一种转臂并联式文物激光清洗机的制作方法

技术领域：

本发明属于激光清洗技术领域，特别是属于文物激光清洗。

背景技术：
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文物是人类在社会活动中留下来的具有历史、艺术、科学价值的遗物和遗迹。它是人类宝贵的历史文化遗产。

青铜文物的清洗是目前文物保护与修复面临的主要问题之一。使用先进的激光技术对青铜文物进行无损害清洗具有非常大的研究价值观与意义。

目前，激光清洗技术作为一项新型的清洗技术，能够在保护文物的基础上快速有效的清除掉覆于文物表面的污物，较之传统技术有很大的优越性。

本专利内容：

本发明涉及一种并联式转臂激光清洗设备，主要包括并联式转臂激光清洗设备整体结构、并联式转臂结构、激光扫描云台结构、整机控制系统等。

内容一：并联式转臂激光清洗设备整体结构。主要包括：激光器、控制器、底板、转臂、激光扫描云台、旋转式工作台结构，其中四个转臂成矩形分布安装在底板上，扫描云台矩形分布安装在四个转臂之上，通过四个转臂的运动实现对激光扫描云台的控制，旋转式工作台通过其安装的伺服电机使放置在工作台转动盘的工件旋转，激光扫描云台结构通过光纤与激光器连接，工作过程由控制器控制，控制器与激光器放置在并联式转臂外。

内容二：并联式转臂结构。主要包括：并联动板连接盘、连接块、球形连接、连接杆ii、数控伸缩杆ii、连接板ii、角度传感器ii、伺服电机ii、转动盘ii、固定三角片ii、连接杆连接盘、连接杆i、数控伸缩杆i、连接板i、转动盘i、角度传感器i、伺服电机i、固定三角片i、z轴转盘、z轴伺服电机、安装板。通过安装板安装在底板上。通过z轴伺服电机带动z轴转盘旋转。伺服电机i通过固定三角片i安装在z轴转盘上，通过带动转动盘i旋转使连接板i旋转、通过角度传感器i来检测转动角度、连接板i与转动盘i和数控伸缩杆i固定连接、连接杆ii与数控伸缩杆ii和连接盘ii固定连接。伺服电机ii通过固定三角片ii安装在连接杆连接盘带动转动盘ii、连接板ii、数控伸缩杆ii旋转和连接杆ii旋转。伺服电机ii与伺服电机i的轴心线成11度角。连接杆ii通过球形连接与连接块连接，并联动板连接盘安装在连接块上与激光扫描云台的并联动板连接。

内容三：激光扫描云台结构。主要包括：并联动板、振镜、场镜。在并联动板下方安装振镜和场镜，振镜通过光纤与激光器连接。

内容四：整机控制系统。该系统通过确定角度传感器初始角度和数控伸缩杆的初始位置来计算激光扫描云台的初始空间位置坐标并且确定控制参数，由此通过伺服电机和两个数控伸缩杆来实现对激光扫描云台结构的悬动和悬停的控制。在控制器上至少包括一个三维操作杆和一块触摸屏。控制器和并联式转臂及激光扫描云台结构之间通过无线或有线的方式进行通信。

以上内容综合构成了一种并联式转臂激光清洗设备。

本专利核心内容：

在待清洗工件外设置并联式转臂装置，这个并联式转臂配置激光扫描云台，激光扫描云台安置激光发射头，构成转臂并联式全立体全空间文物激光清洗系统结构。激光扫描云台结构由并联动板、振镜和场镜组成，由四个并联式转臂控制。激光扫描云台结构通过光纤与激光器连接，工作过程由控制器控制，控制器与激光器放置在并联式转臂外。并联式转臂通过安装板安装在底板上。安装板上方安装z轴伺服电机，z轴转盘与z轴伺服电机连接，z轴转盘通过固定三角片i安装伺服电机i和角度传感器i。电机和传感器之间安装转动盘i，转动盘i与连接板i垂直于伺服电机i的中轴线。连接板i、数控伸缩杆i、连接杆i与连接杆连接盘固定连接，数控伸缩杆i、连接杆i与连接杆连接盘的中轴线与伺服电机i的中轴线垂直相交。在连接杆连接盘通过固定三角片ii安装伺服电机ii和角度传感器ii，安装方向为伺服电机ii的中轴线与伺服电机i的中轴线逆时针成11度角。角度传感器ii、伺服电机ii、转动盘ii、连接板ii、数控伸缩杆ii、连接杆ii与角度传感器i、伺服电机i、转动盘i、连接板i、数控伸缩杆i、连接杆i的连接方式相同。连接杆ii通过球形连接与连接块连接，链接块与并联动板连接盘固定连接，并联动板连接盘与并联动板固定连接。

在实施激光扫描云台的安装中，确定z轴转盘和角度传感器ii、角度传感器i、数控伸缩杆ii、数控伸缩杆i的归零和初始位置(更精确的，确定各个并联动板连接盘的空间位置坐标)，然后计算振镜和场镜的位置坐标，通过z轴转盘和角度传感器ii、角度传感器i、数控伸缩杆ii、数控伸缩杆i来控制激光扫描云台结构的悬动和悬停控制，在工作阶段，利用四个并联式转臂支撑激光扫描云台结构，利用控制器控制数控伸缩杆ii、伺服电机ii、数控伸缩杆i、伺服电机i、z轴伺服电机的协同运动，从而实现待完成动作，通过z轴伺服电机带动z轴转盘旋转，伺服电机i通过带动转动盘i旋转使连接板i、数控伸缩杆i、连接杆i旋转，通过角度传感器i来检测转动角度，伺服电机ii带动转动盘ii、连接板ii、数控伸缩杆ii旋转和连接杆ii旋转，伺服电机ii与伺服电机i的轴心线逆时针成11度角，连接杆ii通过球形连接与连接块连接，并联动板连接盘安装在连接块上与激光扫描云台的并联动板连接，待清洗工件可以通过工作台伺服电机带动工作台伺服电机电机轴和工作台转动盘旋转实现旋转，激光器发出激光通过光纤传输到振镜和场镜实现激光扫描清洗。

附图说明：

附图为本发明的结构图，附图1为并联式转臂激光清洗设备整体结构图，附图2为转臂结构图，图中分别为1.并联动板，2.振镜，3.场镜，4.转臂，5.底板，6.控制器，7.激光器，8.光纤，9.工作台安装板，10.工作台伺服电机，11.工作台伺服电机电机轴，12.工作台转动盘，13.待清洗工件，14.并联动板连接盘，15.连接块，16.球形连接，17.连接杆ii，18.数控伸缩杆ii，19.连接板ii，20.角度传感器ii，21.伺服电机ii，22.转动盘ii，23.固定三角片ii，24.连接杆连接盘，25.连接杆i，26.数控伸缩杆i，27.连接板i，28.转动盘i，29.角度传感器i，30.伺服电机i，31.固定三角片i，32.z轴转盘，33.z轴伺服电机电机轴34.z轴伺服电机，35.安装板。

具体实施方式：

结构部分：

本发明的具体实施方式为：在待清洗工件外设置并联式转臂装置，这个并联式转臂配置激光扫描云台，激光扫描云台安置激光发射头，构成转臂并联式全立体全空间文物激光清洗系统结构。激光扫描云台结构由并联动板1、振镜2和场镜3组成，由四个并联式转臂4控制。并联式转臂4通过安装板35安装在底板5上。安装板35上方安装z轴伺服电机34，z轴转盘32与z轴伺服电机电机轴33连接，z轴转盘32通过固定三角片i31安装伺服电机i30和角度传感器i29。电机和传感器之间安装转动盘i28，转动盘i28与连接板i27垂直于伺服电机i30的中轴线。连接板i27、数控伸缩杆i26、连接杆i25与连接杆连接盘24固定连接，数控伸缩杆i26、连接杆i25与连接杆连接盘24的中轴线与伺服电机i30的中轴线垂直相交。在连接杆连接盘24通过固定三角片ii23安装伺服电机ii21和角度传感器ii20，安装方向为伺服电机ii21的中轴线与伺服电机i30的中轴线逆时针成11度角。角度传感器ii20、伺服电机ii21、转动盘ii22、连接板ii19、数控伸缩杆ii18、连接杆ii17与角度传感器i29、伺服电机i30、转动盘i28、连接板i27、数控伸缩杆i26、连接杆i25的连接方式相同。连接杆ii17通过球形连接16与连接块15连接，链接块15与并联动板连接盘14固定连接，并联动板连接盘14与并联动板1固定连接。振镜2安装在并联动板1下方通过光纤8与激光器7连接，场镜3安装在振镜2下方，工作过程由控制器6控制，控制器6与激光器7放置在并联式转臂4外。底板5中心安装工作台安装板9、工作台伺服电机10以及对应的工作台伺服电机电机轴11、工作台转动盘12，中心线在同一直线上。

工作过程：

在实施激光扫描云台的安装中，确定z轴转盘32和角度传感器ii20、角度传感器i29、数控伸缩杆ii18、数控伸缩杆i26的归零和初始位置(更精确的，确定各个并联动板连接盘14的空间位置坐标)，然后计算振镜2和场镜3的位置坐标，通过z轴转盘32和角度传感器ii20、角度传感器i29、数控伸缩杆ii18、数控伸缩杆i26来控制激光扫描云台结构的悬动和悬停控制。

在工作阶段，利用四个并联式转臂4支撑激光扫描云台结构，利用控制器6控制数控伸缩杆ii18、伺服电机ii21、数控伸缩杆i26、伺服电机i30、z轴伺服电机34的协同运动实现待完成动作。通过z轴伺服电机34带动z轴转盘32旋转。伺服电机i30通过带动转动盘i28旋转使连接板i27、数控伸缩杆i26、连接杆i25旋转，通过角度传感器i29来检测转动角度。伺服电机ii21带动转动盘ii22、连接板ii19、数控伸缩杆ii18旋转和连接杆ii17旋转。伺服电机ii21与伺服电机i30的轴心线逆时针成11度角。连接杆ii17通过球形连接16与连接块15连接，并联动板连接盘14安装在连接块15上与激光扫描云台的并联动板1连接。待清洗工件13可以通过工作台伺服电机10带动工作台伺服电机电机轴11和工作台转动盘12旋转实现旋转。激光器7发出激光通过光纤8传输到振镜2和场镜3实现激光扫描清洗。