一种台板表面污物检测与在线清洗的方法及其装置与流程

本发明涉及一种台板表面污物检测与在线清洗的方法，尤其涉及一种融合了激光检测作用和热熔作用实现实时检测与在线清洗的方法，同时涉及该方法专用的装置。

背景技术：

大尺度的金属台板在皮革机械、食品机械等现代机械工业中得到广泛应用。在使用过程中，金属台板表面往往残留各种污物，需要进行定期清洗。传统的刷洗会对金属台板表面造成局部腐蚀和显微划痕，影响台板的表面质量和使用效果。

随着激光技术的发展，激光清洗技术可以利用激光束聚焦后产生的高热量，将表面污物熔化，甚至气化，从而实现清洁表面的效果。但是，对于大尺度金属台板表面形状、尺寸各异的污物，激光清洗过程中激光能量难以精确控制，容易对金属台板的基体造成烧伤。

因此，针对大尺度金属台板表面污物的清洗，如何能够实时检测污物的特征信息，并且能够充分利用这些信息，进行在线清洗，是一大技术难题。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述现有技术之不足，提供一种融合了激光检测作用和热熔作用实现实时检测与在线清洗的方法，同时涉及该方法专用的装置。

上述的发明目的由以下技术方案来实现：

本发明方法是：针对台板表面，利用不同入射角的检测专用激光进行扫描，接收相应的反射激光信号，以确认台板表面污物的具体位置和几何特征；再针对不同的污物，通过改变清洗专用激光聚焦光斑的直径，获得不同能量的热熔作用，将台板表面的各种污物针对性去除。

上述发明方法的进一步设计在于，所述检测专用激光为氦氖激光，平均功率为50-100mw。

上述发明方法的进一步设计在于，所述清洗专用激光为nd：yag激光，平均功率为50-100w。

上述发明方法的进一步设计在于，所述检测专用激光入射角度的范围为10°～40°。

上述发明方法的进一步设计在于，所述清洗专用激光聚焦光斑的直径范围为：0.05mm～0.8mm。

本发明装置包括检测专用激光器(10)、清洗专用激光器(21)、反射镜偏转系统(33)、聚焦透镜移动系统(34)、检测信号接收系统(32)、中控台(1)、工作台(31)、底座(36)、左立柱(2)、右立柱(26)、左支座(3)、右支座(29)、升降座(23)、光路腔(35)、台板工件(30)、工作台(31)，所述左立柱(2)和右立柱(26)下端通过螺钉连接固定在底座(36)上，所述检测专用激光器(10)和清洗专用激光器(21)分别固定在左立柱(2)和右立柱(26)上端，所述光路腔(35)横跨置于左立柱(2)和右立柱(26)上端，所述反射镜偏转系统(33)通过左支座(3)固定在左立柱(2)上，所述聚焦透镜移动系统(34)通过升降座(23)固定在右支柱(26)上，所述检测信号接收系统(32)通过右支座(29)固定在右支柱(26)上，所述台板工件(30)固定在工作台(31)上，所述中控台(1)置于底座(36)上。

上述发明装置的进一步设计在于，所述反射镜偏转系统(33)包括电机(4)、联轴器(5)、蜗杆(6)、横梁(7)、限位板(8)、蜗杆支架(9)、半圆蜗轮(12)、花键轴(13)、反射镜底座(14)、反射镜(15)、卡圈(16)、轴承(17)、端盖(18)，所述电机(4)和蜗杆支架(9)固定在左支座(3)上，所述蜗杆(6)通过轴承(17)安装在蜗杆支架(9)上，所述蜗杆(6)的一端通过联轴器(5)与电机(4)的输出轴连接，所述横梁(7)和限位板(8)固定在蜗杆支架(9)上，所述花键轴(13)固定在横梁(7)的前端，所述半圆蜗轮(12)套在花键轴(13)上，并与蜗杆(6)形成啮合，所述反射镜底座(14)套在花键轴(13)上与半圆蜗轮(12)同步转动，所述反射镜(15)固定在反射镜底座(14)上，所述支承蜗杆(6)的轴承(17)两端设有卡圈(16)和端盖(18)。

上述发明装置的进一步设计在于，所述聚焦透镜移动系统(34)包括音圈电机(22)、l型板(24)、导轨(25)、聚焦透镜底座(19)、聚焦透镜(20)，所述音圈电机(22)通过螺钉吊装在升降座(23)上，所述导轨(25)固定于升降座(23)的侧面，所述l型板(24)固定在音圈电机(22)下方输出端，所述l型板(24)下端右侧设有燕尾槽并与导轨(25)配合，所述聚焦透镜底座(19)固定在l型板(24)的左侧，所述聚焦透镜(20)固定在聚焦透镜底座(19)上。

上述发明装置的进一步设计在于，所述检测信号接收系统(32)包括信号接收器(27)、信号放大器(28)，所述信号接收器(27)和信号放大器(28)依次固定在右支座(29)上，信号接收器(27)和信号放大器(28)之间设有数据线连接。

上述发明装置的进一步设计在于，所述检测专用激光器(10)、清洗专用激光器(21)、电机(4)、信号放大器(28)都通过数据线与中控台(1)连接。

本发明的装置，通过控制反射镜偏转系统中的电机旋转带动蜗杆旋转，进而带动涡轮偏转，实现检测激光以不同的入射角度扫描台板表面，这些经过污物反射的激光信号被接收后放大传回给中控台，中控台分析这些信号获得台板表面污物的具体位置和几何特征，然后在控制聚焦透镜移动系统中的音圈电机带动聚焦透镜作上下移动，通过改变清洗专用激光聚焦光斑的直径，获得不同能量的热熔作用，将台板表面的各种污物针对性去除，获得良好的清洁效果，并且不会造成台板表面烧伤。

由此，本发明产生如下有益效果：

1本发明的方法是将激光检测作用与热熔作用进行复合，实现台板表面污物实时检测与在线清洗。

2本发明的装置保证了激光检测作用与热熔作用相互配合。

3本发明的装置结构简单，易于安装、检修。

附图说明

图1是本发明的一种台板表面污物检测与在线清洗的装置的结构示意图；

图1中标号名称：1、中控台，2、左立柱，3、左支座，4、电机，5、联轴器，6、蜗杆，7、横梁，8、限位板，9、蜗杆支架，10、检测专用激光器，11、支承，12、半圆蜗轮，13、花键轴，14、反射镜底座，15、反射镜，16、卡圈，17、轴承，18端盖，19、聚焦透镜底座，20、聚焦透镜，21、清洗专用激光器，22、音圈电机，23、升降座，24、l型板，25、导轨，26、右立柱，27、信号接收器，28、信号放大器，29、右支座，30、台板工件，31、工作台，32、检测信号接收系统，33、反射镜偏转系统，34、聚焦透镜移动系统，35、光路腔，36、底座；

图2是皮革真空干燥机台板表面污物检测与在线清洗的效果对比图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

关于一种台板表面污物检测与在线清洗的装置的实施例

对照附图1，本实施例主要由检测专用激光器10、清洗专用激光器21、反射镜偏转系统33、聚焦透镜移动系统34、检测信号接收系统32、中控台1、工作台31、底座36、左立柱2、右立柱26、左支座3、右支座29、升降座23、光路腔35、台板工件30、工作台31组成。其中，左立柱2和右立柱26下端通过螺钉连接固定在底座36上，检测专用激光器10和清洗专用激光器21分别固定在左立柱2和右立柱26上端，光路腔35横跨置于左立柱2和右立柱26上端，反射镜偏转系统33通过左支座3固定在左立柱2上，聚焦透镜移动系统34通过升降座23固定在右支柱26上，检测信号接收系统32通过右支座29固定在右支柱26上，台板工件30固定在工作台31上，中控台1置于底座36上。

反射镜偏转系统33主要用于将检测专用激光器10的激光以不同入射角度扫描台板工件。该系统包括电机4、联轴器5、蜗杆6、横梁7、限位板8、蜗杆支架9、半圆蜗轮12、花键轴13、反射镜底座14、反射镜15、卡圈16、轴承17、端盖18，电机4和蜗杆支架9固定在左支座3上，蜗杆6通过轴承17安装在蜗杆支架9上，蜗杆6的一端通过联轴器5与电机4的输出轴连接，横梁7和限位板8固定在蜗杆支架9上，花键轴13固定在横梁7的前端，半圆蜗轮12套在花键轴13上，并与蜗杆6形成啮合，反射镜底座14套在花键轴13上与半圆蜗轮12同步转动，反射镜15固定在反射镜底座14上，支承蜗杆6的轴承17两端设有卡圈16和端盖18，蜗杆支架上特别设置了限位板8用于确定反射镜偏转的角度限位。

聚焦透镜移动系统34通过改变聚焦透镜20与台板工件30表面的高度，从而获得不同直径的聚焦光斑。该系统包括音圈电机22、l型板24、导轨25、聚焦透镜底座19、聚焦透镜20，音圈电机22通过螺钉吊装在升降座23上，导轨25固定于升降座23的侧面，l型板24固定在音圈电机22下方输出端，l型板24下端右侧设有燕尾槽并与导轨25配合，聚焦透镜底座19固定在l型板24的左侧，聚焦透镜20固定在聚焦透镜底座19上。

检测信号接收系统32主要用于接收检测专用激光器10的激光的反射激光信号。该系统包括信号接收器27、信号放大器28，信号接收器27和信号放大器28依次固定在右支座29上，信号接收器27和信号放大器28之间设有数据线连接。

发明装置还设置了中控台1，检测专用激光器10、清洗专用激光器21、电机4、信号放大器28都通过数据线与中控台1连接。

关于一种台板表面污物检测与在线清洗的方法的实施例

以下的实施例是用上述实施例所述装置进行皮革真空干燥机台板表面的污物检测与在线清洗，具体步骤如下：

1装置装配：采用一台氦氖激光器作为检测专用激光器，发出的激光束为连续激光，平均功率为50-100mw；采用一台nd：yag激光器作为清洗专用激光器，发出的激光束为脉冲激光，平均功率为50-100w。3m╳5m的皮革真空干燥机台板为台板工件置于工作台上。

2.系统复位：启动电机带动蜗杆正转，蜗杆带动涡轮逆时针偏转，进而带动反射镜偏转至限位板确定的限位位置。启动音圈电机，推动l型板下移，带动聚焦透镜下移至初始位置。

3.激光检测：启动检测专用激光器，启动检测信号接收系统，工作台带动台板工件作横向左移实现检测专用激光最大入射角度的扫描，检测信号接收系统获得对应的反射激光信息；启动电机反转，蜗杆涡轮带动反射镜顺时针偏转10±0.1度，关停电机。工作台带动台板工件作横向右移实现检测专用激光第二入射角度的扫描，检测信号接收系统获得第二组的反射激光信息；再让反射镜顺时针偏转10±0.1度，进行检测激光扫描，检测信号接收系统获得第三组的反射激光信息。通过对比分析这三组的反射激光信息，可以确定皮革真空干燥机台板表面某个横向方向上的污物的具体位置和几何特征。

4.激光清洗：工作台带动台板工件作横向移动，运动到污物所在位置时暂停，启动音圈电机，根据污物的几何特征，对应调整聚焦透镜的位置，从而调整激光聚焦光斑的大小，再启动清洗专用激光器，进行定点精准清洗。结合工作台的横向、纵向运动，重复以上步骤，可以实现皮革真空干燥机台板整个表面的清洗。

本实施例针对皮革真空干燥机台板表面的污物检测与在线清洗的对比效果如附图2所示，台板右侧为已清洗表面，台板左侧为待清洗表面，通过对比，可以发现本发明专利“一种台板表面污物检测与在线清洗的方法及其装置”能够实现台板表面污物的实时检测与在线定点精准清洗，并且不会对台板基体材料造成损伤。