【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于激光清洗，具体涉及一种利用激光去除复合材料表面物质的装置及方法。
技术介绍
1、传统车用电池箱体采用钢板、铝合金等材料铸造。然后对表面进行喷涂处理。随着汽车节能环保和轻量化发展，电池壳体材料也出现了玻纤增强复合材料、smc片状材料、碳纤增强复合材料等多种轻量化的材料选择。电动汽车的电池封装外壳(也称为电池槽、盒或外壳)主要用来包装和保护电池。它们的形状和大小各不相同，并且正如其他汽车部件一样，在用材方面可有多种选择，不同材料间的竞争也较为激烈。降低重量是提高里程续航的方案之一，一般认为纯电动汽车重量降低10％，续航里程便可增加约6％。新能源汽车“三电”系统约占整车整备质量的1/4左右，有数据显示，在传统汽车基础上设计的新能源汽车比传统燃油车质量会增加15％以上，所以轻量化是新能源汽车比传统汽车更需要的课题。
2、在动力电池系统中，电池壳占系统总重量约20-30％，是主要结构件，显著影响其电耗、动力性、制动性能、被动安全性、一次充电续航里程等，因此新能源汽车电池壳的轻量化显得更为重要。轻量化离不开高强度钢、镁铝合金、高性能塑料和碳纤维复合材料等轻量化材料的应用。玻纤树脂复合材料是比较成熟、应用广泛的一种复合材料，具有质量轻、强度高、模量大、耐腐蚀性好、电性能优异、加工成型简便、生产效率高等特点，广泛应用于军事、航空航天、汽车制造、电器电子、建筑、医药等行业。玻纤树脂复合材料由于强度高、重量轻，可替代传统钢、铝电池包体，有助于新能源汽车轻量化制造。
3、工程服役过程中，树脂基复合材料在温度、湿度
4、目前涂层的去除方法有很多，最常用的仍是打磨和化学腐蚀两种方法，但这两种方法都有一的局限性，不能有效、快速地清除材料表层物质；当材料表面几何形貌复杂时，普通的机械打磨和化学腐蚀很难均匀去除复合材料表面涂层。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种利用激光去除复合材料表面物质的装置及方法，其目的在于解决了目前对复合材料表面物质不能有效、快速地清除，并且当材料表面几何形貌复杂时，普通的机械打磨和化学腐蚀很难均匀去除复合材料表面涂层，局限性较大的问题。
2、本专利技术实施例提供了一种利用激光去除复合材料表面物质的装置，包括工作台，所述工作台上放置有加工工件，所述工作台的右侧设置有机器人，所述机器人的法兰盘上安装有扫描振镜系统与吸尘管，所述机器人的右侧设置有机器人控制柜，所述机器人控制柜上安装有激光器，所述激光器上连接有传输光纤，所述机器人控制柜的右侧设置有吸尘设备，所述吸尘设备与吸尘管的一端接通。
3、进一步地，所述激光器为纳秒脉冲风冷激光器，所述激光器设置在带有空调的加工柜中，所述激光器的额定功率≤300w，脉冲宽度为10-350ns。
4、进一步地，所述机器人采用六轴机器人，所述机器人设置有两组，每组所述机器人相应的机器人控制柜电连接，两组所述机器人控制柜通过plc控制器联动。
5、进一步地，所述传输光纤预留有转弯半径，所述传输光纤的外侧套设有波纹管，所述波纹管固定在机器人的手臂上。
6、进一步地，所述扫描振镜系统包括与传输光纤连接的准直器以及固定在机器人上的振镜本体，所述准直器的下端安装有光束合并座，所述光束合并座的一侧与振镜本体连接，所述光束合并座内设置有合并镜片，所述光束合并座的另一侧安装有cdd工业相机，所述cdd工业相机与准直器准直而设，所述cdd工业相机的轴线与准直器射出的激光经合并镜片发生后的轴线同轴，所述振镜本体上安装有聚焦场镜与蓝光灯。
7、进一步地，所述工作台上设置有传送轴，所述传送轴的下方设置有升降支撑条，所述工作台上端的一边设置有左侧顶块，所述工作台上端的另一边右限位器，所述工作台的前侧设置有前限位器。
8、一种利用激光去除复合材料表面物质的方法，包括上述的一种利用激光去除复合材料表面物质的装置，还包括如下步骤：
9、s1：工件夹紧，将加工工件放置在工作台上的传送轴上，传送轴件加工工件运送至加工位置，前限位器限定加工工件前进距离，升降支撑条用来将加工工件托起，左侧顶块与右限位器件加工工件夹紧；
10、s2：工件定位，ccd工业相机进行视觉定位，取加工工件上关键特征点为参考点，定位加工工件的位置，定位完成后将位置信息发送给机器人控制柜；
11、s3：调整激光位置，机器人控制柜接收到加工工件的位置信号后，机器人示教编程运动轨迹，保证工件表面都能被激光清洗到，控制机器人动作，机器人将激光调整到加工工件上的初始清洗位置，同时纠正激光的清洗轨迹；
12、s4：工件清洗，设置激光扫描参数，激光器工作，通过传输光纤、准直器、光束合并座、振镜本体以及聚焦场镜将激光投射在加工工件上，机器人控制柜控制机器人的按照清洗轨迹活动，机器人的机械臂的行走方式为蛇形，最大限度减少机器人空走距离，提升加工效率，以此带动投射出的激光移动，实现对加工工件的表面清洗；
13、s5：吸尘，在激光清洗的同时吹气气刀与吸尘设备工作，通过吸尘管将清洗过程产生的灰尘吸走，保证振镜本体上镜头的干净以及收集清洗过程产生的粉尘；
14、s6：送料，加工工件清洗完成后，机器人控制柜控制机器人复位，前限位器以及左侧顶块、右限位器复位，然后，升降支撑条复位，将托起的加工工件放置传送轴上，通过传送轴将加工工件移动即可。
15、进一步地，所述步骤s4中激光器的平均功率为250w，激光器的脉宽100ns，振镜本体的频率为600khz，振镜本体的扫描速度1000mm/s，振镜本体的扫描宽度200mm，激光清洗效率24m2/h。
16、进一步地，所述步骤s4中的振镜本体采用3d动态聚焦扫描振镜，入射光斑直径10mm，焦点可调范围为-30mm～+30mm之间。
17、进一步地，所述步骤s4中激光的扫描方式为连续线性，单道次激光加工宽度200mm。
18、本专利技术的有益效果为：
19、1、本专利技术在处理加工工件时，利用激光在加工工件的表面刻具有一定深度的线槽，以此增加工件表面和所涂材料的接触面积，增加工件表面的附着力，以此提升工件表面性能，同时该过程不与加工工件直接接触，可以远程清洗，不会对加工工件造成物理损坏。
20、2、本专利技术可与数控技术结合，自动控制去除工件表面物质的过程，对选取区域进行处理。
21、3、本专利技术不会产生二次污染，符合环保的要求。
22、4、本专利技术只消耗电能，降低了使用成本。
23、5、本专利技术不受工件表面形貌的限制，可对不同形貌的工件进行清洗，还可以准确定位清洗部位，准确度本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种利用激光去除复合材料表面物质的装置，包括工作台(8)，其特征在于，所述工作台(8)上放置有加工工件(7)，所述工作台(8)的右侧设置有机器人(3)，所述机器人(3)的法兰盘上安装有扫描振镜系统(5)与吸尘管(9)，所述机器人(3)的右侧设置有机器人控制柜(2)，所述机器人控制柜(2)上安装有激光器(1)，所述激光器(1)上连接有传输光纤(4)，所述机器人控制柜(2)的右侧设置有吸尘设备(10)，所述吸尘设备(10)与吸尘管(9)的一端接通。
2.根据权利要求1所述的一种利用激光去除复合材料表面物质的装置，其特征在于：所述激光器(1)为纳秒脉冲风冷激光器，所述激光器(1)设置在带有空调的加工柜中，所述激光器(1)的额定功率≤300w，脉冲宽度为10-350ns。
3.根据权利要求1所述的一种利用激光去除复合材料表面物质的装置，其特征在于：所述机器人(2)采用六轴机器人，所述机器人(2)设置有两组，每组所述机器人(3)相应的机器人控制柜(2)电连接，两组所述机器人控制柜(2)通过PLC控制器联动。
4.根据权利要求1所述的一种利用激光去除复
5.根据权利要求1所述的一种利用激光去除复合材料表面物质的装置，其特征在于：所述扫描振镜系统(5)包括与传输光纤(4)连接的准直器(11)以及固定在机器人(3)上的振镜本体，所述准直器(11)的下端安装有光束合并座(12)，所述光束合并座(12)的一侧与振镜本体连接，所述光束合并座(12)内设置有合并镜片，所述光束合并座(12)的另一侧安装有CDD工业相机(13)，所述CDD工业相机(13)与准直器(11)准直而设，所述CDD工业相机(13)的轴线与准直器(11)射出的激光经合并镜片发生后的轴线同轴，所述振镜本体上安装有聚焦场镜(14)与蓝光灯(15)。
6.根据权利要求1所述的一种利用激光去除复合材料表面物质的装置，其特征在于：所述工作台(8)上设置有传送轴(100)，所述传送轴(100)的下方设置有升降支撑条(500)，所述工作台(8)上端的一边设置有左侧顶块(200)，所述工作台(8)上端的另一边右限位器(300)，所述工作台(8)的前侧设置有前限位器(400)。
7.一种利用激光去除复合材料表面物质的方法，包括权利要求1-6任意一项所述的一种利用激光去除复合材料表面物质的装置，其特征在于：还包括如下步骤：
8.根据权利要求7所述的一种利用激光去除复合材料表面物质的方法，其特征在于：所述步骤S4中激光器(1)的平均功率为250w，激光器(1)的脉宽100ns，振镜本体的频率为600kHZ，振镜本体的扫描速度1000mm/s，振镜本体的扫描宽度200mm，激光清洗效率24m2/h。
9.根据权利要求7所述的一种利用激光去除复合材料表面物质的方法，其特征在于：所述步骤S4中的振镜本体采用3D动态聚焦扫描振镜，入射光斑直径10mm，焦点可调范围为-30mm～+30mm之间。
10.根据权利要求1所述的一种利用激光去除复合材料表面物质的方法，其特征在于：所述步骤S4中激光的扫描方式为连续线性，单道次激光加工宽度200mm。
...【技术特征摘要】
1.一种利用激光去除复合材料表面物质的装置，包括工作台(8)，其特征在于，所述工作台(8)上放置有加工工件(7)，所述工作台(8)的右侧设置有机器人(3)，所述机器人(3)的法兰盘上安装有扫描振镜系统(5)与吸尘管(9)，所述机器人(3)的右侧设置有机器人控制柜(2)，所述机器人控制柜(2)上安装有激光器(1)，所述激光器(1)上连接有传输光纤(4)，所述机器人控制柜(2)的右侧设置有吸尘设备(10)，所述吸尘设备(10)与吸尘管(9)的一端接通。
2.根据权利要求1所述的一种利用激光去除复合材料表面物质的装置，其特征在于：所述激光器(1)为纳秒脉冲风冷激光器，所述激光器(1)设置在带有空调的加工柜中，所述激光器(1)的额定功率≤300w，脉冲宽度为10-350ns。
3.根据权利要求1所述的一种利用激光去除复合材料表面物质的装置，其特征在于：所述机器人(2)采用六轴机器人，所述机器人(2)设置有两组，每组所述机器人(3)相应的机器人控制柜(2)电连接，两组所述机器人控制柜(2)通过plc控制器联动。
4.根据权利要求1所述的一种利用激光去除复合材料表面物质的装置，其特征在于：所述传输光纤(4)预留有转弯半径，所述传输光纤(4)的外侧套设有波纹管，所述波纹管固定在机器人(3)的手臂上。
5.根据权利要求1所述的一种利用激光去除复合材料表面物质的装置，其特征在于：所述扫描振镜系统(5)包括与传输光纤(4)连接的准直器(11)以及固定在机器人(3)上的振镜本体，所述准直器(11)的下端安装有光束合并座(12)，所述光束合并座(12)的一侧与振镜本体连接，所述光束合...
【专利技术属性】
技术研发人员：于一强，张宝贵，杨琨，陈宗旭，
申请(专利权)人：南京凯晟材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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