一种激光清洗复合涂层的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及金属表面清洗领域，具体涉及到一种激光清洗复合涂层的装置及方法，包括激光器，激光器与清洗头连接，清洗头一端固定连接光谱传感装置，光谱传感装置与总控系统连接，总控系统与激光器控制系统连接。本发明专利技术利用不同材料、颜色涂层对光吸收波长不同，从而判断是否清洗干净，通过光谱传感装置得到照射在待清洗涂层上的反射光的吸收峰值，从而判断是否清洗干净，实现了可针对性精确去除飞机表面复合涂层中的单层涂层，解决目前人工擦拭存在的均匀性差、费时费力问题，可激光清洗不同材料、不同层数的复合涂层，具备通用性。

A device and method of laser cleaning composite coating

【技术实现步骤摘要】
一种激光清洗复合涂层的装置及方法
本专利技术涉及金属表面清洗领域，具体涉及到一种激光清洗复合涂层的装置及方法。
技术介绍
复合涂层是指由两种或两种以上材料所组成的喷涂层，随着铝、镁等合金材料及复合材料在飞机制造业上的应用，飞机的性能尤其是飞行速度大幅度提高，对飞机蒙皮涂料的性能也提出了更高要求。飞机表面涂层一般有三层，第一层为底漆，紧贴铝合金壳体，附着力好，支撑面漆；第二层为面漆，就是基本图案漆；第三层清漆，防风蚀，光亮。客、货飞机表面LOGO因商业原因需经常更换，而且飞机在表面受损或每隔数年（一般4～6年）进行正常维修保养时需要清除掉表面旧的涂层，重新进行新的涂覆，蒙皮表面油漆的清除成为飞机重新涂装的难题之一。由于用途不同，脱漆的要求也不同，更换LOGO只需去除表面清漆和面漆，如维护保养需去掉表面所有涂层。传统的做法是用化学脱漆剂、水镐、干燥介质喷砂和手工砂光进行除漆。但机械方法劳动强度大，噪声污染严重，脱离表面的污物容易重新吸附于清洁表面形成二次污染，易对零件表面造成永久性损伤。湿法化学清洗方法由于清洗时间难以有效控制，酸液和碱液仍对基体造成不同程度的腐蚀，同时，化学清洗后排放的废液对环境会造成严重的污染。传统的除漆方法在飞机蒙皮表面的清洗应用中受到很大的限制。如何满足高精度、高清洁度并对基体表面无损伤的清洗，是飞机蒙皮涂层去除亟待解决的问题。专利技术专利《铝合金阳极氧化膜及表面漆膜复合层激光清洗装置及方法》，申请号201910853255.5，涉及铝合金阳极氧化膜及表面漆膜复合层清洗，但是其方式是将氧化膜及表面漆膜全部去除，未涉及单层涂层去除的方法。专利技术专利《一种激光清洗铝合金基体蒙皮漆层过程中保护基体表面阳极氧化膜的方法》，申请号201910821366.8，涉及飞机表面复合涂层的去除方式，但是其方式是利用不同激光器去除表面面漆和底漆，保留铝合金氧化层，未涉及单层漆层去除的方法。专利技术专利《一种激光去除飞机蒙皮表面涂层的方法》，申请号201910897789.8，涉及激光清洗飞机蒙皮的方式，但其方式只涉及激光去除漆层工艺，未涉及复合涂层的分层去除方式。有鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
本专利技术为解决现有技术的不足，提供一种激光清洗复合涂层的装置及方法。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种激光清洗复合涂层的装置，包括激光器，激光器通过传能光纤与清洗头连接，所述清洗头一端固定连接光谱传感装置，光谱传感装置通过数据线与总控系统连接，总控系统通过通讯线A与激光器控制系统连接，激光器控制系统通过通讯线B与激光器连接；所述光谱传感装置包括一白光光源，一挡光罩的入射口固定在白光光源的出光口上，挡光罩的出射口固定在一积分球的入光口上，挡光罩下端开口，所述积分球通过光纤连接光谱仪，光谱仪通过数据线连接总控系统；所述总控系统接收光谱仪传输的光谱数据，将光谱数据处理后与总控系统内存储的白光光源的白光光谱进行比对，分别得出初始吸收峰值和清洗吸收峰值，并将清洗吸收峰值和初始吸收峰值实时进行比对，得出差值，总控系统根据差值通过激光器控制系统控制激光器工作与否。优选的，所述挡光罩为V字型。优选的，所述挡光罩的出射通道与反射通道的夹角为10-30°。优选的，所述挡光罩内壁均匀涂抹氧化镁或硫酸钡。本专利技术还包括一种激光清洗复合涂层的方法，包括以下步骤：S1：打开白光光源，白光光源发出的白光照射到待清洗涂层上，积分球接收反射光并由光纤传至光谱仪，光谱仪采集的光谱数据由数据线传至总控系统，总控系统将接收的光谱数据进行数据处理后与内部已存的白光光源的白光光谱对比，得到初始吸收峰值；S2：打开激光器进行待清洗涂层的激光清洗；S3：步骤S2同时，光谱传感装置同时保持工作，总控系统将接收的光谱数据进行数据处理后与内部已存的白光光源的白光光谱对比，得到清洗吸收峰值，同时将清洗吸收峰值与初始吸收峰值实时进行对比，得到清洗吸收峰值与初始吸收峰值之间的差值，并将此差值与总控系统内设定的阈值进行比对，如差值不超过阈值，则激光器继续工作，一直重复清洗；如差值超过设定的阈值，则总控系统经通讯线A向激光器控制系统发出指令，激光器控制系统控制激光器停止工作。作为优选方案：所述步骤S2中，激光器的激光功率设置为200-500W。所述步骤S3中，阈值设置为±30nm。本专利技术的有益效果：一、本专利技术针对飞机蒙皮脱漆需求，可针对性精确去除飞机表面复合涂层中的单层涂层，解决目前人工擦拭存在的均匀性差、费时费力问题。二、本专利技术方法可激光清洗不同材料、不同层数的复合涂层，具备通用性。三、本专利技术可代替目前复合涂层清洗中单层清洗遇到的人工一致性较差，费时费力问题，此专利技术与激光清洗复合涂层相比，采用单一激光器就可实现分层清洗，操作简便，通过涂层对白光吸收光谱的差异进行判断，准确性较高，通过激光参数的控制可有效实现涂层选择性去除。附图说明图1为本专利技术装置结构示意图。图2为本专利技术光谱传感装置结构示意图。图中，1激光器，2传能光纤，3清洗头，4光谱传感装置，5数据线，6总控系统，7通讯线A，8激光器控制系统，9通讯线B，10白光光源，11挡光罩，12待清洗涂层，13积分球，14光纤，15光谱仪。具体实施方式以下给出本专利技术的具体实施例，需要说明的是本专利技术并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均属于本专利技术的保护范围。本专利技术的激光清洗复合涂层的装置包括用于清洗涂层的清洗头3，本专利技术通过激光清洗，因此清洗头3通过传能光纤2与一激光器1连接，将激光器1发出的脉冲激光经传能光纤2传导至清洗头3。与现有技术不同的是，本专利技术在清洗头3的另一端固定连接一光谱传感装置4，通常通过螺栓与光谱传感装置4的外壳固定连接即可，这里不做特殊限制，下面先详细介绍本专利技术的光谱传感装置4。所述光谱传感装置4包括白光光源10、积分球13和光谱仪15，其中白光光源10用于发出白光，积分球13用于接收白光的反射光，在白光光源10和积分球13之间连接一挡光罩11。所述挡光罩11的入射口固定在白光光源10的出光口上，挡光罩11的出射口固定在一积分球13的入光口上，挡光罩11下端开口。这样挡光罩11的入射口到下端开口之间形成一出射通道，挡光罩11的下端开口到上方出射口之间形成一反射通道。白光光源10发出的白光进入出射通道，通过下端开口照射在待清洗涂层12上，然后照射在待清洗涂层12上的白光的反射光一部分进入反射通道，通过反射通道进入积分球13。积分球13接收白光的反射光，然后通过光纤14传至光谱仪15，光谱仪15采集白光的反射光的光谱数据，并将光谱数据传输给总控系统6。为便于收集更多白光的反射光，提高测量精度，同时优化光谱传感装置4的体积，优选的，挡光罩11形状设计为V字型，且挡光罩11的出射通道与反射通道的夹角控制在10-30°之间，如附图1所示。挡光罩11设计避免了激光清洗过程中产生的光本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光清洗复合涂层的装置，包括激光器（1），激光器（1）通过传能光纤（2）与清洗头（3）连接，其特征在于：所述清洗头（3）一端固定连接光谱传感装置（4），光谱传感装置（4）通过数据线（5）与总控系统（6）连接，总控系统（6）通过通讯线A（7）与激光器控制系统（8）连接，激光器控制系统（8）通过通讯线B（9）与激光器（1）连接；所述光谱传感装置（4）包括一白光光源（10），一挡光罩（11）的入射口固定在白光光源（10）的出光口上，挡光罩（11）的出射口固定在一积分球（13）的入光口上，挡光罩（11）下端开口，所述积分球（13）通过光纤（14）连接光谱仪（15），光谱仪（15）通过数据线（5）连接总控系统（6）；所述总控系统（6）接收光谱仪（15）传输的光谱数据，将光谱数据处理后与总控系统（6）内存储的白光光源（10）的白光光谱进行比对，分别得出初始吸收峰值和清洗吸收峰值，并将清洗吸收峰值和初始吸收峰值实时进行比对，得出差值，总控系统（6）根据差值通过激光器控制系统（8）控制激光器（1）工作与否。/n

【技术特征摘要】
1.一种激光清洗复合涂层的装置，包括激光器（1），激光器（1）通过传能光纤（2）与清洗头（3）连接，其特征在于：所述清洗头（3）一端固定连接光谱传感装置（4），光谱传感装置（4）通过数据线（5）与总控系统（6）连接，总控系统（6）通过通讯线A（7）与激光器控制系统（8）连接，激光器控制系统（8）通过通讯线B（9）与激光器（1）连接；所述光谱传感装置（4）包括一白光光源（10），一挡光罩（11）的入射口固定在白光光源（10）的出光口上，挡光罩（11）的出射口固定在一积分球（13）的入光口上，挡光罩（11）下端开口，所述积分球（13）通过光纤（14）连接光谱仪（15），光谱仪（15）通过数据线（5）连接总控系统（6）；所述总控系统（6）接收光谱仪（15）传输的光谱数据，将光谱数据处理后与总控系统（6）内存储的白光光源（10）的白光光谱进行比对，分别得出初始吸收峰值和清洗吸收峰值，并将清洗吸收峰值和初始吸收峰值实时进行比对，得出差值，总控系统（6）根据差值通过激光器控制系统（8）控制激光器（1）工作与否。


2.根据权利要求1所述的激光清洗复合涂层的装置，其特征在于：所述挡光罩（11）为V字型。


3.根据权利要求2所述的激光清洗复合涂层的装置，其特征在于：所述挡光罩（11）的出射通道与反射通道的夹角为10-30°。


4.根据权利要求1所述的激光清洗复合涂层的装置，其特征在于：所述挡光罩（11）内壁均匀涂...

【专利技术属性】
技术研发人员：成巍，任远，王文涛，马新强，王靖雯，吴明伟，
申请(专利权)人：山东省科学院激光研究所，
类型：发明
国别省市：山东;37