一种有机溶剂激光清洗系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术公开一种有机溶剂激光清洗系统及其控制方法，包括控制器、视觉装置、中央处理器、激光装置、机械臂、气体收集装置，控制器、视觉装置分别与中央处理器信号连接，中央处理器通过控制器分别控制机械臂和激光装置，激光装置安装在机械臂上，气体收集装置安装在激光装置上位于激光装置和基材之间，激光通过所述气体收集装置照射至基材表面。通过控制器控制机械臂带动激光装置对基材表面进行清洗，使用视觉装置对清洗后表面进行拍摄，将拍摄结果发送至中央处理器进行处理，得出清洗率，并对清洗率进行判断，及格或者不合格则继续清洗直至清洗率合格，提高了清洗效果，在清洗过程中设置气体收集装置来吸收清洗时产生的有害气体，保障人员健康。障人员健康。障人员健康。

【技术实现步骤摘要】
一种有机溶剂激光清洗系统及其控制方法


[0001]本专利技术涉及一种激光清洗系统及其控制方法，特别提供了一种有机溶剂激光清洗系统及其控制方法，属于激光清洗


技术介绍

[0002]随着时代发展，工业、农业和国防领域对有机物溶剂都有了更广泛的应用，但是有机物溶剂在使用过后经常会残留在喷洒装置、运输工具和战后军用装备的表面，由于有机溶剂的残留对人体有一定的危害性，严重的会影响到中枢神经系统和呼吸系统等身体部位功能，所以需要对这类残留有有机物溶剂的表面进行清洗。
[0003]传统的清洗方式主要是采用水和化学品混合液进行喷淋处理，简单方便，但水源污染严重，对设备器件表面也有一定的腐蚀，同时还需要进行人工清洗，不仅对环境会造成污染，同时也会给人员健康带来风险，并且这种化学清洗方式，需要匹配到能与有机物溶剂产生化学反应的药剂来清洗，但是有机物溶剂种类繁多，匹配难度大，而且二者融合后形成的新溶剂，很可能会对表面造成新的损害，并且部分有机物溶剂清洗难度较大，传统清洗方式并不能清洗干净达到清洗合格率。

技术实现思路

[0004]专利技术目的：针对现有技术中存在的不足，本专利技术提供了一种有机溶剂激光清洗系统及其控制方法，本专利技术通过有限元软件仿真出激光清洗参数范围后取值对基材表面的有机溶剂采用激光清洗，并设置清洗率合格标准进行循环清洗，以解决有机物溶剂清洗难度较大的问题。
[0005]技术方案：一种有机溶剂激光清洗系统，包括控制器、视觉装置、中央处理器、激光装置、机械臂、气体收集装置，所述控制器、视觉装置分别与中央处理器信号连接，所述中央处理器通过控制器分别控制机械臂和激光装置，所述激光装置安装在机械臂上，所述气体收集装置安装在激光装置上位于激光装置和基材之间，激光通过所述气体收集装置照射至基材表面。
[0006]本专利技术通过控制器控制机械臂带动激光装置对基材表面进行清洗，使用视觉装置对清洗后表面进行拍摄，将拍摄结果发送至中央处理器进行处理，得出清洗率，并对清洗率进行判断是否合格，及格或者不合格则继续清洗直至清洗率合格结束，提高清洗效果，并且在清洗过程中设置了气体收集装置用来吸收清洗时产生的有害气体，保障了人员健康。
[0007]优选项，为了在处理不及格表面时测量有机溶剂的厚度，还包括液膜厚度测试仪，所述液膜厚度测试仪与中央处理器信号连接。
[0008]优选项，为了检测基材表面有机溶剂成分含量，还包括光谱检测装置，所述光谱检测装置与中央处理器信号连接。通过检测清洗率合格的基材表面，做出光谱图，进一步检测有机溶剂成分含量，验证清洗效果。
[0009]一种有机溶剂激光清洗系统的控制方法，包括以下步骤：
[0010]S1：确定激光清洗参数范围H1
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H2；
[0011]S101：选取激光清洗参数H1：通过中央处理器进行有限元软件分析出溶剂表面温度T随功率P和扫描速度v变化曲线图，根据曲线图选取激光清洗参数H1；
[0012]S102：选取激光清洗参数H2：通过中央处理器进行有限元软件分析出基材表面温度T随功率P和扫描速度v变化曲线图，根据曲线图选取激光清洗参数H2；根据S101得出的H1确定激光清洗参数范围在H1
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H2；
[0013]S2：取值清洗：在H1
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H2中选取参数值H3，将选取的参数值H3转换成控制信号发送至控制器，控制器控制机械臂和激光装置进行清洗；
[0014]S3：图片处理：通过视觉装置拍摄清洗后的基材表面图，视觉装置将清洗后的基材表面图发送至中央处理器进行阈值分割处理；
[0015]S4：根据S3得出的处理结果，通过中央处理器计算清洗率Y；
[0016]S5：判断清洗率Y是否合格：清洗率Y结果分为合格、及格、不合格，若清洗率Y合格，则清洗结束；清洗率Y及格，则进入S6；清洗率Y不合格，则进入S7；
[0017]S6：清洗及格表面：对于清洗率Y及格的基材，使用视觉装置拍摄基材表面图后将其发送至中央处理器进行阈值分割处理找到局部未完全清洗干净的区域，进入步骤S2，依照S2选择的激光清洗参数值H3再进行清洗，直到清洗率Y合格；
[0018]S7：清洗不合格表面：采用液膜厚度测试仪测量溶剂厚度，根据厚度δ在H1
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H2的激光清洗参数范围内重新确定激光清洗参数H4，进行清洗，清洗完成后进入步骤S3。
[0019]本专利技术首先通过有限元分析进行仿真，根据得出的激光清洗参数H1和激光清洗参数H2来确定激光清洗参数范围为H1
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H2，在该范围内选择参数值H3,进行清洗，清洗完成后通过视觉装置拍照后对照片进行阈值分割处理，根据处理结果计算清洗率Y，再根据设定的三种清洗率范围判断清洗率Y是否合格，将清洗率Y分为三种情况可以避免清洗不干净，以及过度清洗导致基材损伤，既可以保证清洗效果，还可以保证基材不受损，变相降低了基材的损坏率。
[0020]优选项，为了根据有机溶剂蒸发温度T确定激光清洗参数H1，所述S101的具体步骤如下：
[0021]激光清洗参数H1包括激光功率P1、频率f、脉宽τ、扫描速度v1，即H1(P1，f，τ，v1)，其中激光功率P1和扫描速度v1为变量，频率f和脉宽τ为定量；
[0022]将溶剂初始温度和周围换热气体的温度设为293K，通过热传导方程来表示溶剂在激光照射下的温度分布T；笛卡尔坐标系中的热传导方程如下：
[0023][0024]其中，ρ1为溶剂的密度，c1为溶剂的比热容，λ1为溶剂的热导率，q为材料内部在单位时间和单位体积的发热量，x、y、z分别表示x轴、y轴、z轴坐标；由于本专利技术中的材料内部无热源，因此q＝0；
[0025]空间上呈现高斯分布的激光热源作为一种常见的激光能量Q1分布形式，其功率密度分布的数学模型表示为：
[0026][0027]其中P1表示激光功率，r为光斑半径，v1为扫描速度，x、y分别表示x轴、y轴坐标，t表示单位时间；
[0028]根据公式(1)和公式(2)建立有限元模型，得到溶剂表面温度T随功率P和扫描速度v变化曲线图。
[0029]优选项，为了根据基材表面损坏情况确定激光清洗参数H2，所述S102的具体步骤如下：
[0030]激光清洗参数H2包括激光功率P2、频率f、脉宽τ、扫描速度v2，即H2(P2，f，τ，v2)，其中激光功率P2和扫描速度v2为变量，频率f和脉宽τ为定量；
[0031]将溶剂初始温度和周围换热气体的温度设为293K，通过热传导方程来表示溶剂在激光照射下的温度分布T，笛卡尔坐标系中的热传导方程如下：
[0032][0033]其中，ρ2为基材的密度，c2为基材的比热容，λ2为基材的热导率，q为材料内部在单位时间和单位体积的发热量，x、y、z分别表示x轴、y轴、z轴坐标；由于本专利技术中的材料内部无热源，因此q＝0；
[0034]空间上呈现高斯分布的激光热源作为一种常见的激光能量Q2分布形式本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种有机溶剂激光清洗系统，其特征在于：包括控制器(1)、视觉装置(2)、中央处理器(3)、激光装置(4)、机械臂(5)、气体收集装置(6)，所述控制器(1)、视觉装置(2)分别与中央处理器(3)信号连接，所述控制器(1)通过中央处理器(3)发送的信号控制机械臂(5)和激光装置(4)，所述激光装置(4)和气体收集装置(6)安装在激光装置(4)上位于激光装置(4)和基材之间，激光通过所述激光装置(4)照射至基材表面。2.根据权利要求1所述的有机溶剂激光清洗系统，其特征在于：还包括液膜厚度测试仪(7)，所述液膜厚度测试仪(7)与中央处理器(3)信号连接。3.根据权利要求2所述的有机溶剂激光清洗系统，其特征在于：还包括光谱检测装置(8)，所述光谱检测装置(8)与中央处理器(3)信号连接。4.根据权利要求3所述的一种有机溶剂激光清洗系统的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：确定激光清洗参数范围H1
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H2；S101：选取激光清洗参数H1：通过中央处理器(3)进行有限元软件分析出溶剂表面温度T随功率P和扫描速度v变化曲线图，根据曲线图选取激光清洗参数H1；S102：选取激光清洗参数H2：通过中央处理器(3)进行有限元软件分析出基材表面温度T随功率P和扫描速度v变化曲线图，根据曲线图选取激光清洗参数H2；根据S101得出的H1确定激光清洗参数范围在H1
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H2；S2：取值清洗：在H1
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H2中选取参数值H3，将选取的参数值H3转换成控制信号发送至控制器(1)，控制器(1)控制机械臂(5)和激光装置(4)进行清洗；S3：图片处理：通过视觉装置(2)拍摄清洗后的基材表面图，视觉装置(2)将清洗后的基材表面图发送至中央处理器(3)进行阈值分割处理；S4：根据S3得出的处理结果，通过中央处理器(3)计算清洗率Y；S5：判断清洗率Y是否合格：清洗率Y结果分为合格、及格、不合格，若清洗率Y合格，则清洗结束；清洗率Y及格，则进入S6；清洗率Y不合格，则进入S7；S6：清洗及格表面：对于清洗率Y及格的基材，使用视觉装置(2)拍摄基材表面图后将其发送至中央处理器(3)进行阈值分割处理找到局部未完全清洗干净的区域，进入步骤S2，依照S2选择的激光清洗参数值H3再进行清洗，直到清洗率Y合格；S7：清洗不合格表面：采用液膜厚度测试仪(7)测量溶剂厚度，根据厚度δ在H1
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H2的激光清洗参数范围内重新确定激光清洗参数H4，进行清洗，清洗完成后进入步骤S3。5.根据权利要求4所述的一种有机溶剂激光清洗系统的控制方法，其特征在于：所述S101的具体步骤如下：激光清洗参数H1包括激光功率P1、频率f、脉宽τ、扫描速度v1，即H1(P1，f，τ，v1)，其中激光功率P1和扫描速度v1为变量，频率f和脉宽τ为定量；将溶剂初始温度和周围换热气体的温度设为293K，通过热传导方程来表示溶剂在激光照射下的温度分布T；笛卡尔坐标系中的热传导方程如下：
其中，ρ1为溶剂的密度，c1为溶剂的比热容，λ1为溶剂的热导率，q为材料内部在单位时间和单位体...

【专利技术属性】
技术研发人员：佟艳群，蒋滨，陈梁，任旭东，王帅，陈羽，赵盈，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：