一种多激光头智能化激光清洗方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种多激光头智能化激光清洗方法，步骤包括：S1：获取待清洗工件的三维形状并确定待清洗区域；S2：根据待清洗工件的三维形状及待清洗区域确定各个激光头的运动轨迹及扫描方式；S3：选择各个激光头的工艺参数，各个激光头沿运动轨迹运动并发出激光清洗工件表面；S4：实时采集清洗后工件表面的图像，利用图像处理算法对工件表面清洗情况进行检测，如果不满足预设要求，则返回步骤S3，直至检测结果满足预设要求。本发明专利技术能实现多个激光头之间相互配合清洗工件表面污物，特别适用于大幅面和形状结构复杂的清洗表面，具有清洗效率高和清洗质量好等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种多激光头智能化激光清洗方法及装置
本专利技术涉及激光清洗
，尤其涉及一种多激光头智能化激光清洗方法及装置。
技术介绍
激光清洗是最近二十年发展起来的一项新型绿色清洗技术，该技术以高频脉冲激光作用在待清洗工件的表面，使污物以气化、燃烧、剥离等方式脱离工件表面，最终达到清洗的目的。在激光清洗过程中，无化学污染、无噪声污染、无空气污染，属于一种典型的绿色制造技术。激光清洗设备采用高频脉冲光纤激光器作为光源，因此设备免维护、无耗材，从产品的全寿命周期来讲，经济效益高，该技术已在工业除锈、除漆和除油污等方面得到了应用。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。比如：1000W的脉冲激光器清洗厚度为160微米的油漆时，清洗效率仅约为1.5～2.0m2/h。因此，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。目前，使用多激光头是提升激光清洗效率的重要方法，如专利“一种大幅面激光清洗装置（申请号：201811655475.9）”提出一种四激光头清洗装置，提升了激光清洗效率，但缺乏智能管理各个激光头，难以最大程度发挥多个激光头的作用。因此，如何合理利用多激光头进行高效清洗，实现智能划分清洗区域、智能分配多激光头运动轨迹及扫描方式、无损化清洗、保障清洗质量，是当前亟待解决的难题。
技术实现思路
针对现有技术存在的技术问题，本专利技术提供一种多激光头智能化激光清洗方法及装置，多个激光头之间可相互配合清洗工件表面的污物，特别适用于大幅面和形状结构复杂的工件表面，能有效提升激光清洗效率和清洗质量。为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种多激光头智能化激光清洗方法，步骤包括：S1：获取待清洗工件的三维形状并确定待清洗区域；S2：根据待清洗工件的三维形状及待清洗区域确定各个激光头的运动轨迹及扫描方式；S3：选择各个激光头的工艺参数，各个激光头沿运动轨迹运动并发出激光清洗工件表面；S4：实时采集清洗后工件表面的图像，利用图像处理算法对工件表面清洗情况进行检测，如果不满足预设要求，则返回步骤S3，直至检测结果满足预设要求。作为本专利技术的进一步改进：所述步骤S1的具体步骤为：激光清洗前，通过三维扫描机构对待清洗工件的表面进行扫描，获取待清洗工件的三维形状及待清洗区域。作为本专利技术的进一步改进：所述步骤S2的具体步骤为：主控计算机1接收三维扫描机构5反馈的待清洗工件的三维形状及待清洗区域信息，确定各个激光头运动轨迹、扫描方式及清洗过程中的偏转角度。作为本专利技术的进一步改进：所述各个激光头的扫描方式为协同扫描清洗。作为本专利技术的进一步改进：所述多个激光头的光束汇聚成线形、三角形、“8”字形、矩形中的任意一种或多种。作为本专利技术的进一步改进：所述各个激光头的扫描方式为独立扫描清洗。作为本专利技术的进一步改进：所述步骤S4的具体步骤为：S41：通过图像监测机构实时采集清洗后工件表面的颜色、形状以及残留污物区域的大小与位置，利用图像处理算法进行分析，判断工件表面是否有烧损，如有，调整激光器2的工艺参数，降低激光头的功率并加快运动速度；S42：判断工件表面是否清洗干净，如否，调整激光器2的工艺参数，调高激光头的功率并减缓运动速度，直至检测结果满足预设要求。本专利技术还提供了一种多激光头智能化激光清洗装置，技术方案为：包括主控计算机以及与其连接的多个激光头、激光器、光学系统、图像监测机构、三维扫描机构、转移机构；所述每个激光头分别与单独的激光器、光学系统和转移机构相连；所述图像监测机构和三维扫描机构设置在任意一个激光头上，所述光学系统用于传输激光并在转移机构带动下使激光光斑移动；所述图像监测机构用于采集工件表面的图像信息并发送至主控计算机；所述三维扫描机构在转移机构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主控计算机，所述主控计算机用于计算清洗区域的位置信息并触发激光器使激光头发射激光至待清洗工件表面，并控制转移机构带动激光头沿设定的运动轨迹移动。作为本专利技术的进一步改进：还包括陀螺仪，所述陀螺仪设置在所述激光头上，所述陀螺仪与主控计算机连接，用于记录并反馈激光头的偏转角度信息至主控计算机。作为本专利技术的进一步改进：所述激光头的数量为2～10个。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：1、本专利技术多激光头智能化激光清洗方法，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。2、本专利技术多激光头智能化激光清洗方法，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。3、本专利技术多激光头智能化激光清洗装置，设置有多个激光头，且每个激光头独立配套有激光器、光学系统和转移机构，且在任意一个激光头上还设有图像监测机构和三维扫描机构，在转移机构的带动下多个激光头能在工件表面上方进行移动并利用三维扫描机构对工件形状及待清洗区域进行扫描，通过主控计算机接收扫描信息并进行数据处理，自动规划多个激光头的运动路径及扫描方式，并利用图像监测机构对工件表面清洗情况进行实时监测并反馈信息至主控计算机，主控计算机根据监测结果适时调整激光器的工艺参数，调整激光头的功率及运动速度，实现循环清洗直至达到预设要求。附图说明图1为本专利技术多激光头智能化激光清洗方法实现的流程示意图。图2为本专利技术的多激光头智能化激光清洗方法装置的结构示意图。图3为本专利技术的多个激光头形成矩形光斑的示意图。图4为本专利技术的多个激光头形成“8字形”光斑的示意图。图5为本专利技术的多个激光头独立清洗的示意图。图6为本专利技术的多个激光头形成另一种矩形光斑的示意图。图例说明：1、主控计算机；2、激光器；3、光学系统；4、图像监测机构；5、三维扫描机构；6、转移机构；7、陀螺仪。具体实施方式以下将结合说明书附图和具体实施例对本专利技术做进一步详细说明。如图1所示，本专利技术公开了一种多激光头智能化激光清洗方法，步骤包括：S1：获取待清洗工件的三维形状并确定待清洗区域；S2：根据待清洗工件的三维形状及待清洗区域确定各个激光头的运动轨迹及扫描方式；S3：选择各个激光头的工艺参数，各个激光头沿运动轨迹运动并发出激本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多激光头智能化激光清洗方法，其特征在于，步骤包括：/nS1：获取待清洗工件的三维形状并确定待清洗区域；/nS2：根据待清洗工件的三维形状及待清洗区域确定各个激光头的运动轨迹及扫描方式；/nS3：选择各个激光头的工艺参数，各个激光头沿运动轨迹运动并发出激光清洗工件表面；/nS4：实时采集清洗后工件表面的图像，利用图像处理算法对工件表面清洗情况进行检测，如果不满足预设要求，则返回步骤S3，直至检测结果满足预设要求。/n

【技术特征摘要】
1.一种多激光头智能化激光清洗方法，其特征在于，步骤包括：
S1：获取待清洗工件的三维形状并确定待清洗区域；
S2：根据待清洗工件的三维形状及待清洗区域确定各个激光头的运动轨迹及扫描方式；
S3：选择各个激光头的工艺参数，各个激光头沿运动轨迹运动并发出激光清洗工件表面；
S4：实时采集清洗后工件表面的图像，利用图像处理算法对工件表面清洗情况进行检测，如果不满足预设要求，则返回步骤S3，直至检测结果满足预设要求。


2.根据权利要求1所述的多激光头智能化激光清洗方法，其特征在于，所述步骤S1的具体步骤为：激光清洗前，通过三维扫描机构对待清洗工件的表面进行扫描，获取待清洗工件的三维形状及待清洗区域。


3.根据权利要求2所述的多激光头智能化激光清洗方法，其特征在于，所述步骤S2的具体步骤为：主控计算机（1）接收三维扫描机构（5）反馈的待清洗工件的三维形状及待清洗区域信息，确定各个激光头运动轨迹、扫描方式及清洗过程中的偏转角度。


4.根据权利要求1至3任意一项所述的多激光头智能化激光清洗方法，其特征在于，所述各个激光头的扫描方式为协同扫描清洗。


5.根据权利要求4所述的多激光头智能化激光清洗方法，其特征在于，所述多个激光头的光束汇聚成线形、三角形、“8”字形、矩形中的任意一种或多种。


6.根据权利要求1至3任意一项所述的多激光头智能化激光清洗方法，其特征在于，所述各个激光头的扫描方式为独立扫描清洗。


7.根据权利要求1至3任意一项所述的多激光头智能化激光清洗方法，其特征在于，所述步骤S4的具体步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：马明明，彭凯，杨颖，李林，陈勇，张月来，杨帆，李泽之，林敏，
申请(专利权)人：株洲国创轨道科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43