大型钢结构表面激光除锈机器人制造技术

本发明专利技术公开了一种大型钢结构表面激光除锈机器人，包括扫描系统位置粗调机构和激光扫描系统，其中，激光扫描系统安装在扫描系统位置粗调机构上，并能够在扫描系统位置粗调机构的带动下发生位移。采用以上技术方案，激光扫描系统不仅除锈效率高，而且稳定性和可靠性也极高，极大提高了激光扫描系统的单次运行时间，同时延长了激光扫描系统的维保周期，同时，响应灵敏，稳定性和可靠性高；从而使大型钢结构表面激光除锈机器人能够适用于大型钢结构凹凸不平、起伏较大的表面，保证其发射的激光束能够始终有效地作用于大型钢结构的表面，实现对大型钢结构表面的高效、高质量激光除锈作业。

Laser derusting robot for large steel structure surface

【技术实现步骤摘要】
大型钢结构表面激光除锈机器人
本专利技术涉及激光除锈设备
，具体涉及一种大型钢结构表面激光除锈机器人。
技术介绍
海洋舰船、钢结构桥梁、大型罐体等大型钢结构的表面，由于长期暴露在空气中，会发生氧化锈蚀现象，必须定期进行除锈作业，才能延长它们的使用寿命、确保它们的使用安全。对于大型钢结构表面的除锈，目前常用的除锈防腐有：手工打磨除锈、机械打磨除锈、高压水除锈和喷砂除锈等，这些方法都存在着以下缺点：1、过程中会产生废弃物，如粉尘，污水等，不便于回收净化，直接排放污染环境；2、耗材消耗量大，成本高；3、工作环境恶劣，劳动强度大，维护周期长；4、作业人员素质参差补齐，可能会发生对大型钢结构基体损伤较大的情况。为克服传统除锈方法的不足，专利技术人团队想到了采用激光除锈的方法，能够有效地克服传统除锈方法的上述缺点，是目前最经济环保且可靠的除锈方法。但是，由于大型钢结构外形尺寸巨大，不仅高空作业会带来额外不可预知的风险，存在较大安全隐患，而且很多位置可能空间较为狭小，作业人员难以进入，故务必设计一套能够适用于大型钢结构的激光除锈机器人。然而，大型钢结构的表面通常凹凸不平、起伏较大，而激光除锈具有一个特殊性：为了保证激光除锈的效率，需要将激光头与待扫描目标之间的间距控制在有效焦距的范围内，无论是距离过大，还是距离过小，激光束均无法有效(或者高效)地烧蚀待扫描目标的表面。因此，市场上出现了一种激光头，具有自适应变焦功能，能够实时监测与被扫描目标之间的间距，适应性地调整激光束的焦距，但是这种激光头价格及其高昂，经济性欠佳，很多小微企业难以承受。因而市场上又应运而生了一种激光扫描系统，激光头为焦距，价格低廉，稳定可靠。这种激光扫描系统将激光头设置在一套二维模组或三维模组、甚至是多维模组上，同时在激光头上设置有用于检测与被扫描目标之间间距的电子元件(例如距离传感器)，利用电子元件反馈的信号控制模组实时调整激光头的空间位置，以保证激光头与待扫描目标之间的间距控制在有效焦距的范围内。虽然这种激光扫描系统价格相对便宜，但是申请人在长期使用过程中发现，激光束扫描烧蚀目标表面过程中仍然会有一定的扬尘，即使配置有除尘系统，传统的这种激光扫描系统一旦单次运行时间过长，不仅扬尘会附着在用于测距的电子元件表面，影响电子元件的精度和工作稳定性，而且激光头长时间工作产生的高温也会严重影响电子元件工作的稳定性和可靠性，导致除锈效率随着单次运行时间增加而加速降低。解决以上问题成为当务之急。
技术实现思路
为解决上述的技术问题，本专利技术提供了一种大型钢结构表面激光除锈机器人。其技术方案如下：一种大型钢结构表面激光除锈机器人，包括：扫描系统位置粗调机构；激光扫描系统，其安装在扫描系统位置粗调机构上，并能够在扫描系统位置粗调机构的带动下发生位移，该激光扫描系统包括用于发射激光束的激光扫描头以及用于精确调节激光扫描头位置的激光头位置调节机构；其要点在于，所述激光扫描头通过距离检测控制机构安装在激光头位置调节机构上，所述距离检测控制机构包括机械式距离检测组件和电子式启停控制组件，所述机械式距离检测组件用于驱使激光扫描头与待扫描目标之间的距离保持在设定值或设定范围，所述电子式启停控制组件用于控制激光头位置调节机构，以精确调节激光扫描头的前后位置。采用以上结构，机械式距离检测组件设置在会产生高热的激光扫描头附近或其上，同时最接近于会发生扬尘的待扫描目标，由于机械式距离检测组件为纯机械式结构，其能够耐受高温，同时不受扬尘影响；并且，采用电子元件的电子式启停控制组件能够设置在相对远离激光扫描头和待扫描目标的位置，不仅能够避免高温和扬尘的影响，还能保持电子元件的高精度；因此，激光扫描系统在几乎不增加或极少增加制造成本和装配难度的前提下，克服了传统激光扫描系统的除锈效率会随着单次运行时间增加而加速降低的问题，不仅除锈效率高，而且稳定性和可靠性也极高，极大提高了激光扫描系统的单次运行时间，同时延长了激光扫描系统的维保周期；从而使大型钢结构表面激光除锈机器人能够适用于大型钢结构凹凸不平、起伏较大的表面，保证其发射的激光束能够始终有效地作用于大型钢结构的表面，实现对大型钢结构表面的高效、高质量激光除锈作业。作为优选：所述扫描系统位置粗调机构包括大型平移粗调组件和大型升降粗调组件，所述激光头位置调节机构安装在大型升降粗调组件上，能够在大型升降粗调组件的带动下升降，所述大型升降粗调组件安装在大型平移粗调组件上，并能够在大型平移粗调组件上的带动下平移。采用以上结构，能够快速高效地调节激光扫描系统的大概位置，实现对激光扫描系统的粗定位，提高整个调节过程的效率。作为优选：所述大型升降粗调组件包括若干级堆叠设置的伸缩架，各级伸缩架包括伸缩架底板以及至少两套并排设置在伸缩架底板上的剪叉式升降机，最高一级伸缩架还包括伸缩架顶板，该级伸缩架的剪叉式升降机均设置在伸缩架顶板于对应伸缩架底板之间，所述激光头位置调节机构安装在伸缩架顶板上，最低一级伸缩架的伸缩架底板安装在大型平移粗调组件上。采用以上结构，不仅稳定可靠，而且调节范围大，同时各级剪叉式升降机均处于收折状态时，堆叠高度低，既能够适应于较低的激光除锈起始位置，又便于转运。作为优选：所述大型平移粗调组件包括两根相互平行、且均向激光扫描头两侧延伸的平移轨道以及与平移轨道平行地设置在两根平移轨道之间的驱动轨道，最低一级伸缩架的伸缩架底板通过若干轨道轮总成可向激光扫描头两侧方向滑动地安装在对应平移轨道上，所述驱动轨道上设置有齿条，最低一级伸缩架的伸缩架底板上安装有平移驱动电机，该平移驱动电机的电机轴上固套有与齿条啮合的驱动齿轮。采用以上结构，稳定可靠，调节精度高。作为优选：所述激光头位置调节机构包括安装在大型升降粗调组件上的固定框架、用于精确调节激光扫描头高度的高度调节执行组件、用于精确调节激光扫描头向两侧平移位置的左右调节执行组件以及用于精确调节激光扫描头前后位置的前后调节执行组件，所述激光扫描头安装在前后调节执行组件上，所述前后调节执行组件安装在左右调节执行组件上，所述左右调节执行组件安装在高度调节执行组件上。采用以上结构，能够精确调节激光扫描头的空间位置。作为优选：所述前后调节执行组件包括前后调节底座、至少一个安装在前后调节底座上的引导套筒以及能够沿对应引导套筒前后滑动的前后调节导杆，所述距离检测控制机构安装在前后调节导杆的前端，所述前后调节导杆的后端通过电机支架安装有前后执行电机，该前后执行电机的电机轴上固套有同步带主动轮，所述距离检测控制机构上安装有同步带从动轮，该同步带从动轮与同步带主动轮之间连接有同步带，该同步带通过底座连接支架与前后调节底座固定连接。采用以上结构，简单可靠，配合稳定。作为优选：所述左右调节执行组件包括安装平台以及两根相互平行地安装在安装平台上的直线导轨，所述直线导轨包括向激光扫描头两侧延伸的导轨以及若干与对应导轨滑动配合的滑块，所述前后调节底座与各个滑块均固定连接，所述安装平台上安装有左右执行电机，该左右执行本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大型钢结构表面激光除锈机器人，包括：/n扫描系统位置粗调机构；/n激光扫描系统，其安装在扫描系统位置粗调机构上，并能够在扫描系统位置粗调机构的带动下发生位移，该激光扫描系统包括用于发射激光束的激光扫描头以及用于精确调节激光扫描头位置的激光头位置调节机构；/n其特征在于，所述激光扫描头通过距离检测控制机构安装在激光头位置调节机构上，所述距离检测控制机构包括机械式距离检测组件和电子式启停控制组件，所述机械式距离检测组件用于驱使激光扫描头与待扫描目标之间的距离保持在设定值或设定范围，所述电子式启停控制组件用于控制激光头位置调节机构，以精确调节激光扫描头的前后位置。/n

【技术特征摘要】
1.一种大型钢结构表面激光除锈机器人，包括：
扫描系统位置粗调机构；
激光扫描系统，其安装在扫描系统位置粗调机构上，并能够在扫描系统位置粗调机构的带动下发生位移，该激光扫描系统包括用于发射激光束的激光扫描头以及用于精确调节激光扫描头位置的激光头位置调节机构；
其特征在于，所述激光扫描头通过距离检测控制机构安装在激光头位置调节机构上，所述距离检测控制机构包括机械式距离检测组件和电子式启停控制组件，所述机械式距离检测组件用于驱使激光扫描头与待扫描目标之间的距离保持在设定值或设定范围，所述电子式启停控制组件用于控制激光头位置调节机构，以精确调节激光扫描头的前后位置。


2.根据权利要求1所述的大型钢结构表面激光除锈机器人，其特征在于：所述扫描系统位置粗调机构包括大型平移粗调组件和大型升降粗调组件，所述激光头位置调节机构安装在大型升降粗调组件上，能够在大型升降粗调组件的带动下升降，所述大型升降粗调组件安装在大型平移粗调组件上，并能够在大型平移粗调组件上的带动下平移。


3.根据权利要求2所述的大型钢结构表面激光除锈机器人，其特征在于：所述大型升降粗调组件包括若干级堆叠设置的伸缩架，各级伸缩架包括伸缩架底板以及至少两套并排设置在伸缩架底板上的剪叉式升降机，最高一级伸缩架还包括伸缩架顶板，该级伸缩架的剪叉式升降机均设置在伸缩架顶板于对应伸缩架底板之间，所述激光头位置调节机构安装在伸缩架顶板上，最低一级伸缩架的伸缩架底板安装在大型平移粗调组件上。


4.根据权利要求3所述的大型钢结构表面激光除锈机器人，其特征在于：所述大型平移粗调组件包括两根相互平行、且均向激光扫描头两侧延伸的平移轨道以及与平移轨道平行地设置在两根平移轨道之间的驱动轨道，最低一级伸缩架的伸缩架底板通过若干轨道轮总成可向激光扫描头两侧方向滑动地安装在对应平移轨道上，所述驱动轨道上设置有齿条，最低一级伸缩架的伸缩架底板上安装有平移驱动电机，该平移驱动电机的电机轴上固套有与齿条啮合的驱动齿轮。


5.根据权利要求2所述的大型钢结构表面激光除锈机器人，其特征在于：所述激光头位置调节机构包括安装在大型升降粗调组件上的固定框架、用于精确调节激光扫描头高度的高度调节执行组件、用于精确调节激光扫描头向两侧平移位置的左右调节执行组件以及用于精确调节激光扫描头前后位置的前后调节执行组件，所述激光扫描头安装在前后调节执行组件上，所述前后调节执行组件安装在左右调节执行组件上，所述左右调节执行组件安装在高度调节执行组件上。


6.根据权利要求5所述的大型钢结构表面激光除锈机器...

【专利技术属性】
技术研发人员：任斌，李星星，苏杰，
申请(专利权)人：重庆金樾光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆;50