一种激光清洗系统及其工作方法技术方案

本申请实施例属于激光清洗技术领域，涉及一种激光清洗系统及其工作方法。本申请提供的技术方案包括控制系统、冷却系统、激光光源、加工头组件、机器人和传感器组件；所述激光光源用于对所述加工头组件输出激光光束，所述加工头组件设于所述机器人上，所述传感器组件用于检测所述加工头组件相对工件表面不同方向的距离并反馈至所述控制系统，以使所述控制系统调整所述机器人的姿态。传感器组件检测加工头组件相对工件表面不同方向距离的变化，并实时反馈至控制系统，使控制系统对机器人姿态进行补偿，进而对加工头组件姿态进行实时调整，确保加工头组件输出激光方向始终垂直于工件表面，确保了整个激光清洗加工过程的精度。确保了整个激光清洗加工过程的精度。确保了整个激光清洗加工过程的精度。

【技术实现步骤摘要】
一种激光清洗系统及其工作方法


[0001]本申请涉及激光清洗
，更具体的说，特别涉及一种激光清洗系统及其工作方法。

技术介绍

[0002]随着我国工业的不断发展，金属制品能否进行翻新二次利用成为关注的焦点，同时在国家大力抓环保的情况下，一种新型的金属表面清洁技术的出现，将会给制造业、环保行业带来新的希望。金属材质零件在长时间使用或者停放后，会因为使用环境不同，产生不一样的表面污染，如表面生锈、积累油污、形成氧化层。严重的会造成金属件的直接报废不能使用，在对金属零件进行后加工前(如焊接、喷漆)，需要将表面污染物去除才能进行后加工，如：金属焊前清洗污染物，可减少大量焊接气孔，提高焊缝质量；金属表面喷漆前清洗污染物，可提高油漆的金属表面附着力，延长油漆的使用寿命。另一方面，在金属制品翻新领域，如金属表面脱漆处理、深度锈层处理，表面清洁技术同样有着重要的应用需求。
[0003]传统上的表面清洗技术主要有喷砂、高压水、人工打磨等。喷砂技术存在污染大、劳作强度高、身体伤害大、耗材高等缺点；高压水存在水污染处理问题，设备投入较大；人工打磨存在伤金属基底、效率低下、粉尘严重等问题。在国家大量提倡环保问题条件下，很多工业领域逐渐将传统的表面清洁技术给淘汰，转而投向新型的表面清洁技术。
[0004]而激光清洗是近十年来飞速发展起来的一种新型清洗技术，现有的激光清洗系统中，在针对大型工件进行清洗作业时，为了做到整个系统自动化清洗作业，常规的单点测距功能虽然能保证加工头距离工件表面距离恒定，但是单点测距传感器检测红光光路需与加工激光光路保持在同一输出光路，对于加工头结构设计提出了一定难度，另一方面，加工头姿态始终按照既定程序进行运动，难免在工件曲面曲率较大时候，造成激光清洗线光斑作用在工件表面上的位置不一定都在激光清洗所需焦深范围内，清洗质量就得不到保证，甚至有发生加工头与工件碰撞的风险。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种激光清洗系统及其工作方法，解决现有激光清洗系统难以保证激光光斑作用在工件表面上的位置处于激光清洗所需焦深范围内，清洗质量难以得到保证的技术问题。
[0006]为了解决以上提出的问题，本专利技术实施例提供了如下所述的技术方案：
[0007]一种激光清洗系统，包括控制系统、冷却系统、激光光源、加工头组件、机器人和传感器组件；
[0008]所述冷却系统、激光光源、加工头组件、机器人和传感器组件与所述控制系统连接，所述冷却系统与所述激光光源和加工头组件连接，所述激光光源与所述加工头组件连接，用于对所述加工头组件输出激光光束，所述加工头组件设于所述机器人上，所述传感器组件设于所述加工头组件上，所述传感器组件用于检测所述加工头组件相对工件表面不同
方向的距离并反馈至所述控制系统，以使所述控制系统调整所述机器人的姿态。
[0009]进一步地，所述传感器组件包括前2D传感器、后2D传感器、左2D传感器和右2D传感器，所述前2D传感器、后2D传感器、左2D传感器和右2D传感器分别设于所述加工头组件的加工端前、后、左、右四个方向，并两两一组进行工作。
[0010]进一步地，所述前2D传感器、后2D传感器、左2D传感器和右2D传感器左右两个或者前后两个一组，检测所述加工头组件相对工件表面左右方向或者前后方向之间的距离偏差，并将所述距离偏差反馈至所述控制系统，当所述距离偏差大于预设值时，所述控制系统对所述机器人进行姿态调整。
[0011]进一步地，所述加工头组件包括连接器、加工头安装板、准直镜、反射镜、振镜、振镜电机和聚焦镜，所述连接器设于所述机器人上，加工头安装板设于所述连接器上，所述准直镜、反射镜、振镜和聚焦镜设于所述加工头安装板内，所述振镜电机设于所述加工头安装板上并与所述振镜连接，所述准直镜对所述激光光源发出的激光光束进行准直，所述振镜和聚焦镜对所述激光光束进行整形，形成线性光斑。
[0012]进一步地，所述激光清洗系统还包括软件系统和激光雷达，所述软件系统与机器人、激光雷达和控制系统连接；所述激光雷达用于对工件进行扫描，获取工件待加工区域的三维模型并将所述三维模型传递至所述软件系统，所述软件系统用于进行三维模型处理，生成机器人运行轨迹程序。
[0013]进一步地，所述机器人为六轴机器人，具有6个自由度，所述加工头组件固定安装于所述机器人第六轴末端，所述激光雷达固定安装于所述六轴机器人的基座上，与所述机器人世界坐标相对位置保持不变，所述激光雷达为3D激光雷达，可进行360
°
旋转扫描，所述3D激光雷达测远能力大于等于50m。
[0014]进一步地，所述激光光源为光纤激光器，所述光纤激光器为脉冲光纤激光器或连续光纤激光器，所述光纤激光器的功率为0.1kW－1kW，所述连续光纤激光器的功率为2kW－20kW。
[0015]进一步地，所述冷却系统为光纤激光器冷水机，用于对激光光源和加工头组件提供循环冷却水。
[0016]进一步地，所述前2D传感器、后2D传感器、左2D传感器和右2D传感器均为激光测距传感器，所述激光测距传感器最大测量距离范围大于等于600mm。
[0017]为了解决以上提出的技术问题，本专利技术实施例还提供了一种激光清洗系统工作方法，采用了如下所述的技术方案：
[0018]一种激光清洗系统工作方法，基于如上所述的激光清洗系统，包括如下步骤：
[0019]将机器人移动到工件待加工区域；
[0020]检测加工头组件相对工件表面不同方向的距离，并反馈至控制系统；
[0021]根据不同方向的距离偏差对机器人进行姿态补偿，以对加工头组件姿态进行实时调整。
[0022]与现有技术相比，本专利技术实施例主要有以下有益效果：
[0023]一种激光清洗系统及其工作方法，机器人按程序运动过程中，通过加工头组件上的传感器组件检测加工头组件相对工件表面不同方向距离的变化，能够检测工件曲面的变化情况，并实时反馈不同方向之间的距离偏差至控制系统，使控制系统对机器人姿态进行
补偿，进而对加工头组件姿态进行实时调整，确保加工头组件输出激光方向始终垂直于工件表面，确保了整个激光清洗加工过程的精度。本专利技术结构合理，操作方便，清洗效果好，环保，适用性强，自动化程度较高，在大型制造业维保、翻新等领域应用前景广泛，能有效解决因工件形状变化而带来的加工精度差的问题，提高了工件表面清洗的均匀性和精度，也提高了加工效率，降低了清洗的时间成本，具有很好的社会效应。
附图说明
[0024]为了更清楚地说明本专利技术的方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一个简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0025]图1为本专利技术实施例中激光清洗系统的整体结构示意图；
[0026]图2为本专利技术实施例中加工头组件的结构示意图；
[0027]图3为本专利技术实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激光清洗系统，其特征在于，包括控制系统、冷却系统、激光光源、加工头组件、机器人和传感器组件；所述冷却系统、激光光源、加工头组件、机器人和传感器组件与所述控制系统连接，所述冷却系统与所述激光光源和加工头组件连接，所述激光光源与所述加工头组件连接，用于对所述加工头组件输出激光光束，所述加工头组件设于所述机器人上，所述传感器组件设于所述加工头组件上，所述传感器组件用于检测所述加工头组件相对工件表面不同方向的距离并反馈至所述控制系统，以使所述控制系统调整所述机器人的姿态。2.根据权利要求1所述的激光清洗系统，其特征在于，所述传感器组件包括前2D传感器、后2D传感器、左2D传感器和右2D传感器，所述前2D传感器、后2D传感器、左2D传感器和右2D传感器分别设于所述加工头组件的加工端前、后、左、右四个方向，并两两一组进行工作。3.根据权利要求2所述的激光清洗系统，其特征在于，所述前2D传感器、后2D传感器、左2D传感器和右2D传感器左右两个或者前后两个一组，检测所述加工头组件相对工件表面左右方向或者前后方向之间的距离偏差，并将所述距离偏差反馈至所述控制系统，当所述距离偏差大于预设值时，所述控制系统对所述机器人进行姿态调整。4.根据权利要求1所述的激光清洗系统，其特征在于，所述加工头组件包括连接器、加工头安装板、准直镜、反射镜、振镜、振镜电机和聚焦镜，所述连接器设于所述机器人上，加工头安装板设于所述连接器上，所述准直镜、反射镜、振镜和聚焦镜设于所述加工头安装板内，所述振镜电机设于所述加工头安装板上并与所述振镜连接，所述准直镜对所述激光光源发出的激光光束进行准直，所述振镜和聚焦镜对所述激光光束进行整形，形成线性光斑。5.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：麻明章，吴爱强，贾亮，刘旭飞，周桂兵，陈焱，高云峰，
申请(专利权)人：深圳市大族和光科技有限公司，
类型：发明
国别省市：