一种采用激光清洗金属管道的机器人的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于激光清洗设备技术领域，具体涉及一种采用激光清洗金属管道的机器人。
【背景技术】
[0002]对于有些金属管道，例如高功率激光装置中的光传输管道，经过一段时间使用后，管道壁表面会出现颗粒、锈等污染物。而管道一旦安装完毕后，无法将其拆卸清洗，且清洗人员也很难进入管道进行在线清洗。激光清洗技术能有效去除金属表面的颗粒、锈等污染物，该技术与其他清洗技术(超声波清洗、化学清洗、研磨等)相比，其特点是:(I)清洗效果好；(2)无损微损；(3)不使用其他试剂，无毒无害，无附加污染；(4)可在线清洗；(5)不影响环境，清洗过程中产生的残渣易收集；(6)激光参数易设置。因此该激光清洗技术可用于金属管道的在线清洗。
[0003]由于管道具有纵深长、内部边角多等特点，目前现有的激光清洗设备均不能实现对管道的精确定位在线清洗。针对目前激光清洗设备的不足和现有需求，本发明提供一种用于管道在线清洗的机器人，能够对管道进行全方位在线清洗，从而实现对金属管道的在线洁净维持。本发明操作容易，经济适用。
[0004]名称为“便携式激光清洗系统”的中国专利(专利公告号为CN100374237C)文献中介绍了一种便携式激光清洗系统，该系统主要用于道路、广告牌等表面的清洗，不能用于金属管道的清洗。
【发明内容】
[0005]为了克服现有的激光清洗装置不适合金属管道清洗的不足，本发明提供一种采用激光清洗金属管道的机器人。
[0006]为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下:
本发明的采用激光清洗金属管道的机器人，其特点是，所述的机器人含有轮式小车、连接部件、机柜。其中，所述的轮式小车上设置有激光输出部件、摄像部件、吸尘机构。
[0007]所述的激光输出部件包括光纤准直系统、旋转辅助部件。所述的旋转辅助部件上设置有电动旋转台、电动平移台、全反镜I。所述的电动平移台能够线性平移，用于调节激光在扫描管道中心和边缘的工作距离，实现在管道壁上的所有位置激光光斑直径相同。所述的电动平移台上设置有全反镜I1、全反镜II1、全反镜IV、扫描振镜、场镜。所述的吸尘机构包括方形支架、吸尘口、滚轮。
[0008]所述的连接部件包含光纤、电缆、数据线、吸尘管。
[0009]所述的机柜包括电源驱动部件、水冷机、激光器、光纤耦合器、吸尘器、工业计算机。其连接关系是，所述的激光器通过光纤与光纤准直系统相连接。所述的机柜中的电源驱动部件通过电缆分别与轮式小车、电动旋转台、电动平移台、扫描振镜相连。所述的电动旋转台安装于轮式小车上，光纤准直系统安装于电动旋转台后方的轮式小车上。所述的电动平移台与电动旋转台相连接，用于线性平移。所述的旋转辅助部件中的全反镜I设置在电动旋转台上，位于电动平移台的上方。
[0010]所述的电动平移台上的全反镜II与全反镜III在水平方向上呈90°设置，全反镜IV设置在全反镜III的下方，并与全反镜III平行设置。全反镜IV的水平轴线上设置有扫描振镜，场镜设置在扫描振镜的上方垂直轴线上。
[0011]所述的摄像部件上设置有照明灯，摄像部件通过数据线与工业计算机相连接，用于观察及监测管道中的清洗。所述的吸尘器通过吸尘管与吸尘机构中的吸尘口相连，用于吸取清洗过程中产生的含污染物的气流。所述的工业计算机通过数据线与轮式小车和激光器相连，用于对轮式小车和激光器的控制。所述的工业计算机通过数据线与摄像部件相连，用于观察及监测管道中的清洗。
[0012]激光从激光器输出后，经光纤耦合器耦合进光纤，然后通过光纤传输进入激光输出部件中的光纤准直系统后，由旋转辅助部件上设置的全反镜1、电动平移台上设置的全反镜I1、111、全反镜IV依次反射到扫描振镜，形成线形光斑，由场镜输出激光。
[0013]所述的水冷机通过水管与激光器相连接。
[0014]所述的旋转辅助部件通过电动旋转台沿激光器输出激光束的光轴360°旋转，用于使激光可360°扫描清洗管道。
[0015]所述的吸尘机构中的方形支架固定设置在轮式小车上，在方形支架的四个侧面分别设置有吸尘口，吸尘口上设置有滚轮，用于吸取从管道内壁上清洗的灰尘。
[0016]所述的全反镜1、全反镜I1、全反镜II1、全反镜IV，均与激光束成45°放置，用于反射激光。
[0017]所述的扫描振镜的镜片与激光成45°放置。
[0018]本发明中可通过调节电动平移台的行程来适应不同尺寸的金属管道。
[0019]本发明中的吸尘口配有自适应装置，即滚轮。由于吸尘口与管道内壁的接触距离较近，当轮式小车跨越沟槽产生波动时，极易导致吸尘口与管道内壁的擦碰，此时滚轮就可以在微小波动情况下保持吸尘口与管道内壁之间的距离，同时该自适应装置(滚轮)保证了吸尘口与管道内壁之间的距离可调，最佳吸尘距离可通过现场调试确定。吸尘口方向正对管道作用面，考虑吸尘距离和吸尘口与出光口之间距离可调，吸尘口的朝向也具有一定可调性，就能保证吸尘效果最佳。
[0020]激光由旋转辅助部件中设置的全反镜I及电动平移台上设置的全反镜I1、全反镜II1、全反镜IV反射到扫描振镜，形成线形光斑，然后从场镜输出。
[0021]吸尘器与轮式小车之间通过吸尘管相连，便于吸取清洗过程中产生的含污染物的气流。
[0022]工业计算机与轮式小车之间通过数据线相连，来对轮式小车进行控制。
[0023]工业计算机与摄像部件之间通过数据线相连，用于观察及监测管道中的清洗情况。
[0024]所述的轮式小车运动速度可调，在清洗状态时慢速行走；非清洗状态时快速行走。
[0025]所述的轮式小车具备前进、后退、停止、跨越沟槽、转向运动能力，运动过程中匀速、平稳。管道内的情况还可通过轮式小车上的照明灯及摄像部件拍摄管道机器人在运动时管道内部的影像，在机柜中的工业计算机上显示管道内部的影像，便可观察轮式小车在管道中的运动轨迹。
[0026]本发明的采用激光清洗金属管道的机器人，所述机柜中的激光器选择具有平均功率和峰值功率高、重复频率高和脉宽窄的特点。
[0027]所述的机柜中的光纤耦合器固定在激光器主机出光口，用于将激光导入光纤中。
[0028]所述的机柜中的电源驱动部件用于驱动激光器、轮式小车以及吸尘器。
[0029]所述的机柜中的水冷机用于冷却激光器。
[0030]所述的机柜中的吸尘器用于吸出管道内含污染物的气流。
[0031 ] 所述的机柜中的工业计算机控制整个系统的协调、轮式小车的运动、激光输出部件的电动旋转台、电动平移台、扫描振镜、轮式小车及激光器和吸尘器的开启、激光输出的开关，以及吸尘器的开关等，还包括控制调节各部件的参数以及轮式小车机器视觉反馈信息的接收和调节。
[0032]所述的机柜中的工业计算机用于显示系统运行状态及参数、视频监视等。
[0033]所述的轮式小车设置有激光输出部件，用于整形激光，并使激光可旋转360°扫描清洗管道，轮式小车可在管道内运动行走及清洗管道。
[0034]所述的激光输出部件中的光纤准直系统用于将激光准直。
[0035]所述的激光输出部件中的扫描振镜的镜片与激光成45°放置，扫描振镜的镜片以一定的角度摆动，使具有高重复频率的圆形激光形成线形光斑。
[0036]所述的激光输出部件中的旋转辅助部件，使激光输出部件沿激光器输出激光束的光轴360°旋转，使从激光输出部件上的窗口镜输出的激光可360°旋转扫描清洗管道内壁。
[0037]所述旋转辅助部件通过电动旋转台来进行360°旋转，扫描管道一周，同时配备电动平移台进行线性平移，使激光在扫描管道中心和边缘的工作距离相等，以实现在管道壁上的所有位置激光光斑直径相同，且清洗过程中激光始终处于工作状态，电动平移台和电动旋转台以及振镜同步运动。可通过调节