【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及激光清洗，具体而言，涉及一种超长线光斑激光清洗装备及清洗方法。
技术介绍
1、在飞机服役过程中，机械划痕、电磁辐射以及温湿度差异的复杂使用环境都可能导致油漆开裂、老化、剥落和机身部件损坏，需要定期对飞机进行维护。此外，在飞机大修过程中，需要完全去除油漆，以便检查基材是否有损伤。
2、目前，飞机蒙皮的脱漆方法主要包括机械处理和化学处理，不仅成本高、效率低，对环境存在污染，而且可能对蒙皮基材等部位构成一定的损伤风险。作为一种非接触式、非破坏性的技术，激光清洗为飞机蒙皮的脱漆提供了一种替代方法。激光清洗是利用激光与材料的相互作用机制，选择性地去除基板上的附着物，具有自动化程度高、精度高、清洗效果好等突出优点。对于飞机蒙皮这样的大型构件而言，高能量密度、大重复频率的千瓦级脉冲激光虽然有助于提升激光褪漆效率，但同时伴随激光清洗过程的材料热积累与热变形会导致铝合金微观组织与服役性能的恶化，显著降低激光除漆质量。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的不足，本专利技术提供了一种超长线光斑激光清洗装备及清洗方法，以解决现有技术中对于大型铝合金飞机蒙皮的激光高效清洗中材料热积累与热变形的问题。本专利技术是通过以下技术手段实现上述技术目的：
2、本专利技术提供一种超长线光斑激光清洗装备，包括热变形监测装置、温度监测装置、工件冷却装置、视觉跟踪系统、机器人、运动地轨、翻转支撑台、旋转支撑台、激光清洗工作头和集中控制系统；
3、所述旋转支撑台用于放置具有异
4、所述运动地轨受所述集中控制系统的控制，并用于放置所述翻转支撑台，所述运动地轨通过伺服电机带动所述翻转支撑台沿着所述运动地轨的滑轨运动，以扩大所述机器人的清洗区域；
5、所述集中控制系统用于直接控制激光的输出参数以及所述机器人、所述运动地轨、所述翻转支撑台、所述旋转支撑台的运动参数，并用于实现所述热变形监测装置、所述温度监测装置、所述工件冷却装置、所述视觉跟踪系统、所述机器人、所述运动地轨、所述翻转支撑台、所述旋转支撑台、所述激光清洗工作头之间的联动；
6、所述翻转支撑台固定在所述运动地轨上，并受所述集中控制系统的控制，所述翻转支撑台用于固定平板工件并带动所述平板工件沿着所述运动地轨的滑轨运动，而且，所述翻转支撑台的翻转角度可调节，以实现所述平板工件的可控角度翻转；
7、所述视觉跟踪系统固定于所述激光清洗工作头上，用于利用激光测距原理实时监测所述激光清洗工作头与所述工件之间的距离，并反馈给所述集中控制系统，以保证所述工件的表面在激光束的焦点处；
8、所述温度监测装置固定于所述激光清洗工作头上，用于通过红外测温原理在线监测激光清洗区域的温度变化，并反馈给所述集中控制系统；
9、所述激光清洗工作头固定于所述机器人的末端，用于将激光束聚焦到所述工件的表面上，以完成激光清洗工作；
10、所述机器人受所述集中控制系统的控制，并用于控制所述激光清洗工作头的运动轨迹；
11、所述热变形监测装置用于在线监测工件的形变，并反馈给所述集中控制系统；
12、所述工件冷却装置固定于所述翻转支撑台上，其由空心铜管构成，所述空心铜管的内部流通有冷却水，以给所述工件降温。
13、可选地，所述超长线光斑激光清洗装备还包括两台激光发生器，所述激光发生器用于发生激光束，所述激光束经光纤引导进入所述激光清洗工作头。
14、可选地，所述激光发生器为脉冲激光器或者连续激光器。
15、可选地，所述超长线光斑激光清洗装备还包括激光清洗工作头镜片保护装置，所述激光头镜片保护装置用于通过吹扫压缩空气的方式防止激光除漆后的烧蚀颗粒、烟尘冲刷所述激光清洗工作头的镜片。
16、可选地，所述超长线光斑激光清洗装备还包括除尘系统，所述除尘系统用于在清洗过程中将产生的固体废物与燃烧气体进行收集。
17、为解决上述问题，本专利技术还提供一种超长线光斑激光清洗方法，基于上述所述的超长线光斑激光清洗装备，该清洗方法包括如下步骤：
18、步骤1、将平板工件固定于翻转支撑台上；
19、步骤2、在集中控制系统中调整机器人的位置，从而调整激光清洗工作头与所述平板工件之间的初始距离，确保激光聚焦于所述平板工件的表面；
20、步骤3、根据实际情况设置所述翻转支撑台的翻转角度，使所述平板工件与所述激光清洗工作头垂直；
21、步骤4、在所述集中控制系统中设置运动地轨的移动速度；
22、步骤5、根据所述平板工件表面的待清洗漆层的特性，在所述集中控制系统中设置激光发生器的平均输出功率、重复频率和振镜扫描速度；
23、步骤6、打开工件冷却装置，开始冷水循环；
24、步骤7、在所述集中控制系统中启动热变形监测装置、温度监测装置和视觉跟踪系统，同时，在所述集中控制系统中设置热变形预警值和温度预警值；
25、步骤8、开始所述平板工件的清洗作业；
26、步骤9、所述平板工件的清洗作业完成并下样，同时，将雷达罩固定于旋转支撑台上；
27、步骤10、在所述集中控制系统中调整所述机器人的位置，从而调整所述激光清洗工作头与所述雷达罩之间的初始距离，确保激光聚焦于所述雷达罩的表面；
28、步骤11、在所述集中控制系统中设置所述旋转支撑台的旋转速度；
29、步骤12、根据所述雷达罩表面的待清洗漆层的特性，在所述集中控制系统中设置所述激光发生器的平均输出功率、重复频率和振镜扫描速度；
30、步骤13、打开所述工件冷却装置，开始冷水循环；
31、步骤14、在所述集中控制系统中启动所述热变形监测装置、所述温度监测装置和所述视觉跟踪系统；
32、步骤15、开始所述雷达罩的清洗作业；
33、步骤16、所述雷达罩的清洗作业完成并下样。
34、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
35、1、本专利技术所提供的超长线光斑激光清洗装备及清洗方法，支持双平台作业，从而实现针对激光清洗平板工件与异形曲面雷达罩的连续作业，其中，运动地轨与翻转支撑台支持大型平板工件的激光清洗；当大型平板工件的清洗完成后，激光清洗工作头直接移动至旋转支撑台开始雷达罩的清洗作业，避免了上样与下样过程中的时间损失；
36、2、本专利技术所提供的超长线光斑激光清洗装备及清洗方法，引入了热变形监测装置，该热变形监测装置可以实时监测工件在激光除漆过程中的热变形，而且，该热变形监测装置与集中控制系统互联，一旦热变形量超过设定的热变形预警值，热变形监测装置将检测信号反馈给集中控制系统，集中控制系统将发出警报，并自动降低激光输出功率以抑制工件的过度变形；
37、3、本本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种超长线光斑激光清洗装备，其特征在于，包括：旋转支撑台(1)、运动地轨(2)、集中控制系统(3)、翻转支撑台(4)、视觉跟踪系统(5)、温度监测装置(6)、激光清洗工作头(7)、机器人(8)、热变形监测装置(9)和工件冷却装置(10)；
2.根据权利要求1所述的超长线光斑激光清洗装备，其特征在于，还包括两台激光发生器(11)，所述激光发生器(11)用于发生激光束，所述激光束经光纤引导进入所述激光清洗工作头(7)。
3.根据权利要求2所述的超长线光斑激光清洗装备，其特征在于，所述激光发生器(11)为脉冲激光器或者连续激光器。
4.根据权利要求1所述的超长线光斑激光清洗装备，其特征在于，还包括激光清洗工作头镜片保护装置，所述激光头镜片保护装置用于通过吹扫压缩空气的方式防止激光除漆后的烧蚀颗粒、烟尘冲刷所述激光清洗工作头(7)的镜片。
5.根据权利要求1所述的超长线光斑激光清洗装备，其特征在于，还包括除尘系统(12)，所述除尘系统(12)用于在清洗过程中将产生的固体废物与燃烧气体进行收集。
6.一种超长线光斑激光清洗方法
...【技术特征摘要】
1.一种超长线光斑激光清洗装备，其特征在于，包括：旋转支撑台(1)、运动地轨(2)、集中控制系统(3)、翻转支撑台(4)、视觉跟踪系统(5)、温度监测装置(6)、激光清洗工作头(7)、机器人(8)、热变形监测装置(9)和工件冷却装置(10)；
2.根据权利要求1所述的超长线光斑激光清洗装备，其特征在于，还包括两台激光发生器(11)，所述激光发生器(11)用于发生激光束，所述激光束经光纤引导进入所述激光清洗工作头(7)。
3.根据权利要求2所述的超长线光斑激光清洗装备，其特征在于，所述激光发生器(11)为脉冲激光器或者...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭斌，苏轩，顾军义，徐杰，金阳，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学深圳哈尔滨工业大学深圳科技创新研究院，
类型：发明
国别省市：
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