多脉宽同步复合激光清洗装置,其特征在于:所述第二滑轨沿水平方向设有滑动槽,所述自动旋转模块上设有滑动槽卡扣,所述滑动槽卡扣沿水平方向滑动卡设于所述滑动槽内。
4.根据权利要求3所述的高效多脉宽同步复合激光清洗装置,其特征在于:所述滑动槽卡扣的运动方向和第二滑轨的运动方向相互垂直。
5.根据权利要求3或4所述的高效多脉宽同步复合激光清洗装置,其特征在于:所述高度可调节支架包括与所述同步移动模块连接的连接架、设于所述连接架上的高度可调节滑轨以及高度驱动电机,所述滑动槽卡扣设于所述连接架上;所述高度调节支架上设有沿竖直方向设置的,所述纳秒激光发射器设于所述连接架上。
6.根据权利要求1所述的高效多脉宽同步复合激光清洗装置,其特征在于:所述高度可调节支架沿竖直方向设于所述第二滑轨上。
7.根据权利要求5所述的高效多脉宽同步复合激光清洗装置,其特征在于:所述偏转角度可调节支架包括多块与所述高度可调节支架连接的连接板,所述连接板的一侧滑动卡设于所述高度可调节滑轨内,并与所述高度驱动电机连接,所述连接板上设有弧形槽和固定所述连接板的旋转轴。
8.根据权利要求7所述的高效多脉宽同步复合激光清洗装置,其特征在于:所述弧形槽成对设置,部分所述旋转轴滑动卡设于所述弧形槽内,其中一旋转轴设于成对设置的弧形槽中间。
9.基于权利要求1-8任一项所述的清洗装置的同步复合激光清洗放射性污染工件的方法,其特征在于,按照如下步骤进行:
S1、检查待清洗金属部件的表面放射性污染物附着情况,其中包括污染区域的面积大小以及需要清洗的污层深度,将待清洗的放射性部件固定在工作面板上,确定放射性污染金属部件的待清洗位置,通过自动旋转模块对高功率纳秒激光发射器的高度以及角度进行调整,对两台激光发射器的指示光源的位置进行调整,对两台激光发射器的焦距位置进行相应调节并使两台激光发射器的指示光源重合,以对污染区域同步进行复合激光清洗;
S2、对待清洗放射性金属部件污染区域进行判定,进一步对清洗方向和路径进行调整,将重合的指示光源的光斑对准需要去污部件待清洗区域的边缘;
S3、根据待清洗放射性金属部件表面污染层的厚度,通过控制终端调整两台激光发射器的激光参数,再利用控制面板控制同步移动模块的运行方向与移动速度;
S4、再通过控制面板同时开启两台激光发射器的工作模式,最终达到高效多脉宽同步复合激光的清洗效果;
S5、若污染层未被彻底清洗干净,调整被清洗部件的位置后可重复执行步骤S1-S4,直至所述待清洗放射性金属部件表面的放射性污染层被完全去除为止。
10.根据权利要求9所述的同步复合激光清洗放射性污染工件的方法,其特征在于:所述步骤S4中低功率皮秒激光发射器发射的激光位于高功率纳秒激光发射器发射的激光斑点的一侧,激光斑点的重合率为30%~55%。
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Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106984598A (zh) * | 2017-06-14 | 2017-07-28 | 陕西汇智达清光电科技有限公司 | 三维数字化光纤激光表面精密洁净装置 |
US20180333804A1 (en) * | 2017-05-17 | 2018-11-22 | General Electric Company | Surface treatment of turbomachinery |
CN111530852A (zh) * | 2020-04-01 | 2020-08-14 | 厦门理工学院 | 一种激光清洗装置及其激光清洗方法 |
CN112845392A (zh) * | 2021-04-02 | 2021-05-28 | 西南交通大学 | 核设施表面污染金属部件精准无损激光去污方法 |
US20210206160A1 (en) * | 2018-05-25 | 2021-07-08 | Flexo Wash Aps | Cleaning apparatus and method for laser cleaning of a printing plate |
WO2021217992A1 (zh) * | 2020-04-28 | 2021-11-04 | 株洲国创轨道科技有限公司 | 一种多激光头智能化激光清洗方法及装置 |
-
2022
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Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20180333804A1 (en) * | 2017-05-17 | 2018-11-22 | General Electric Company | Surface treatment of turbomachinery |
CN106984598A (zh) * | 2017-06-14 | 2017-07-28 | 陕西汇智达清光电科技有限公司 | 三维数字化光纤激光表面精密洁净装置 |
US20210206160A1 (en) * | 2018-05-25 | 2021-07-08 | Flexo Wash Aps | Cleaning apparatus and method for laser cleaning of a printing plate |
CN111530852A (zh) * | 2020-04-01 | 2020-08-14 | 厦门理工学院 | 一种激光清洗装置及其激光清洗方法 |
WO2021217992A1 (zh) * | 2020-04-28 | 2021-11-04 | 株洲国创轨道科技有限公司 | 一种多激光头智能化激光清洗方法及装置 |
CN112845392A (zh) * | 2021-04-02 | 2021-05-28 | 西南交通大学 | 核设施表面污染金属部件精准无损激光去污方法 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
薛模根等: "《末端综合光电防御技术与应用》", vol. 1, 国防工业出版社, pages: 96 - 97 * |
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