一种激光毛化系统、方法、预制板材及轨道车辆技术方案

本发明专利技术首先提供了一种激光毛化系统，包括激光器、转镜系统、控制系统及感应装置，其中：控制系统，分别与激光器和转镜系统通过通信系统连接，根据内置的激光毛化方法，分别控制激光器和转镜系统的工作状态；激光器，接受控制系统的控制指令开关机，并根据控制指令并发射预定参数的激光；转镜系统，包括多面体棱镜，多面体棱镜的多面体侧面朝向激光器方向，激光经多面体棱镜折射后，在工件表面形成毛化路径；感应装置，与控制系统连接，检测多面体棱镜转运过程中的棱角信号并通过控制系统控制激光的高频通断，使激光光束避开多面体棱镜的棱角处。本发明专利技术进一步提供了一种激光毛化方法、预制板材及轨道车辆。制板材及轨道车辆。

【技术实现步骤摘要】
一种激光毛化系统、方法、预制板材及轨道车辆


[0001]本专利技术涉及表面处理
，尤其是一种激光毛化系统、方法、预制板材及轨道车辆。

技术介绍

[0002]为提高油漆与基材的附着力，通常在喷漆前需要对工件表面进行毛化处理，通过提高工件表面的粗糙度达到增加漆层在工件表面附着力的作用。传统的毛化方法一般是采用喷砂或打磨工艺实现毛化处理，但是在喷砂和打磨处理过程中会产生大量的粉尘，具有很大的噪声污染，工作环境差，存在环保隐患和职业健康风险。同时喷砂和打磨处理对于大型薄壁构件易产生变形和损伤等问题，而且喷砂和打磨作为一种粗放式的表面处理方式，毛化后的表面粗糙度也不均匀，导致后期的漆层附着力不均，容易发生漆层斑驳脱落的问题。
[0003]目前轨道车辆在喷漆前全部采用喷砂或打磨的毛化方式，随着环保政策的日趋严格及职业健康问题的日益突出，亟需采用一种高效环保，易于实现自动化的毛化技术和装备代替原有的喷砂和打磨毛化方式，减少作业过程中产生的粉尘和噪音等污染。
[0004]近年来，激光技术在轨道车辆焊接和清洗领域已经进行了工程化应用。相比于喷砂和打磨，用激光进行车身表面毛化具有非接触、基材无损伤、精确施工、无粉尘、环保以及可自动化作业等优点。激光毛化技术就是利用快速熔凝原理，把激光器输出的高能量密度的激光光束聚焦照射在材料的表面，在被照射材料表面由于激光能量的作用瞬间熔化产生熔池，并极速冷却，在材料表面形成一个个组织致密的火山坑微织构形貌，达到增加表面粗糙度，提高油漆附着力的目的。
[0005]目前激光毛化通常采用振镜式扫描系统，激光以一定角度入射到扫描振镜后，振镜转动，反射的激光产生偏移。随着振镜的高速往复振动，反射激光形成一定的扫描范围。
[0006]在现有技术中，受限于振镜系统机械结构，目前激光毛化使用的100mm扫描线宽存在作业效率低下的瓶颈，难以满足轨道车辆等大型部件制造过程中的生产节拍要求。因此，需要大幅提高激光毛化的作业效率，以满足工程化应用的要求。

技术实现思路

[0007]本专利技术主要目的在于解决上述问题和不足，首先提供了一种激光毛化系统，通过调整转镜系统控制激光扫描工件表面实现毛化作业，并设置感应装置，控制在激光光束经过转镜棱角时关闭激光，以避免激光光束经过转镜棱角处漫反射问题造成的转镜系统内部温度过高的问题。
[0008]本专利技术的第二专利技术目的在于提供一种激光毛化方法。
[0009]本专利技术进一步提供了预制板材及轨道车辆。
[0010]为实现上述专利技术目的，本专利技术首先提供了一种激光毛化系统，采用如下技术方案：
[0011]一种激光毛化系统，包括激光器、转镜系统、控制系统及感应装置，其中，
[0012]控制系统，分别与激光器和转镜系统通过通信系统连接，根据内置的激光毛化方法，分别控制激光器和转镜系统的工作状态；
[0013]激光器，接受控制系统的控制指令开关机，并根据控制指令发射预定参数的激光；
[0014]转镜系统，包括多面体棱镜，多面体棱镜的多面体侧面朝向激光器方向，激光经多面体棱镜折射后，在工件表面形成毛化路径；
[0015]感应装置，与控制系统连接，检测多面体棱镜转动过程中的棱角信号并通过控制系统控制激光的高频通断，使激光光束避开多面体棱镜的棱角处。
[0016]进一步的，感应装置包括光电传感器和触角，触角与多面体棱镜的棱角前方组装固定，感应器检测触角位置并发送给控制系统。
[0017]进一步的，还包括距离传感和隔板，所述距离传感器检测当前毛化点前后两个毛化点或前后一定距离的点与所述距离传感器之间的距离，所述隔板减少激光对距离传感器检测误导。
[0018]进一步的，在多面体棱镜与激光器之间设置有对激光光束聚光的聚焦镜，在聚焦镜与激光器之间设置有准直器和调整多面体棱镜出光方向的反光镜。
[0019]本专利技术的第二专利技术目的在于提供一种激光毛化方法，采用如下技术方案：
[0020]一种激光毛化方法，激光器发射的激光经转镜系统后扫描工件表面，对所述工件表面进行激光毛化，在毛化过程中，控制系统根据接收到的棱角信号控制激光的高频通断，使激光光束避开多面体棱镜的棱角。
[0021]进一步的，当前毛化点前后两个毛化点或前后一定距离的点与测距传感器之间的高度差大于预设值时，认定当前毛化的表面为曲面和/或下一毛化点进入到曲面结构，控制系统按高度差所在区间调整激光参数。
[0022]进一步的，当正在毛化的所述工件表面为曲面和/或下一毛化点进入到曲面结构，控制系统控制下一毛化点的激光焦距为H+
△
h/2，H为当前毛化点的焦距。
[0023]进一步的，当高度差︱
△
h︱≥0.5mm时，视为正在毛化的所述工件表面为曲面和/或下一毛化点进入到曲面结构。
[0024]本专利技术的第三专利技术目的在于提供一种预制板材，采用如下技术方案：
[0025]一种预制板材，采用如前文所述的激光毛化方法进行毛化处理。
[0026]本专利技术的第四专利技术目的在于提供一种轨道车辆，采用如下技术方案：
[0027]一种轨道车辆，包括车体，如前文所述项所述的激光毛化系统对所述车体进行毛化处理。
[0028]综上所述，本专利技术提供的一种激光毛化系统、方法、预制板材及轨道车辆，与现有技术相比，具有如下技术优势：
[0029](1)通过设置多面体棱镜代替传统振镜，并将棱镜的转动与激光发射相匹配，实现激光扫描幅宽的大幅扩展，明显提高了激光毛化效率；
[0030](2)通过在激光器中集成测距系统，可用于基于平面结构的曲面工件的毛化，能够实现轨道车辆等包含平面和曲面的大型工件的激光毛化；
[0031](3)通过对激光光路和扫描速度的控制，实现均匀毛化的目的，提升了毛化作业的质量状态。
[0032](4)通过将激光毛化设备与机械臂集成，实现轨道车辆激光毛化自动化作业；
[0033](5)通过设置感应装置，检测棱角的信号进而控制激光的高频通断，使激光光束避开多面体棱镜的棱角处，以避免激光光束经过转镜棱角处漫反射问题造成的转镜系统内部温度过高的问题。
附图说明：
[0034]图1：本专利技术一种激光毛化设备的示意图；
[0035]图2：本专利技术一种激光毛化设备中可移动聚焦镜作用示意图；
[0036]图3：本专利技术一种激光毛化设备中激光扫描角度示意图；
[0037]图4：本专利技术一种激光毛化设备中激光扫描线路示意图；
[0038]图5：本专利技术一种激光毛化设备中激光过棱信号的检测与瞬时动态控制示意图；
[0039]图6：本专利技术一种激光毛化设备中棱角感应装置示意图；
[0040]图7：本专利技术一种激光毛化设备中棱角感应装置侧视图示意图；
[0041]图8：本专利技术一种激光毛化设备作业过程中毛化点高度检测示意图；
[0042]图9：本专利技术一种基于平面结构的曲面工件的激光清洗毛化设备中焦距调本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激光毛化系统，其特征在于：包括激光器、转镜系统、控制系统及感应装置，其中，控制系统，分别与激光器和转镜系统通过通信系统连接，根据内置的激光毛化方法，分别控制激光器和转镜系统的工作状态；激光器，接受控制系统的控制指令开关机，并根据控制指令发射预定参数的激光；转镜系统，包括多面体棱镜，多面体棱镜的多面体侧面朝向激光器方向，激光经多面体棱镜折射后，在工件表面形成毛化路径；感应装置，与控制系统连接，检测多面体棱镜转动过程中的棱角信号并通过控制系统控制激光的高频通断，使激光光束避开多面体棱镜的棱角处。2.如权利要求1所述的一种激光毛化系统，其特征在于：感应装置包括光电传感器和触角，触角与多面体棱镜的棱角前方组装固定，感应器检测触角位置并发送给控制系统。3.如权利要求1所述的一种激光毛化系统，其特征在于：还包括距离传感和隔板，所述距离传感器检测当前毛化点前后两个毛化点或前后一定距离的点与所述距离传感器之间的距离，所述隔板减少激光对距离传感器检测误导。4.如权利要求1所述的一种激光毛化系统，其特征在于：在多面体棱镜与激光器之间设置有对激光光束聚光的聚焦镜，在聚焦镜与激光器之间设置有准直器和调整多面体棱镜出光方向的反光镜。...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜代旬，韩晓辉，张志毅，方喜风，何晓龙，
申请(专利权)人：中车青岛四方机车车辆股份有限公司，
类型：发明
国别省市：