CN208033206U - 一种激光清洗机器人防损伤控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种激光清洗机器人防损伤控制装置，包括激光发射装置(1)、定位架(2)、移动机构(3)、观察块(4)、温度传感机构(5)和高度调节机构(6)，所述观察块(4)固定在定位架(2)的上端，所述移动机构(3)设于定位架(2)的上方，所述高度调节机构(6)可移动连接在移动机构(3)上，所述激光发射装置(1)固定连接在高度调节机构(6)上，所述温度传感机构(5)包括出气口(5.1)，所述出气口(5.1)上固定连接有气压软管(7)。本实用新型提供一种可以对清洗位置进行定位并且观察清洗位置能量密度，同时还能防止基底材料的清洗位置因为温度过高而造成损伤的一种激光清洗机器人防损伤控制装置。

Description

一种激光清洗机器人防损伤控制装置

技术领域

本实用新型涉及激光设备的技术领域，具体涉及一种激光清洗机器人防损伤控制装置。

背景技术

激光除铁锈的原理就是激光清洗，激光清洗的过程依赖于激光器所产生的光脉冲的特性，基于由高强度的光束、短脉冲激光及污染层之间的相互作用所导致的光物理反应，其物理原理可概括如下：

1)激光器发射的光束被需处理表面上的污染层所吸收。

2)大能量的吸收形成急剧膨胀的等离子体(高度电离的不稳定气体)，产生冲击波。

3)冲击波使污染物变成碎片并被剔除。

4)光脉冲宽度必须足够短，以避免使被处理表面遭到破坏的热积累。

5)实验表明当金属表面上有氧化物时，等离子体产生于金属表面。

等离子体只在能量密度高于阈值的情况下产生，这个阈值取决于被去除的污染层或氧化层。这个阈值效应对在保证基底材料安全的情况下进行有效清洁非常重要。等离子体的出现还存在第二个阈值。如果能量密度超过这一阈值，则基底材料将被破坏。为在保证基底材料安全的前提下进行有效的清洁，必须根据情况调整激光参数，使光脉冲的能量密度严格处于两个阈值之间。

因为在激光清洗过程中，必须将光脉冲的能量密度控制在两个阈值之间，而当遇到一些生锈程度比较严重的情况下就需要在两个阈值之间设置多个不同能量密度的光脉冲进行清洗，在不同能量密度的工作下，会造成清洗时间过长，基底材料温度过高、易损伤的情况，如果在高温情况下，可能光脉冲的能量密度控制在两个阈值之间，基底材料也会被破坏，同时为满足对铁锈的完全清除，需要对激光光束的路径进行设置，如果路径偏差，难免会对基底材料产生损伤。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是，克服了现在的技术缺陷，提供一种可以对清洗位置进行定位并且观察清洗位置能量密度，同时还能防止基底材料的清洗位置因为温度过高而造成损伤的一种激光清洗机器人防损伤控制装置。

本实用新型的技术方案是，提供一种激光清洗机器人防损伤控制装置，其特征在于：包括激光发射装置、定位架、移动机构、观察块、温度传感机构和高度调节机构，所述观察块固定在定位架的上端，所述观察块由透明材料制成，所述观察块的上表面包括一层热敏变色材料，所述移动机构设于定位架的上方，所述高度调节机构可移动连接在移动机构上，所述激光发射装置固定连接在高度调节机构上，所述激光发射装置包括激光发射器和激光矫正器，所述激光矫正器设于激光发射器与观察块之间，所述温度传感机构包括出气口，所述出气口上固定连接有气压软管，所述气压软管远离出气口的一端与高度调节机构固定连接。

本实用新型的有益效果为：利用激光矫正器将光束的清洗位置进行上调，调至观察块位置，观察块在光束的作用下，热敏变色材料变色显示出光束的作用位置并且显示光束的作用范围，通过作用范围可换算出光束的能量强度，而后通过调节移动机构的高度，调节光束的作用范围，使作用位置达到所需要的光脉冲的能量强度，再通过移动激光发射装置调节光束的作用位置，使光束的作用位置处于铁锈位置的正上方，最后拆除激光矫正器，不影响激光发射器的光束，取走定位架，使光束作用到铁锈位置进行清洗，当激光进行清除铁锈时，是直接作用于铁锈，铁锈会升温，而铁锈的热传导效果比铁的热传导效果差，从铁锈传递到铁上的热能也会在传递过程中大量的损失，当激光的光束作用到基底材料上时，或者除铁锈时间过长情况下，基底材料就会快速升温，当基底材料温度过高时，温度传感机构内的液体就会汽化，温度传感机构内的气压就会增加，从而使高度调节机构上升，带着激光发射器上升，使激光的聚焦点上升，进而避免基底材料温度继续上升、受到损伤的情况发生。

作为本实用新型的一种改进，所述定位架包括开关磁铁，通过所述改进，可以快速将定位架从基底材料(铁板)上进行固定和拆卸。

作为本实用新型的一种改进，所述移动机构包括第一电机、第二电机、固定框、移动架和第一滚珠丝杆，所述第一电机固定在固定框的一侧并与移动架通过第一滚珠丝杆传动连接，所述移动架与固定框滑动连接，所述第二电机固定在移动架上，所述移动架包括第二滚珠丝杆、支撑杆和用于与固定框滑动连接的滑动块，所述第二电机与高度调节机构通过第二滚珠丝杆传动连接，所述支撑杆与高度调节机构远离第二滚珠丝杆的一侧滑动插接，通过所述改进，可以通过控制第一电机和第二电机对固定块的位置进行调节，以满足固定块可以在水平方向上达到所需的位置。

作为本实用新型的一种改进，所述激光发射器包括第一凸透镜，所述激光矫正器包括凹透镜和第二凸透镜，所述凹透镜设于第一凸透镜与第二凸透镜之间，所述第一凸透镜与凹透镜的折射率相同，所述第二凸透镜的折射率大于第一凸透镜的折射率，通过所述改进，凹透镜先将通过第一凹透镜发射出来的光束进行折射变成平行光，再通过第二凸透镜，使光束的集中位置上移到观察块位置，从而保证脉冲光发射的统一性，如果不经过凹透镜的作用，光束的集中性差，使观察块上的作用范围不准确，第二凸透镜的折射率以及凹透镜与第一凸透镜之间的距离，可决定激光器矫正器将脉冲光束聚焦点上移的高度，该高度可换算出定位架固定观察块的高度。

作为本实用新型的一种改进，所述激光矫正器与激光发射器铰接，通过所述改进，可以只转动激光矫正器，使激光矫正器偏离激光发射器，就可使激光矫正器不影响激光发射器，不需要进行反复的安装与拆卸。

作为本实用新型的一种改进，所述观察块的下表面包括一层热敏变色材料，通过所述改进，从横截面观察观察块上上表面和下表面热敏变色材料的变化范围，可以知道光束的集中点是否在观察块的范围，使高度调节更加准确，避免出现光束的集中点出现在基底材料内部，在进行清洗时，对基底材料产生损伤。

作为本实用新型的一种改进，所述温度传感机构还包括导热材料和蒸汽罐，所述导热材料与蒸汽罐固定连接，所述导热材料的一端设于蒸汽罐的内部，所述出气口设于蒸汽罐的上端，通过所述改进，导热材料将热能快速传递到蒸汽罐中，使蒸汽罐中的液体快速汽化，增加气压，避免基底材料高温受损。

作为本实用新型的一种改进，所述导热材料设于蒸汽罐内部的一端为盘旋形，通过所述改进，可以使在蒸汽罐中的导热材料与液体接触的面积更大，加热更加的高效。

作为本实用新型的一种改进，所述高度调节机构包括固定块和调节块，所述调节块可滑动插接于固定块，所述调节块与固定块之间设有气压腔，所述气压软管与气压腔相连通，所述调节块与激光发射器固定连接，通过所述改进，可能在固定块不动的情况下，利用气压软管的气压变化达到调节块滑动的目的，进而实现激光发射器的滑动。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例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实用新型的一些实施例，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是本实用新型整体结构侧视示意图。

图2是本实用新型整体结构主视示意图。

图3是本实用新型移动架配合结构示意图。

图4是本实用新型蒸汽罐结构示意图。

图5是本实用新型高度调节机构结构示意图。

图6是本实用新型清洗状态光束示意图。

图7是本实用新型定位状态光束示意图。

其中，附图标记为：1、激光发射装置，1.1、激光发射器，1.1.1、第一凸透镜，1.2、激光矫正器，1.2.1、凹透镜，1.2.2、第二凸透镜，2、定位架，2.1、开关磁铁，3、移动机构，3.1、第一电机，3.2、第二电机，3.3、固定框，3.4、移动架，3.5、第一滚珠丝杆，3.6、第二滚珠丝杆，3.7、支撑杆，3.8、滑动块，3.9、升降块，4、观察块，4.1、热敏变色材料，5、温度传感机构，5.1、出气口，5.2、导热材料，5.3、蒸汽罐，6、高度调节机构，6.1、固定块，6.2、调节块，6.3、气压腔，7、气压软管，8、铁板，9、升降机，9.1、第三滚珠丝杆。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。

如图1-2所示，本实用新型的结构为：包括激光发射装置1、定位架2、移动机构3、观察块4、温度传感机构5和高度调节机构6，所述定位架2包括开关磁铁2.1，所述观察块4固定在定位架2的上端，所述观察块4由透明材料制成，所述观察块4的上、下表面各有一层热敏变色材料4.1，所述移动机构3设于定位架2的上方，所述高度调节机构6可移动连接在移动机构3上，所述移动机构3包括第一电机3.1、第二电机3.2、固定框3.3、移动架3.4和第一滚珠丝杆3.5，所述第一电机3.1固定在固定框3.3的一侧并与移动架3.4通过第一滚珠丝杆3.5传动连接，所述移动架3.4与固定框3.3滑动连接，所述第二电机3.2固定在移动架3.4上，如图3所示，所述移动架3.4包括第二滚珠丝杆3.6、支撑杆3.7和用于与固定框3.3滑动连接的滑动块3.8，所述第二电机3.2与高度调节机构6通过第二滚珠丝杆3.6传动连接，所述支撑杆3.7与高度调节机构6远离第二滚珠丝杆3.6的一侧滑动插接，所述激光发射装置1固定连接在高度调节机构6上，所述激光发射装置1包括激光发射器1.1和激光矫正器1.2，所述激光矫正器1.2设于激光发射器1.1与观察块4之间，所述激光矫正器1.2与激光发射器1.1铰接，所述激光发射器1.1包括第一凸透镜1.1.1，所述激光矫正器1.2包括凹透镜1.2.1和第二凸透镜1.2.2，所述凹透镜1.2.1设于第一凸透镜1.1.1与第二凸透镜1.2.2之间，所述第一凸透镜1.1.1与凹透镜1.2.1的折射率相同，所述第二凸透镜1.2.2的折射率大于第一凸透镜1.1.1的折射率，所述温度传感机构5包括出气口5.1、导热材料5.2和蒸汽罐5.3，所述出气口5.1上固定连接有气压软管7，所述气压软管7远离出气口5.1的一端与高度调节机构6固定连接，所述导热材料5.2与蒸汽罐5.3固定连接，所述导热材料5.2的一端设于蒸汽罐5.3的内部，所述出气口5.1设于蒸汽罐5.3的上端，如图4所示，所述导热材料5.2设于蒸汽罐5.3内部的一端为盘旋形，如图5所示，所述高度调节机构6包括固定块6.1和调节块6.2，所述调节块6.2可滑动插接于固定块6.1，所述调节块6.2与固定块6.1之间设有气压腔6.3，所述气压软管7与气压腔6.3相连通，所述调节块6.2与激光发射器1.1固定连接，移动机构3与温度传感机构5之间通过升降机9连接，升降机9上的第三滚珠丝杆9.1与移动机构3上的升降块3.9相配合，通过转动升第三滚珠丝杆9.1，来实现移动机构3的上下运动，同时升降机9上还设有用于安装蒸汽罐5.3的安装槽，使蒸汽罐5.3嵌入到升降机9内部，气压软管7呈S形竖直放置，便于移动机构3上下移动和高度调节机构6在移动机构3内移动，有足够长的气压软管7可供变化，保证气压软管7连接的稳定性。

在定位过程中，先将定位架2通过开关磁铁2.1固定到生锈的铁板8上，其中生锈的区域在观察块4的下方，将激光矫正器1.2固定到激光发射器1.1的正下方，使激光发射器1.1的光束先通过激光矫正器1.2使光束的聚焦点上移到观察块4附近，先将光束的聚焦点水平移动到铁板8无锈区域的上方，启动激光发射器1.1，观察观察块4上的两层热敏变色材料4.1的变色范围，以确定光束聚焦点的高度，使用升降机9调节移动架3.4的高度，如图7所示，使观察块4上表面的的变色范围趋向一个点，从而确定激光发射器1.1的的激光发射高度，然后将激光发射装置1移动到铁板8生锈区域的上方，在观察块4上绘制出激光发射装置1的移动路径，并保存，通过程序试运行移动路径，通过观察块4上的变色情况，与铁板8对照，确认移动路径无误后，取走定位架2并转动激光矫正器1.2，使激光矫正器1.2偏离激光发射器1.1，激光光束聚焦点位置，如图6所示，正式运行激光发射器1.1对铁板8进行除锈清洗工作，通过该实用新型保证了清洗的全面性和准确性，避免了激光对铁板8的损伤。

在清洗过程中，当激光发射器1.1的光束聚焦点在铁板8上时或者在清洗过程中清洗时间过长，铁板8会快速升温，进而蒸汽罐5.3中的液体出现汽化，蒸汽罐5.3中的气压上升，使调节块6.2上升，从而达到光束的聚焦点远离铁板8的目的，避免铁板8在清洗过程中出现损伤。

上述第一电机3.1与第二电机3.2均与控制系统电连接，通过控制系统，使激光发射装置1完成清洗的移动路径。

上述导热材料5.2可以为金、银、铜、铝、铜铝合金等热传导效果好的金属以及金属合金，上述导热材料5.2也可以是具有热传导能力的非金属来代替，比如石墨、碳等。

上述蒸汽罐5.3中的液体需要根据清洗铁板8的大小以及铁板8的生锈程度来选择，根据情况的不同，可采用酒精、水、甲苯等液体，同时因为液体具有吸收热量的作用，可以延长激光清洗的时间，液体的体积越大，就可以使激光清洗的时间越长，但体积过大容易出现温度传感机构不灵敏的情况，并不是液体的体积越大越好。

以上仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种激光清洗机器人防损伤控制装置，其特征在于：包括激光发射装置(1)、定位架(2)、移动机构(3)、观察块(4)、温度传感机构(5)和高度调节机构(6)，所述观察块(4)固定在定位架(2)的上端，所述观察块(4)由透明材料制成，所述观察块(4)的上表面包括一层热敏变色材料(4.1)，所述移动机构(3)设于定位架(2)的上方，所述高度调节机构(6)可移动连接在移动机构(3)上，所述激光发射装置(1)固定连接在高度调节机构(6)上，所述激光发射装置(1)包括激光发射器(1.1)和激光矫正器(1.2)，所述激光矫正器(1.2)设于激光发射器(1.1)与观察块(4)之间，所述温度传感机构(5)包括出气口(5.1)，所述出气口(5.1)上固定连接有气压软管(7)，所述气压软管(7)远离出气口(5.1)的一端与高度调节机构(6)固定连接。

2.根据权利要求1所述的激光清洗机器人防损伤控制装置：所述定位架(2)包括开关磁铁(2.1)。

3.根据权利要求1所述的一种激光清洗机器人防损伤控制装置：所述移动机构(3)包括第一电机(3.1)、第二电机(3.2)、固定框(3.3)、移动架(3.4)和第一滚珠丝杆(3.5)，所述第一电机(3.1)固定在固定框(3.3)的一侧并与移动架(3.4)通过第一滚珠丝杆(3.5)传动连接，所述移动架(3.4)与固定框(3.3)滑动连接，所述第二电机(3.2)固定在移动架(3.4)上，所述移动架(3.4)包括第二滚珠丝杆(3.6)、支撑杆(3.7)和用于与固定框(3.3)滑动连接的滑动块(3.8)，所述第二电机(3.2)与高度调节机构(6)通过第二滚珠丝杆(3.6)传动连接，所述支撑杆(3.7)与高度调节机构(6)远离第二滚珠丝杆(3.6)的一侧滑动插接。

4.根据权利要求1所述的一种激光清洗机器人防损伤控制装置：所述激光发射器(1.1)包括第一凸透镜(1.1.1)，所述激光矫正器(1.2)包括凹透镜(1.2.1)和第二凸透镜(1.2.2)，所述凹透镜(1.2.1)设于第一凸透镜(1.1.1)与第二凸透镜(1.2.2)之间，所述第一凸透镜(1.1.1)与凹透镜(1.2.1)的折射率相同，所述第二凸透镜(1.2.2)的折射率大于第一凸透镜(1.1.1)的折射率。

5.根据权利要求1所述的一种激光清洗机器人防损伤控制装置：所述激光矫正器(1.2)与激光发射器(1.1)铰接。

6.根据权利要求1所述的一种激光清洗机器人防损伤控制装置：所述观察块(4)的下表面包括一层热敏变色材料(4.1)。

7.根据权利要求1所述的一种激光清洗机器人防损伤控制装置：所述温度传感机构(5)还包括导热材料(5.2)和蒸汽罐(5.3)，所述导热材料(5.2)与蒸汽罐(5.3)固定连接，所述导热材料(5.2)的一端设于蒸汽罐(5.3)的内部，所述出气口(5.1)设于蒸汽罐(5.3)的上端。

8.根据权利要求7所述的一种激光清洗机器人防损伤控制装置：所述导热材料(5.2)设于蒸汽罐(5.3)内部的一端为盘旋形。

9.根据权利要求1所述的一种激光清洗机器人防损伤控制装置：所述高度调节机构(6)包括固定块(6.1)和调节块(6.2)，所述调节块(6.2)可滑动插接于固定块(6.1)，所述调节块(6.2)与固定块(6.1)之间设有气压腔(6.3)，所述气压软管(7)与气压腔(6.3)相连通，所述调节块(6.2)与激光发射器(1.1)固定连接。