自动激光清洗装置的制作方法

本实用新型涉及激光清洗设备，尤其涉及一种自动激光清洗装置。

背景技术：

随着激光器技术不断完善和发展，激光清洗技术得到快速发展。利用激光清洗工件表面残留物省时省力、安全可靠、经济实效；因而激光清洗技术已经逐渐应用于环境保护、文物保护、工业清洗、生活医疗等方面。激光清洗其成本低、耗时短、清洗效果好、效率高、清洗范围广、能自动进行清洗并对清洗效果进行实时判断以进行反馈闭环控制等的激光清洗技术成为研究的热点。公开号为CN103817113A的专利申请公开了“一种金属表面污物激光清除系统和方法”，使用振镜系统代替传统X-Y平移台，通过振镜控制整形光束的摆动，提高了清洗速率，最高可达到8000mm/s。但此种系统及方法只能实现二维的扫描，且振镜扫描角度有限，当所需清洗工件形状不规则时，不能进行大面积清洗和任意角度清洗，使清洗效果受到了很大限制和影响。虽然公开号为CN103056517A的专利申请公开了“一种三维激光清洗装置”，使用两个扫描振镜组成二维扫描振镜系统，能在清洗过程中进行x、y、z三个方向的位置调整，实现三维清洗。但是，在实际场合应用，为了提高清洗效果，振镜系统需要与待清洗表面保持一定的距离，从而能在不损害基底材料的前提下清除残留物，上述装置难以达到以上效果；此外，针对大型物件，如飞机的清洗等，其操作较困难，适应性很差。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型提出了一种自动激光清洗装置，能对任意大小、任意形状的待清洗工件实现三维任意角度的自动清洗，清洗效率高，便于激光对焦，清洗效果好且不损害基底材料。

本实用新型的技术方案是这样实现的：本实用新型提供了一种自动激光清洗装置，其包括机器人手臂和激光清洗系统，激光清洗系统包括支撑平台、激光器、反射镜阵列和振镜系统，支撑平台分别与机器人手臂输出端和激光器固定，激光器发射出的激光经反射镜阵列反射后进入振镜系统，振镜系统与支撑平台滑动连接，还包括扫描与控制系统，扫描与控制系统包括第一远心镜头、定位相机和控制板，第一远心镜头与振镜系统激光发射方向平行设置且固定在支撑平台上，其中，

定位相机，采集待清洗物体表面反射的光经过第一远心镜头后形成的图像并传递给控制板；

控制板，分别与机器人手臂和定位相机信号连接，采集机器人手臂位姿信息，并结合定位相机采集到的图像建立待清洗物体表面的三维数据模型；根据待清洗物体表面的三维数据模型，结合机器人手臂的实时位姿信息，控制机器人手臂调整位姿，控制振镜系统按照设定扫描路径对待清洗物体表面进行激光扫描。

在以上技术方案的基础上，优选的，激光清洗系统还包括移动平台和驱动电机，支撑平台表面设置有滑动轨道，振镜系统固定在移动平台上，移动平台嵌套在滑动轨道上并与之滑动连接，驱动电机通过丝杆与移动平台传动连接。进一步优选的，还包括激光测距仪，所述激光测距仪固定在移动平台上并与控制板信号连接，其采集振镜系统与待清洗物体表面的实时距离并传递给控制板，控制板根据设定的聚焦距离调节驱动电机运行，直至采集振镜系统与待清洗物体表面的实时距离达到设定的聚焦距离。进一步优选的，还包括校准装置，所述校准装置包括第二远心镜头、检测相机和半透膜，半透膜与振镜系统激光发射方向呈45°夹角，第二远心镜头水平设置在移动平台上且中心轴方向与振镜系统激光发射方向呈45°夹角，经半透膜反射的激光经第二远心镜头在检测相机上成像，检测相机与控制板信号连接，控制板对检测相机上的成像进行分析并输出分析结果。进一步优选的，定义激光器发射出的激光的方向为Z轴方向，振镜系统发出激光的方向为X轴方向，所述X轴方向、Z轴方向相互垂直，与X轴、Z轴分别垂直的方向定义为Y轴方向，振镜系统入射激光的方向为Z轴方向，滑动轨道沿X轴方向方向设置。更进一步优选的，所述反射镜阵列包括三个反射镜，其中，第一反射镜正对激光器激光发射口设置且固定在支撑平台上，其法向线位于Y轴-Z轴所在平面内且与Y轴呈45°夹角；第三反射镜正对振镜系统激光入射口设置且固定在移动平台上，其法向线位于X轴-Z轴所在平面内且与X轴呈45°夹角；第二反射镜位于第一反射镜沿Y轴方向的正下方、第三反射镜沿X轴方向的正左侧且固定在支撑平台上，其法向线位于X轴-Y轴所在平面内且与X轴呈45°夹角。进一步优选的，所述滑动轨道最大行程为30mm。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述机器人手臂为六轴机器人手臂。

本实用新型的自动激光清洗装置相对于现有技术具有以下有益效果：

(1)采用六轴机器人手臂，可实现振镜系统在空间上下前后左右六个方向的移动，对待清洁表面实现360°无死角清洗，清洗效率高，清洁效果好；

(2)通过设置扫描与控制系统，对待清洗物体表面进行事先拍照，建立三维模型，指导机器人手臂运行，从而控制振镜系统按照设定扫描路径对待清洗物体表面进行自动激光扫描；

(3)通过设置移动平台、滑动轨道和激光测距仪，可以实现振镜系统自动对焦，在离焦位置进行清洗，既能清除残留物，又不损害基底材料。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型自动激光清洗装置的正视图；

图2为本实用新型自动激光清洗装置之激光清洗系统部分的正视图；

图3为本实用新型自动激光清洗装置之激光清洗系统部分的正视图；

图4为本实用新型自动激光清洗装置信号连接关系框图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实用新型的自动激光清洗装置，其包括机器人手臂1和激光清洗系统2。

机器人手臂1，将激光清洗系统2传送至清洗工位，其具有类似人类手臂和手腕的能力，对待清洗表面实现360°无死角清洗，清洗效率高，清洁效果好。优选的，所述机器人手臂1为六轴机器人手臂。

激光清洗系统2，如图2所示，结合图3和图4，产生并发出激光，对待清洗表面进行清洗。如图2所示，其包括支撑平台21、激光器22、反射镜阵列23和振镜系统24。支撑平台21分别与机器人手臂1输出端和激光器22固定，激光器22发射出的激光经反射镜阵列23反射后进入振镜系统24，振镜系统24与支撑平台21滑动连接。具体的，所述滑动轨道211最大行程为30mm。具体的，激光清洗系统2还包括移动平台25和驱动电机26，支撑平台21表面设置有滑动轨道211，振镜系统24固定在移动平台25上，移动平台25嵌套在滑动轨道211上并与之滑动连接，驱动电机26通过丝杆与移动平台25传动连接。如此，可通过驱动电机26驱动移动平台25移动，实现对振镜系统24的对焦。具体的，定义激光器22发射出的激光的方向为Z轴方向，振镜系统24发出激光的方向为X轴方向，所述X轴方向、Z轴方向相互垂直，与X轴、Z轴分别垂直的方向定义为Y轴方向，振镜系统24入射激光的方向为Z轴方向，滑动轨道211沿X轴方向方向设置。具体的，所述反射镜阵列23包括三个反射镜，其中，第一反射镜231正对激光器22激光发射口设置且固定在支撑平台21上，其法向线位于Y轴-Z轴所在平面内且与Y轴呈45°夹角；第三反射镜233正对振镜系统24激光入射口设置且固定在移动平台25上，其法向线位于X轴-Z轴所在平面内且与X轴呈45°夹角；第二反射镜232位于第一反射镜231沿Y轴方向的正下方、第三反射镜233沿X轴方向的正左侧且固定在支撑平台21上，其法向线位于X轴-Y轴所在平面内且与X轴呈45°夹角。如此，只要控制好振镜系统24沿X轴方向移动进行对焦，就可以保证激光器22发出的激光束经反射镜阵列23反射后能准确进入振镜系统24，不偏离方向，保证系统的稳定性。

具体的，为了实现振镜系统24扫描路径的自动控制，还包括扫描与控制系统3，扫描与控制系统3包括第一远心镜头31、定位相机32和控制板33，第一远心镜头31与振镜系统24激光发射方向平行设置且固定在支撑平台21上，其中，

定位相机32，采集待清洗物体表面反射的光经过第一远心镜头31后形成的图像并传递给控制板33；

控制板33，分别与机器人手臂1和定位相机32信号连接，采集机器人手臂1位姿信息，并结合定位相机32采集到的图像建立待清洗物体表面的三维数据模型；根据待清洗物体表面的三维数据模型，结合机器人手臂1的实时位姿信息，控制机器人手臂1调整位姿，控制振镜系统24按照设定扫描路径对待清洗物体表面进行激光扫描。

具体的，为了实现自动对焦，还包括激光测距仪4，所述激光测距仪4固定在移动平台25上并与控制板33信号连接，其采集振镜系统24与待清洗物体表面的实时距离并传递给控制板33，控制板33根据设定的聚焦距离调节驱动电机26运行，直至采集振镜系统24与待清洗物体表面的实时距离达到设定的聚焦距离。

具体的，为了实现对振镜系统24出光的校准，还包括校准装置5，所述校准装置5包括第二远心镜头51、检测相机52和半透膜53，半透膜53与振镜系统24激光发射方向呈45°夹角，第二远心镜头51水平设置在移动平台25上且中心轴方向与振镜系统24激光发射方向呈45°夹角，经半透膜53反射的激光经第二远心镜头51在检测相机52上成像，检测相机52与控制板33信号连接，控制板33对检测相机52上的成像进行分析并输出分析结果。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。