CN213580717U - 一种新型的清洗段质量检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型的清洗段质量检测装置，包括用于放置待清洗工件的工作台、控制器，它还包括激光清洗机构、质量检测机构；工作台上设置有可滑动的机械手臂；机械手臂的底座上朝向工作台的一端设置有位置传感器；机械手臂的前端设置有激光清洗机构；激光清洗机构包括光纤激光器、以及与光纤激光器电连接的激光清洗头；激光清洗头为多个，多个激光清洗头间隔设置于工作台的上方；多个激光清洗头分别通过光学系统与光纤激光器相连接；质量检测机构包括图像传感器、三维扫描仪。本实用新型不仅可以实现在热轧钢生产线上对热轧钢板进行高效清洗，而且通过多个激光清洗头进行激光清洗，可以提高清洗效率和清洗质量。

Description

一种新型的清洗段质量检测装置

技术领域

本实用新型涉及一种质量检测装置，尤其涉及一种新型的清洗段质量检测装置。

背景技术

激光清洗是一种新型高效的环保清洗技术,可利用激光的方向性和高亮度来清除掉材料表面的污染物。激光清洗作为一种新型高效环保的清洗技术，现阶段，也有一些使用激光清洗来清洗热轧钢板的研究，但是无法实现在热轧钢生产线上对热轧钢板的高效清洗；并且，目前激光清洗装置主要采用单激光头，通过光学系统将激光束聚焦到待清洗工件的表面，然后通过激光头的移动，达到清洗工件表面的目的。然而，由于单激光头的功率与单激光头扫描速度的限制，单激光头的清洗效率会出现瓶颈。在针对大幅面或形状复杂的清洗面进行清洗时，单激光头清洗的效率偏低、清洗质量较差，无法达到工业级生产应用的水平。除此之外，单激光头在清洗厚度大于0.2mm的较厚锈层，难以一次性去除，需要激光反复、多次扫描清洗面才能完全清洗干净，清洗效率大大降低。

实用新型内容

为了解决上述技术所存在的不足之处，本实用新型提供了一种新型的清洗段质量检测装置。

为了解决以上技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种新型的清洗段质量检测装置，包括用于放置待清洗工件的工作台、控制器，它还包括激光清洗机构、质量检测机构；工作台上设置有可滑动的机械手臂；机械手臂的底座上朝向工作台的一端设置有位置传感器；机械手臂的前端设置有激光清洗机构；

激光清洗机构包括光纤激光器、以及与光纤激光器电连接的激光清洗头；激光清洗头为多个，多个激光清洗头间隔设置于工作台的上方；多个激光清洗头分别通过光学系统与光纤激光器相连接；

质量检测机构包括用于采集待清洗工件表面图像的图像传感器、扫描待清洗工件三维形状的三维扫描仪；图像传感器、三维扫描仪均与激光清洗头相连接；

光纤激光器、机械手臂、图像传感器、三维扫描仪分别与控制器电连接。

进一步地，还包括陀螺仪，陀螺仪设置在激光清洗头上，陀螺仪与控制器电连接，用于记录并反馈激光清洗头的偏转角度信息至控制器。

进一步地，工作台靠近右侧边处横向设置有滑轨，机械手臂匹配设置于滑轨内并可沿滑轨向前或向后滑动。

进一步地，机械手臂的前端沿工作台宽度方向设置有支架；支架的底面上均匀设置有多个激光清洗头。

进一步地，还包括报警器，报警器的控制端与控制器相连接，用于根据控制器的判断结果，进行报警。

本实用新型不仅可以实现在热轧钢生产线上对热轧钢板进行高效清洗，而且通过多个激光清洗头进行激光清洗，可以提高清洗效率和清洗质量，并通过图像传感器获取清洗后的图像进行分析，进一步保证了清洗质量，实现了对待清洗工件在生产线上的快速高效清洗。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图。

图2为图1的电气原理图。

图中：1、工作台；11、滑轨；2、光纤激光器；3、激光清洗头；4、机械手臂；41、支架；42、位置传感器；5、陀螺仪；6、图像传感器；7、控制器；8、光学系统；9、三维扫描仪；10、报警器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

如图1所示的一种新型的清洗段质量检测装置，包括用于放置待清洗工件的工作台1、控制器7，它还包括激光清洗机构、质量检测机构；工作台1上设置有可滑动的机械手臂4；机械手臂4的底座上朝向工作台1的一端设置有位置传感器42；机械手臂4的前端设置有激光清洗机构；

激光清洗机构包括光纤激光器2、以及与光纤激光器2电连接的激光清洗头3；激光清洗头3为多个，多个激光清洗头3间隔设置于工作台1的上方；多个激光清洗头3分别通过光学系统8与光纤激光器2相连接；每个激光清洗头3分别与单独的光纤激光器2、光学系统8相连；光学系统8用于传输激光并在机械手臂4带动下使激光光斑移动；

质量检测机构包括用于采集待清洗工件表面图像的图像传感器6、扫描待清洗工件三维形状的三维扫描仪9；图像传感器、三维扫描仪9均与激光清洗头3相连接；

光纤激光器2、机械手臂4、图像传感器、三维扫描仪9分别与控制器7电连接。

工作台1设置于机箱上，光纤激光器2设置于机箱内，其中，光纤激光器2的输出功率以激光功率进行标定计算。工作台1靠近右侧边处横向设置有滑轨11，机械手臂4匹配设置于滑轨11内并可沿滑轨11向前或向后滑动。可根据实际使用需求，调整机械手臂4的位置进行清洗。

光纤激光器2为脉冲光纤激光器，其平均输出功率可选择匹配为20W，100W，200W，500W等，其能够输出波长为1046nm的激光，具有较高的峰值功率，并且能够瞬间清洗掉待清洗物表面的污染物，又不至于伤害基材。

光纤激光器2和光学系统8，可以以选定的清洗参数(包括激光功率，脉冲频率，清洗样式和清洗速度参数)，控制激光投射到待清洗工件表面，进而检测完成激光过程。

光学系统8包括依次连接的扩束镜、聚焦镜、偏转镜和保护镜；保护镜位于靠近工作台1的一侧；光学系统8的作用为对光纤激光器2输出的激光进行一系列的调整，最终输出具有20-200μm左右的激光光斑进行清洗。其中，扩束镜包含一组透镜，实现激光光束直径的扩大以及光束质量的改善，利于下一步的聚焦；聚焦镜可以将扩束后的光束聚焦成在焦平面上保持一定直径大小的光斑；偏转镜，可以控制激光束偏转，从而实现激光光斑在清洗物表面的移动。保护镜，用于防止水侵入光学系统，同时容许激光光束到达待清洗工件表面。

机械手臂4的前端沿工作台1宽度方向设置有支架41；支架41的底面上均匀设置有多个激光清洗头3。通过设置多个激光清洗头3，且每个激光清洗头3独立配套有光纤激光器2、光学系统8，且在任意一个激光清洗头3上还设有图像传感器、三维扫描仪9，在机械手臂4的带动下多个激光清洗头3能在待清洗工件表面上方进行移动并利用三维扫描仪9对工件形状及待清洗区域进行扫描，通过控制器7接收图像信息并进行数据处理，自动规划多个激光清洗头3的运动路径，并利用图像传感器对工件表面清洗情况进行实时监测并反馈信息至控制器7，控制器7根据监测结果适时调整光纤激光器2的清洗参数，调整激光清洗头3的功率及运动速度，实现循环清洗直至达到预设要求，从而保证了清洗质量。

位置传感器42，用于检测待清洗工件是否进入清洗区域，并将检测结果传输给控制器7；优选的，位置传感器42为光电传感器，当探测到待清洗工件到达清洗区域时，将信号反馈给控制器7；

图像传感器，用于获取待清洗工件经激光清洗后的表面图像并发送至控制器7；三维扫描仪9在机械手臂4的带动下扫描待清洗工件的三维形状及待清洗区域信息并发送至控制器7。

控制器7设置于机箱内。控制器7，用于在待清洗工件进入清洗区域时，计算清洗区域的位置信息并触发光纤激光器2使激光清洗头3发射激光至待清洗工件表面，并控制机械手臂4带动激光清洗头3沿设定的运动轨迹移动；控制器还用于分析图像传感器获取的图像，进行清洗结果的判断。

还包括陀螺仪5，陀螺仪5设置在激光清洗头3上，陀螺仪5与控制器7电连接，用于记录并反馈激光清洗头3的偏转角度信息至控制器7。通过设置陀螺仪5可实时反馈激光清洗头3的角度，记录激光清洗头3的偏转角度并反馈至控制器7，控制器7调整激光清洗头3的偏转角度确保激光清洗头3与清洗面始终相垂直，通过激光垂直照射在清洗面上，能保持激光高效率清洗。

还包括报警器10，报警器的控制端与控制器7相连接，用于根据控制器7的判断结果，进行报警。优选的，报警器为大功率LED灯，当清洗结果为合格时，报警器发绿光，当清洗结果为不合格时，报警器发红光。

本实用新型的工作过程为：如图2所示，将机械手臂4安装于待清洗工件生产线的工作台1滑轨11上；传送带带动待清洗工件向前移动，通过位置传感器42检测待清洗工件是否进入清洗区域；当检测到待清洗工件进入清洗区域时，在机械手臂4的带动下利用三维扫描仪9对工件形状及待清洗区域进行扫描并将待清洗区域信息并发送至控制器7，在机械手臂4的带动下多个激光清洗头3在待清洗工件表面上方移动并进行激光清洗，图像传感器获取待清洗工件清洗后的图像；通过控制器7接收图像信息并进行数据处理，自动规划多个激光清洗头3的运动路径，并利用图像传感器对工件表面清洗情况进行实时监测并反馈信息至控制器7，控制器分析待清洗工件清洗后的图像，判断清洗结果，实现循环清洗直至达到预设要求。

本实用新型通过将可调节激光清洗头安装在热轧钢板流水线上，通过先确认待清洗工件的三维形状及所需的待清洗区域，采用多个激光头同时清洗工件表面，自动规划各个激光头的运动路径及扫描方式，使得每条激光束均能辐照整个清洗区域，实现了清洗区域任意位置上污物的同时清洗，可一次清除工件表面的污物，简化了清洗流程，极大地提高了清洗效率和清洗质量；同时通过实时检测待清洗工件表面的清洗质量，实时反馈、自动调整清洗参数实现循环清洗直至达到预设要求，确保对工件表面无损伤，同时能节约清洗时间，提升清洗效率，降低了激光清洗的返工率。

上述实施方式并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本实用新型的技术方案范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也均属于本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种新型的清洗段质量检测装置，包括用于放置待清洗工件的工作台(1)、控制器(7)，其特征在于：它还包括激光清洗机构、质量检测机构；所述工作台(1)上设置有可滑动的机械手臂(4)；所述机械手臂(4)的底座上朝向工作台(1)的一端设置有位置传感器(42)；机械手臂(4)的前端设置有激光清洗机构；

所述激光清洗机构包括光纤激光器(2)、以及与光纤激光器(2)电连接的激光清洗头(3)；所述激光清洗头(3)为多个，多个所述激光清洗头(3)间隔设置于工作台(1)的上方；多个所述激光清洗头(3)分别通过光学系统(8)与光纤激光器(2)相连接；

所述质量检测机构包括用于采集待清洗工件表面图像的图像传感器、扫描待清洗工件三维形状的三维扫描仪(9)；所述图像传感器、三维扫描仪(9)均与激光清洗头(3)相连接；

所述光纤激光器(2)、机械手臂(4)、图像传感器、三维扫描仪(9)分别与控制器(7)电连接。

2.根据权利要求1所述的新型的清洗段质量检测装置，其特征在于：还包括陀螺仪(5)，所述陀螺仪(5)设置在激光清洗头(3)上，所述陀螺仪(5)与控制器(7)电连接，用于记录并反馈激光清洗头(3)的偏转角度信息至控制器(7)。

3.根据权利要求2所述的新型的清洗段质量检测装置，其特征在于：所述工作台(1)靠近右侧边处横向设置有滑轨(11)，所述机械手臂(4)匹配设置于滑轨(11)内并可沿滑轨(11)向前或向后滑动。

4.根据权利要求3所述的新型的清洗段质量检测装置，其特征在于：所述机械手臂(4)的前端沿工作台(1)宽度方向设置有支架(41)；所述支架(41)的底面上均匀设置有多个激光清洗头(3)。

5.根据权利要求4所述的新型的清洗段质量检测装置，其特征在于：还包括报警器，所述报警器的控制端与控制器(7)相连接，用于根据所述控制器(7)的判断结果，进行报警。

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