CN117324321A - 一种基于姿态传感器的激光清洗头及激光清洗设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于姿态传感器的激光清洗头及激光清洗设备，包括：激光清洗头集成主体，用于发射激光并通过激光清洗待清洗物品；姿态传感器，设于激光清洗头集成主体并用于检测激光清洗头集成主体的位置；安全指示灯，设于激光清洗头集成主体；控制系统，信号连接于激光清洗头集成主体、姿态传感器与安全指示灯，用于接收姿态传感器发送的位置信号，并根据位置信号与预设角度的关系控制激光清洗头集成主体激光与安全指示灯的开闭。本申请提供的一种基于姿态传感器的激光清洗头及激光清洗设备，通过姿态传感器对激光清洗头集成主体的位置进行检测，由控制系统控制激光清洗头集成主体激光的开闭，防止作业人员被激光伤害。

Description

一种基于姿态传感器的激光清洗头及激光清洗设备

技术领域

本发明涉及激光加工设备技术领域，更具体地说，涉及一种基于姿态传感器的激光清洗头。此外，本发明还涉及一种包括上述激光清洗头的激光清洗设备。

背景技术

激光清洗是指通过高能脉冲激光作用在材料表面，经过激光与表面污染物的交互作用，使表面氧化层、油污和锈蚀等发生汽化、烧蚀或振动剥离，从而实现材料表面高效清洗的工艺过程。

某些合金材料在运输和存放过程中，存在油污和水渍；同时，部分合金材料易与空气中的氧气和水蒸气发生反应而生成氧化膜，氧化膜也易于吸附空气中的水分子。氧化膜和油污水渍的存在会使焊缝产生夹渣或气孔缺陷，影响焊缝质量。

在激光清洗过程中，对于自动激光清洗装置，激光清洗头安装在机械臂的前端，而激光又是人眼不可见光，可能出现机器臂抬起而激光清洗头还在出光的情况，对作业人员产生损伤，存在安全隐患。

综上所述，如何防止作业人员被激光损伤，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种基于姿态传感器的激光清洗头，该激光清洗头能够避免作业人员被激光伤害。

本发明的另一目的是提供一种包括上述激光清洗头的激光清洗设备。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于姿态传感器的激光清洗头，包括：

激光清洗头集成主体，用于发射激光并通过激光清洗待清洗物品；

姿态传感器，设于激光清洗头集成主体并用于检测激光清洗头集成主体的位置；

安全指示灯，设于激光清洗头集成主体；

控制系统，信号连接于激光清洗头集成主体、姿态传感器与安全指示灯，用于接收姿态传感器发送的位置信号，并根据位置信号与预设角度的关系控制激光清洗头集成主体激光与安全指示灯的开闭。

优选地，还包括红外测距仪与焦距调节滑台，红外测距仪设于激光清洗头集成主体，红外测距仪用于实时检测激光清洗头集成主体与待清洗物品之间的距离，焦距调节滑台与摆动机构配合使用以调节激光清洗头集成主体至最佳清洗位置。

优选地，还包括场镜保护壳与正压保护头，场镜保护壳与正压保护头连接并设于激光清洗头集成主体的外周，场镜保护壳用于阻挡清洗粉尘进入，正压保护头的一端与场镜保护壳连通，正压保护头的另一端用于与气瓶连通，气瓶用于产生高速气流，并在正压保护头内形成正压保护。

优选地，场镜保护壳上设有进气孔，场镜保护壳上设有可拆卸的场镜保护盖，正压保护头通过进气孔与场镜保护壳连通，场镜保护盖用于非工作状态下保持场镜保护壳的封闭。

优选地，还包括线宽调节旋钮与振镜电机，线宽调节旋钮与振镜电机连接，线宽调节旋钮设于激光清洗头集成主体的外侧，振镜电机设于激光清洗头集成主体内部，线宽调节旋钮用于控制振镜电机，从而控制激光的宽度。

优选地，激光清洗头集成主体包括激光准直器、激光清洗头外壳、振镜与场镜，振镜与振镜电机连接，激光准直器用于整形光源，振镜用于反射整形后的光源。

优选地，还包括烟尘挡板，烟尘挡板设于激光清洗头集成主体背离清洗方向的一侧，烟尘挡板用于阻挡清洗区域扩散的烟尘与飞溅。

优选地，还包括连接支架，连接支架设于激光清洗头集成主体的侧壁，连接支架用于实现激光清洗头集成主体与机械臂的固定连接。

一种激光清洗设备，包括基于姿态传感器的激光清洗头，所述基于姿态传感器的激光清洗头为上述任一项所述的基于姿态传感器的激光清洗头。

本发明提供的一种基于姿态传感器的激光清洗头，其激光清洗头集成主体上设置有姿态传感器，姿态传感器能够将激光清洗头集成装置的位置信息以电信号的形式传递给控制系统，控制系统根据激光清洗头集成主体的位置判断激光清洗头集成主体与预设位置的夹角，当激光清洗头集成主体工作过程中进行转动时，其与预设位置的夹角达到预设值则控制系统控制激光清洗头集成主体关闭激光，防止作业人员被激光损伤，同时控制系统控制安全指示灯亮起，并用于提醒作业人员注意安全。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的基于姿态传感器的激光清洗头的结构示意图；

图2为本发明所提供的基于姿态传感器的激光清洗头的剖视图。

图1与图2中，附图标记包括：

1为激光清洗头集成主体、2为姿态传感器、3为安全指示灯、4为红外测距仪、5为焦距调节滑台、6为摆动机构、7为场镜保护壳、8为正压保护头、9为线宽调节旋钮、10为振镜、11为场镜保护盖、12为烟尘挡板、13为连接支架、14为激光准直器、15为激光清洗头外壳、16为光纤螺孔、17为场镜、18为反射镜。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的核心是提供一种基于姿态传感器的激光清洗头，该激光清洗头能够防止作业人员受到激光损伤。

本发明的另一核心是提供一种包括上述激光清洗头的激光清洗设备。

本申请提供的一种基于姿态传感器的激光清洗头，包括：激光清洗头集成主体1，用于发射激光并通过激光清洗待清洗物品；姿态传感器2，设于激光清洗头集成主体1并用于检测激光清洗头集成主体1的位置；安全指示灯3，设于激光清洗头集成主体1；控制系统，信号连接于激光清洗头集成主体1、姿态传感器2与安全指示灯3，用于接收姿态传感器2发送的位置信号，并根据位置信号与预设角度的关系控制激光清洗头集成主体1激光与安全指示灯3的开闭。

其中，姿态传感器2内置三轴陀螺仪、三轴加速度计等辅助运动传感器，通过机械安装的方式集成在激光清洗头集成主体1上，同时姿态传感器2的线路从外壳上部螺孔伸出并远程连接激光器。

具体来说，请参考附图1，激光清洗头集成主体1通过激光对待清洗物品进行激光清洗，高能量密度的脉冲激光作用在材料表面，脉冲激光对材料表面污染物层产生烧蚀与冲击作用，低熔点污染物通过烧蚀作用挥发，而冲击作用使得氧化膜发生振动，逐渐从表面被剥离，在激光清洗头集成主体1上设置姿态传感器2，姿态传感器2能够检测激光清洗头集成主体1的位置，并将激光清洗头集成主体1的位置信息以电信号的形式传递给控制系统，控制系统根据电信号计算出激光清洗头集成主体1与预设位置的夹角，预设位置可设置为竖直位置或垂直位置，由于激光清洗头集成主体1工作过程中不断转动，当其转动至安全范围的极限值时，控制系统控制激光清洗头集成主体1激光关闭，能够防止激光对作业人员造成伤害，同时控制系统控制安全指示灯3开启，通过安全指示灯3提醒作业人员激光清洗头集成主体1发射激光的角度较危险，应注意安全防护。

可选的，激光清洗头集成主体1的安全工作角度可通过外界的计算机进行设置，从而满足不同应用场景的需求。

在上述实施例的基础之上，还包括红外测距仪4与焦距调节滑台5，红外测距仪4设于激光清洗头集成主体1，红外测距仪4用于实时检测激光清洗头集成主体1与待清洗物品之间的距离，焦距调节滑台5与摆动机构6配合使用以调节激光清洗头集成主体1至最佳清洗位置。

其中，摆动机构6和焦距调整滑台5的可调幅度在重新设计零件尺寸时可进行更改，摆动机构6通过螺栓连接在焦距调节滑台5上，通过滑槽机构调整激光清洗头集成主体1的角度，摆动范围为±5°。摆动机构6和焦距调节滑台5组成焦距微调系统。

具体来说，红外测距仪4设置于激光清洗头集成主体1的下方，工作过程中红外测距仪4指向待清洗物品，通过红外测距仪4能够精准的测出激光清洗头集成主体1与待清洗物品之间的距离，并将具体数值显示在其显示屏上，作业人员根据红外测距仪4的测量结果调整焦距调整滑台5与摆动机构6，从而微调清洗线上各处焦点位置，保证激光清洗过程的稳定性与一致性。

可选的，焦距调整滑台5可设置为电动调节滑台。

在一些实施例中，还包括场镜保护壳7与正压保护头8，场镜保护壳7与正压保护头8连接并设于激光清洗头集成主体1的外周，场镜保护壳7用于阻挡清洗粉尘进入，正压保护头8的一端与场镜保护壳7连通，正压保护头8的另一端用于与气瓶连通，气瓶用于产生高速气流，并在正压保护头8内形成正压保护。

具体来说，场镜保护壳7设于激光头清洗集成主体1的发射端，正压保护头8设于场景保护壳7的外周，场镜保护壳7与气瓶连通，气瓶能够产生扇形的高速气流，能够在正压保护头8内形成正压保护，防止粉尘附着。

在上述实施例的基础之上，场镜保护壳7上设有进气孔，场镜保护壳7上设有可拆卸的场镜保护盖11，正压保护头8通过进气孔与场镜保护壳7连通，场镜保护盖11用于非工作状态下保持场镜保护壳7的封闭。

具体来说，正压保护头8通过场镜保护壳7上的进气孔与场镜保护壳7的内腔连通，非工作条件下场镜保护盖11用于实现场镜保护壳7内部的封闭，可防止场景保护壳7的内部被污染，同时能够起到一定的安全防护作用。

可选的，场镜保护盖11与场镜保护壳7之间通过螺纹连接，施工时便于拆卸。

在一些实施例中，还包括线宽调节旋钮9与振镜电机，线宽调节旋钮9与振镜电机连接，线宽调节旋钮9设于激光清洗头集成主体1的外侧，振镜电机设于激光清洗头集成主体1内部，线宽调节旋钮9用于控制振镜电机，从而控制激光的宽度。

具体来说，线宽调节旋钮9可以实时手动调整输出激光线光源的宽度，从而改变清洗宽度，线宽调节旋钮9和振镜电机连接，通过线宽调节旋钮9的旋转，可以调节振镜电机控制的振镜振幅，从而实现对得到的线光源线宽的调节，相较于机控更加便捷。

在上述实施例的基础之上，激光清洗头集成主体1包括激光准直器14、激光清洗头外壳15、振镜10与场镜17，振镜10与振镜电机连接，激光准直器14用于整形光源，振镜10用于反射整形后的光源。

其中，激光清洗头集成主体1的内部零件和外部集成零件线路均通过其外壳上的光纤螺孔导线与外置激光器相连接，光纤也通过光纤螺孔16与激光准直器14连接。

具体来说，请参考附图2，激光准直器14和场镜17轴线平行，激光束经激光准直器14整形成放大光斑后，振镜10高速往复运动将点光源变换成线光源，再由反射镜18反射至场镜17中聚焦，从而能够输出可以用于激光清洗的线形激光束；激光清洗头集成主体1的内部零件和外部集成零件线路均通过激光清洗头集成主体1的外壳上的光纤螺孔导线与外置激光器相连接，光纤也通过光纤螺孔16与激光准直器14连接。

在一些实施例中，还包括烟尘挡板12，烟尘挡板12设于激光清洗头集成主体1背离清洗方向的一侧，烟尘挡板12用于阻挡清洗区域扩散的烟尘与飞溅。

具体来说，烟尘挡板12通过机械安装的方式集成在激光清洗头集成主体1清洗方向的后方，在激光清洗的过程中，烟尘挡板12能够阻挡清洗完成区域的焊接烟尘与飞溅，防止烟尘与飞溅扩散至激光清洗头集成主体1处。

在上述实施例的基础之上，还包括连接支架13，连接支架13设于激光清洗头集成主体1的侧壁，连接支架13用于实现激光清洗头集成主体1与机械臂的固定连接。

具体来说，连接支架13能够使激光清洗头集成主体1与机械臂机械连接，从而使得激光清洗头集成主体1能够随机械臂机械移动，便于清洗流水线上的工作。

可选的，姿态传感器2可进一步与机器臂控制元件远程连接，在超过预设角度后，自动将激光清洗头集成主体1与预设位置的夹角修正至0°。

除了上述基于姿态传感器的激光清洗头，本发明还提供一种包括上述实施例公开的激光清洗头的激光清洗设备，该激光清洗设备的其他各部分的结构请参考现有技术，本文不再赘述。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上对本发明所提供的一种基于姿态传感器的激光清洗头及激光清洗设备进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种基于姿态传感器的激光清洗头，其特征在于，包括：

激光清洗头集成主体(1)，用于发射激光并通过所述激光清洗待清洗物品；

姿态传感器(2)，设于所述激光清洗头集成主体(1)并用于检测所述激光清洗头集成主体(1)的位置；

安全指示灯(3)，设于所述激光清洗头集成主体(1)；

控制系统，信号连接于所述激光清洗头集成主体(1)、所述姿态传感器(2)与所述安全指示灯(3)，用于接收所述姿态传感器(2)发送的所述位置信号，并根据所述位置信号与预设角度的关系控制所述激光清洗头集成主体(1)激光与所述安全指示灯(3)的开闭。

2.根据权利要求1所述的基于姿态传感器的激光清洗头，其特征在于，还包括红外测距仪(4)与焦距调节滑台(5)，所述红外测距仪(4)设于所述激光清洗头集成主体(1)，所述红外测距仪(4)用于实时检测所述激光清洗头集成主体(1)与所述待清洗物品之间的距离，所述焦距调节滑台(5)与摆动机构(6)配合使用以调节所述激光清洗头集成主体(1)至最佳清洗位置。

3.根据权利要求1所述的基于姿态传感器的激光清洗头，其特征在于，还包括场镜保护壳(7)与正压保护头(8)，所述场镜保护壳(7)与所述正压保护头(8)连接并设于所述激光清洗头集成主体(1)的外周，所述场镜保护壳(7)用于阻挡清洗粉尘进入，所述正压保护头(8)的一端与所述场镜保护壳(7)连通，所述正压保护头(8)的另一端用于与气瓶连通，所述气瓶用于产生高速气流，并在所述正压保护头(8)内形成正压保护。

4.根据权利要求3所述的基于姿态传感器的激光清洗头，其特征在于，所述场镜保护壳(7)上设有进气孔，所述场镜保护壳(7)上设有可拆卸的场镜保护盖(11)，所述正压保护头(8)通过所述进气孔与所述场镜保护壳(7)连通，所述场镜保护盖(11)用于非工作状态下保持所述场镜保护壳(7)的封闭。

5.根据权利要求1所述的基于姿态传感器的激光清洗头，其特征在于，还包括线宽调节旋钮(9)与振镜电机，所述线宽调节旋钮(9)与所述振镜电机连接，所述线宽调节旋钮(9)设于所述激光清洗头集成主体(1)的外侧，所述振镜电机设于所述激光清洗头集成主体(1)内部，所述线宽调节旋钮(9)用于控制所述振镜电机，从而控制所述激光的宽度。

6.根据权利要求5所述的基于姿态传感器的激光清洗头，其特征在于，所述激光清洗头集成主体(1)包括激光准直器(14)、激光清洗头外壳(15)、振镜(10)与场镜(17)，所述振镜(10)与所述振镜电机连接，所述激光准直器(14)用于整形光源，所述振镜(10)用于反射整形后的所述光源。

7.根据权利要求6所述的基于姿态传感器的激光清洗头，其特征在于，还包括烟尘挡板(12)，所述烟尘挡板(12)设于所述激光清洗头集成主体(1)背离清洗方向的一侧，所述烟尘挡板(12)用于阻挡清洗区域扩散的烟尘与飞溅。

8.根据权利要求1至7任一项所述的基于姿态传感器的激光清洗头，其特征在于，还包括连接支架(13)，所述连接支架(13)设于所述激光清洗头集成主体(1)的侧壁，所述连接支架(13)用于实现所述激光清洗头集成主体(1)与机械臂的固定连接。

9.一种激光清洗设备，包括基于姿态传感器的激光清洗头，其特征在于，所述基于姿态传感器的激光清洗头为如权利要求1至8任一项所述的基于姿态传感器的激光清洗头。