CN209094074U - 一种飞机机身激光自动清洗系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种飞机机身激光自动清洗系统，涉及清洗设备领域，该清洗系统包括机械运动平台、激光器、冷却设备、除尘设备、控制系统和机械臂，机械运动平台的前端设置有升降架，机械臂的一端与升降架连接，机械臂的另一端设置有激光清洗头，激光器、冷却设备、除尘设备、控制系统分别设置于机械运动平台上；控制系统分别与机械运动平台、激光器、冷却设备、除尘设备、机械臂、激光清洗头电连接，除尘设备与激光清洗头通过高温管道连接。通过采用激光清洗代替传统的化学清洗，清洁环保无污染，避免化学脱漆剂对环境和操作人员身体造成伤害，飞机机身热量积累小，不损伤飞机机体，未引入新的危险源，无耗材，免维护，性能稳定效率高。

Description

一种飞机机身激光自动清洗系统

技术领域

本实用新型涉及清洗设备领域，具体涉及一种飞机机身激光自动清洗系统。

背景技术

涂装是航空工业中保护金属材料的重要手段，飞机需要定期重新涂装，其中脱漆是在涂装之前最为重要的工序。飞机每隔5年就要脱漆后重新喷涂，目前国内主要使用化学清洗法进行脱漆，飞机机身脱漆采用的脱漆剂一般采用亚甲基氯化物、酮、醇、酯及苯作为溶剂，这些溶剂挥发性高、毒性大，对环境污染严重，对人有麻醉作用，损害中枢神经和呼吸系统，高浓度的溶剂可能导致人丧失意识及死亡。长期接触会引起急性和慢性苯中毒。含有脱漆剂的废水在进行处理后也会对环境造成长时间的影响，欧美国家已经将其列为禁止使用的化学试剂。

实用新型内容

本实用新型实施例的目的在于提供一种飞机机身激光自动清洗系统，用以解决现有的化学飞机脱漆方法会对操作人员身体造成伤害，以及污染环境的问题。

为实现上述目的，本实用新型实施例提供一种飞机机身激光自动清洗系统，所述飞机机身激光自动清洗系统包括机械运动平台、激光器、冷却设备、除尘设备、控制系统和机械臂，所述机械运动平台的前端设置有升降架，所述机械臂的一端与所述升降架连接，所述机械臂的另一端设置有激光清洗头，所述激光器、冷却设备、除尘设备、控制系统分别设置于所述机械运动平台上；所述控制系统分别与机械运动平台、激光器、冷却设备、除尘设备、机械臂、激光清洗头电连接，所述冷却设备通过冷却管线分别与激光器、激光清洗头连接；所述激光器与所述激光清洗头通过光纤连接；所述除尘设备与所述激光清洗头通过高温管道连接。

优选的，所述激光清洗头包括壳体、激光发射器和视觉传感器，所述壳体的前端设置有吸入口，所述激光发射器设置于所述壳体内，所述壳体的侧壁上设置有与所述吸入口连通的除尘通道，所述除尘通道通过高温管道与所述除尘设备连接。

优选的，所述激光清洗头还包括设置于所述壳体两侧的LED照明灯。

优选的，所述机械运动平台为轮式小车或履带小车。

优选的，所述机械运动平台上设置有多个与所述控制系统电连接的防撞器。

优选的，所述升降架的上部设置有监控器，所述监控器与所述控制系统电连接。

优选的，所述激光器为光纤激光器、固体激光器、半导体激光器或气体激光器。

优选的，所述机械臂为三轴机械臂、四轴机械臂、五轴机械臂或六轴机械臂。

本实用新型实施例具有如下优点：

1.通过采用激光清洗代替传统的化学清洗，清洁环保无污染，避免化学脱漆剂对环境和操作人员身体造成伤害，飞机机身热量积累小，不损伤飞机机体，未引入新的危险源，无耗材，免维护，性能稳定效率高。

2.通过升降架与机械臂的组合运动，可以实现对飞机机身、机翼、尾翼等不同位置的覆盖。通过机械运动平台的移动，可将整体清洗系统移动到需要脱漆的作业面，扩大了清洗系统的作业范围。

3.通过设置监控器和防撞器，能够对激光清洗作业状况进行监控，以及避免系统运动过程中与飞机机身或其它物体产生碰撞。

4.通过设置视觉传感器和除尘通道，能够实现激光清洗定位和检测，以及实现激光清洗过程中废弃物的清除。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的飞机机身激光自动清洗系统的结构示意图。

图2为本实用新型实施例提供的激光清洗头的结构示意图。

图3为本实用新型实施例提供的激光清洗头的俯视剖面示意图。

图4为本实用新型实施例提供的飞机机身激光自动清洗系统的使用示意图。

图5为本实用新型实施例提供的飞机机身激光自动清洗系统的各个子系统之间的连接示意图。

附图标记说明：1、机械运动平台；2、激光器；3、冷却设备；4、除尘设备；5、控制系统；6、机械臂；7、激光清洗头；8、光纤；9、高温管道；11、升降架；12、监控器；13、防撞器；71、视觉传感器；72、LED照明灯；73、除尘通道；74、准直单元；75、反射单元；76、光束偏转单元；77、聚焦单元。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。

须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、右”、“中间”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

如图1所示，飞机机身激光自动清洗系统包括机械运动平台1、激光器2、冷却设备3、除尘设备4、控制系统5和机械臂6，激光器2、冷却设备3、除尘设备4、控制系统5分别设置于机械运动平台1上；控制系统5分别与机械运动平台1、激光器2、冷却设备3、除尘设备4、机械臂6、激光清洗头7电连接。

机械运动平台1在本实施例中为履带式小车，履带式小车的底部安装有转向轮，可以任意调整机械运动平台1的运动方向。机械运动平台1的运动主要通过控制系统5进行控制，作业过程中通过控制机械运动平台1的移动，可将整体清洗系统移动到需要脱漆的作业面，扩大了清洗系统的作业范围。控制系统5采用倍福PLC系统做上位机，实现与下位机机械运动平台1、激光器2、冷却设备3、除尘设备4、机械臂6、激光清洗头7进行控制和通讯。机械运动平台1的前端设置有升降架11，升降架11包括滑轨、滑块和液压缸，滑轨竖直设置并与机械运动平台1连接，滑块可滑动地安装于滑轨上，液压缸的活塞杆与滑块连接，以驱动滑块沿滑轨上下滑动。进一步的，为了防止避免清洗系统在运动过程中与飞机机身或其它物体产生碰撞，机械运动平台1上设置有多个与控制系统5电连接的防撞器13。本实施例中，防撞器13采用microscan3型激光安全扫描仪，激光安全仪以面扫描方式工作，可实现5米范围以内区域覆盖，最小分辨率30mm。控制系统5根据防撞器13采集的信息进行判断，是否有阻碍物存在，并通过控制机械运动平台1进行躲避。进一步的，升降架11的上部设置有监控器12，监控器12与控制系统5电连接。监控器12可将激光清洗头7工作过程中的画面实时发送至控制系统5，操作人员可通过控制系统5的显示屏对整体清洗作业状况进行监控。

机械臂6的一端与滑块连接，机械臂6的另一端设置有激光清洗头7，机械臂6采用六轴式工业机器人，额定负载30KG，机械臂6由控制系统5进行控制，工作时，升降架11与机械臂6可以联动控制，可实现对飞机机身、机翼、尾翼等不同位置的覆盖。

如图2、3、5所示，激光器2采用光纤激光器，平均输出功率1000W，脉宽30-100ns，工作频率2-50KHz。激光器2输出的激光能量通过光纤8输送至激光清洗头7。激光清洗头7包括壳体、激光发射器和视觉传感器71，视觉传感器71与控制系统5电连接，视觉传感器71可将激光清洗头7工作过程中的画面发送至控制系统5，并实现激光清洗的定位和检测。激光清洗过程中激光清洗头7以二维振镜扫描方式工作，可针对脱漆工作面大小情况执行不同的扫描清洗形式。壳体与机械臂6的另一端连接，壳体的前端设置有吸入口，激光发射器设置于壳体内，壳体的侧壁上设置有与吸入口连通的除尘通道73。激光发射器包括准直单元74、反射单元75、光束偏转单元76和聚焦单元77，准直单元74通过光纤8与激光器2连接，激光器2产生的激光首先经过准直单元74进行准直，再传输给反射单元75，由反射单元75反射至光束偏转单元76，光束偏转单元76在本实施例中为二维扫描振镜，经过光束偏转单元76的激光束通过聚焦单元77聚焦，通过吸入口后聚焦至清洗作业面，清洗过程通过聚焦后的激光束逐行扫描完成二维激光清洗作业面。进一步的，激光清洗头7还包括设置于壳体两侧的LED照明灯72，LED照明灯72用于为视觉传感器71提供良好的光照条件。

冷却设备3通过冷却管线分别与激光器2、激光清洗头7连接，冷却设备3用于给激光器2、激光清洗头7进行降温，冷却设备3采用6KW制冷量工业水冷机。

除尘设备4与除尘通道73通过高温管道9连接，除尘设备4采用4KW，负压26MPa，风量450m/h的风机除尘一体化设备。在激光清洗过程中，除尘设备4可通过吸入口将激光脱漆清洗过程中产生的碎片吸入。通过采用激光清洗代替传统的化学清洗，清洁环保无污染，避免化学脱漆剂对环境和操作人员身体造成伤害，飞机机身热量积累小，不损伤飞机机体，未引入新的危险源，无耗材，免维护，性能稳定效率高。

如图4所示，清洗过程如下：

步骤1，将飞机机身三维模型导入控制系统5进行清洗区域划分，根据划分的清洗作业区域标定清洗作业点的数量和位置。

步骤2，清洗系统通过机械运动平台1移动至清洗作业区的指定位置。

步骤3，控制系统5根据待清洗区域的形状，将待清洗曲面转换成二维平面栅格，并按照最优填充形状和路径对待清洗区域进行规划，由激光清洗头7构执行扫描形状，由机械臂6和升降架11执行清洗路径，三者配合完成该区域的激光清洗脱漆作业。LED照明灯72配合视觉传感器71在此过程中完成对清洗过程的定位和清洗质量检测，吸入口将激光清洗过程中产生的碎片吸入并通过高温管道9输送至除尘设备4中。

步骤4，清洗系统根据步骤1的位置规划前往下一个清洗位置。

步骤5，重复步骤3，直至飞机机身全部清洗区域脱漆结束。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。

Claims (8)

1.一种飞机机身激光自动清洗系统，其特征在于，所述飞机机身激光自动清洗系统包括机械运动平台、激光器、冷却设备、除尘设备、控制系统和机械臂，所述机械运动平台的前端设置有升降架，所述机械臂的一端与所述升降架连接，所述机械臂的另一端设置有激光清洗头，所述激光器、冷却设备、除尘设备、控制系统分别设置于所述机械运动平台上；所述控制系统分别与机械运动平台、激光器、冷却设备、除尘设备、机械臂、激光清洗头电连接，所述冷却设备通过冷却管线分别与激光器、激光清洗头连接；所述激光器与所述激光清洗头通过光纤连接；所述除尘设备与所述激光清洗头通过高温管道连接。

2.根据权利要求1所述的飞机机身激光自动清洗系统，其特征在于，所述激光清洗头包括壳体、激光发射器和视觉传感器，所述壳体的前端设置有吸入口，所述激光发射器设置于所述壳体内，所述壳体的侧壁上设置有与所述吸入口连通的除尘通道，所述除尘通道通过高温管道与所述除尘设备连接。

3.根据权利要求2所述的飞机机身激光自动清洗系统，其特征在于，所述激光清洗头还包括设置于所述壳体两侧的LED照明灯。

4.根据权利要求2或3所述的飞机机身激光自动清洗系统，其特征在于，所述机械运动平台为轮式小车或履带小车。

5.根据权利要求4所述的飞机机身激光自动清洗系统，其特征在于，所述机械运动平台上设置有多个与所述控制系统电连接的防撞器。

6.根据权利要求5所述的飞机机身激光自动清洗系统，其特征在于，所述升降架的上部设置有监控器，所述监控器与所述控制系统电连接。

7.根据权利要求5或6所述的飞机机身激光自动清洗系统，其特征在于，所述激光器为光纤激光器、固体激光器、半导体激光器或气体激光器。

8.根据权利要求7所述的飞机机身激光自动清洗系统，其特征在于，所述机械臂为三轴机械臂、四轴机械臂、五轴机械臂或六轴机械臂。