面向复杂曲面零件清洗的智能激光加工头制造技术

本发明专利技术提供面向复杂曲面零件清洗的智能激光加工头，包括支架、反射镜座、振镜固定座和三维扫描仪，支架上滑动设置有滑块，滑块上滑动设置有壳体；反射镜座的一侧与壳体连接，反射镜座的另一侧设有激光束输入接口，再一侧设有工业相机，反射镜座中安装有45

【技术实现步骤摘要】
面向复杂曲面零件清洗的智能激光加工头


[0001]本专利技术涉及激光加工
，特别是涉及面向复杂曲面零件清洗的智能激光加工头。

技术介绍

[0002]激光清洗是利用激光能量密度高、光束方向可控性好和光斑聚焦能力强的特点，使受到激光辐照后的污物与基体表面间的结合力得到破坏，降低两者间的结合强度，使油污、锈斑、油漆、镀层等污物脱离基体表面，最终达到表面清洁的目的。相比于传统的机械清洗、化学试剂清洗等方式，激光清洗具有无污染、无接触、可靠性好、适用于多种材质表面等特点，在航空航天、汽车制造、航海船舶等工业领域存在广阔的发展空间。
[0003]现有技术中，大部分激光清洗加工头为手持式加工头，整个作业流程完全依靠操作人员人为判断(工件表面是否在合理的聚焦范围内、加工头是否垂直于工件表面、表面是否洁净)，导致体力耗费大、加工精度差、清洗效率低，仅适用于一些小型结构简单的零部件激光清洗。另外还有带有检测系统的激光清洗加工头，其在加工头内配置了检测系统，利用图像检测装置采集激光清洗表面图像来判断评价清洗质量。以上激光加工头功能较为单一，针对于规则形状和大小的零件进行激光清洗效果较好，对于曲面零件，特别是大型的曲面零件，无法进行快速的清洗，且清洗效果不好，通过人工或机械臂来移动激光头，操作流程繁琐，清洗效率低下。

技术实现思路

[0004]鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供面向复杂曲面零件清洗的智能激光加工头，用于解决现有技术中用于清洗曲面零件的激光加工头操作者繁琐、效率低下的问题。/>[0005]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供面向复杂曲面零件清洗的智能激光加工头，包括：支架，所述支架上滑动设置有滑块，所述滑块上滑动设置有壳体，所述壳体设有空腔，所述滑块沿所述支架的滑动方向为第一方向，所述壳体沿所述滑块滑动的方向为第二方向，所述第一方向和第二方向垂直；反射镜座，所述反射镜座的一侧与所述壳体连接，所述反射镜座的另一侧设有激光束输入接口，再一侧设有工业相机，所述反射镜座中安装有45
°
镀膜光学镜片，所述镀膜光学镜片由所述激光束输入接口输入的加工激光束发生全反射而进入所述空腔的内部，并使得除了加工激光束以外的其他波长范围光束发生透射而进入工业相机中；振镜固定座，所述振镜固定座连通所述反射镜座和扫描振镜，使金属所述空腔内部的加工激光束通过所述振镜固定座后入射至所述扫描振镜，经所述扫描振镜输出后进入所述场镜，经所述场镜输出后作用于工件表面；三维扫描仪，所述三维扫描仪安装在壳体上，用于在清洗作业前进行待清洗工件
的三维模型扫描、重构和建模。
[0006]本基础方案的工作原理在于： 本方案中的激光加工头在进行清洗作业时，将待清洗工件固定在平台上，平台位于激光加工头的下方，工业相机捕捉到工件表面图像，对工件位置进行标定定位，三维扫描仪对工件进行三维扫描并重建成三位模型数据传输给控制软件(各类异形曲面零件也可以通过三维扫描进行模型构建)，根据清洗工艺要求，设定相关的清洗工艺参数(扫描速度、清洗功率、清洗叠加量等)，计算规划出激光扫描工艺路径，扫描振镜根据工艺路径进行工件表面清洗加工。在三维扫描仪对工件进行扫描和扫描振镜对工件进行清洗加工过程中，可将壳体沿第一方向和第二方向滑动，使壳体呈弓字形移动，实现对工件的全面覆盖进行扫描和清洗加工。
[0007]本基础方案的有益效果在于：1、本方案中通过三维扫描仪先行对工件进行扫描、重构和建模，并计算出扫描工艺路径，再通过扫描振镜沿工艺路径对工件表面进行清洗加工，激光能够配合工件的形状进行加工，使工件的清洗效果较好。
[0008]2、本方案中利用壳体在支架上的移动，三维扫描仪和激光相关部件均固定在壳体上，能够使扫描和激光进行移动全面覆盖工件，且覆盖过程较为平稳，能够对大型工件进行快速的扫描和清洗，且操作流程简单。
[0009]3、本方案中可将各部件采用程序进行控制，实现工件的扫描和清洗加工过程快速平稳，简化了工件清洗的操作流程，提高了工件清洗的效果。
[0010]与现有技术相比，本方案中通过三维扫描仪的配合，提高了对曲面零件的清洗效果；通过移动壳体，能够使扫描和激光全面覆盖工件，实现工件的扫描和清洗加工操作便捷、效率高。
[0011]进一步，所述支架为矩形的方框结构，由四个边框组成，所述滑块为两个，两个所述滑块分别滑动设置在两个相对的边框上，两个所述滑块之间转动连接有丝杆，所述丝杆上螺纹连接有滑座，所述壳体与所述滑座固定连接。
[0012]有益效果：第一方向上滑块沿支架的滑动通过两个滑块分别在两个相对的边框上滑动，使壳体在第一方向的滑动平稳且便于控制，第二方向上壳体有沿滑块滑动通过滑座沿丝杆滑动，使壳体在第二方向的滑动平稳且便于控制。
[0013]进一步，所述丝杆连接有用于驱动所述丝杆转动的驱动件，所述驱动件固定于其中一个所述滑块上，所述边框上设置有滑槽，所述滑块伸入滑槽内与所述边框滑动连接。
[0014]有益效果：驱动件驱动丝杆转动，能够使滑座沿丝杆的周向移动，则便于对壳体在第二方向的滑动进行控制，通过改变驱动件驱动丝杆转动的方向，能够实现壳体在方框结构中沿第二方向往复移动。
[0015]进一步，所述边框的内侧设有沿滑槽方向设置的齿条，所述丝杆的端部同轴设置有齿轮，所述齿轮与所述丝杆轴向滑动连接且周向固定连接，所述边框的侧边上设有支撑齿轮的弹性件，所述弹性件被压缩后所述齿轮与所述齿条啮合，所述弹性件在不被压缩时所述齿轮与所述齿条分离。
[0016]有益效果：当滑座沿丝杆移动至丝杆的端部时，滑座将会压缩弹性件，使齿轮与齿条啮合，由于齿轮随丝杆转动，齿条沿滑槽方向设置，将会带动滑块在第一方向上移动；此时驱动件驱动丝杆翻转，滑座沿丝杆反向移动，则滑座远离齿轮，齿轮在弹性件的作用下不
在与齿条接触，则第一方向的移动停止，这就使壳体实现了弓字形移动。
[0017]进一步，所述丝杆的两端设有光滑段，所述光滑段上设有花键，所述齿轮滑动连接在光滑段，所述花键用于限制所述齿轮沿所述光滑段相对转动。
[0018]有益效果：光滑段便于齿轮的设置，将滑座与丝杆螺纹连接的部分长度设置大于光滑段的长度，使丝杆反转时滑座能够调头。
[0019]进一步，所述壳体上安装有彩色相机和光源，所述彩色相机采集镜头朝向工件表面，用于采集每次清洗后的表面图像，所述光源用于辅助照明加工激光束扫描加工的工件表面区域。
[0020]有益效果：彩色相机实时采集清洗后的表面图像，将清洗后的表面灰度值与基材灰度值进行对比，若两者灰度值接近阈值，判定为表面清洗洁净，加工头结束清洗任务。光源能够给彩色相机和三维扫描仪提供光照。
[0021]进一步，所述壳体上安装有激光诱导击穿光谱仪，所述激光诱导击穿光谱仪的光谱采集镜头朝向工件表面，用于旁轴采集加工激光束辐照工件表面产生的等离子体光谱。
[0022]有益效果：激光诱导击穿光谱仪能够对污物元素进行定性、定量分析，从而更加精确判定污物是否本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.面向复杂曲面零件清洗的智能激光加工头，其特征在于，包括：支架，所述支架上滑动设置有滑块，所述滑块上滑动设置有壳体，所述壳体设有空腔，所述滑块沿所述支架的滑动方向为第一方向，所述壳体沿所述滑块滑动的方向为第二方向，所述第一方向和第二方向垂直；反射镜座，所述反射镜座的一侧与所述壳体连接，所述反射镜座的另一侧设有激光束输入接口，再一侧设有工业相机，所述反射镜座中安装有45
°
镀膜光学镜片，所述镀膜光学镜片由所述激光束输入接口输入的加工激光束发生全反射而进入所述空腔的内部，并使得除了加工激光束以外的其他波长范围光束发生透射而进入工业相机中；振镜固定座，所述振镜固定座连通所述反射镜座和扫描振镜，使金属所述空腔内部的加工激光束通过所述振镜固定座后入射至所述扫描振镜，经所述扫描振镜输出后进入场镜，经所述场镜输出后作用于工件表面；三维扫描仪，所述三维扫描仪安装在壳体上，用于在清洗作业前进行待清洗工件的三维模型扫描、重构和建模。2.根据权利要求1所述的面向复杂曲面零件清洗的智能激光加工头，其特征在于：所述支架为矩形的方框结构，由四个边框组成，所述滑块为两个，两个所述滑块分别滑动设置在两个相对的边框上，两个所述滑块之间转动连接有丝杆，所述丝杆上螺纹连接有滑座，所述壳体与所述滑座固定连接。3.根据权利要求2所述的面向复杂曲面零件清洗的智能激光加工头，其特征在于：所述丝杆连接有用于驱动所述丝杆转动的驱动件，所述驱动件固定于其中一个所述滑块上，所述边框上设置有滑槽，所述滑块伸入滑槽内与所述边框滑动连接。4.根据权利要求3所述的面向复杂曲面零件清洗的智能激光加工头，其特征在于：所述边框的内...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘哲豪，孙兵涛，朱小伟，陈冠运，洪凯昕，谢岩，史琦，刘思颖，黄仁彬，
申请(专利权)人：温州大学，
类型：发明
国别省市：