[发明专利]一种复杂结构面的激光清洗方法及清洗装置

说明书

本发明公开了一种复杂结构面的激光清洗方法及清洗装置，方法包括工件表面预处理；设备调试，确定清洗区域，确定测量与清洗的起始位置，并匹配工作环境进行轮廓测量系统测量参数设定；清洗区域轮廓参数测绘；设备清洗参数设定；工件清洗等步骤。清洗装置，包括运动载体、轮廓测量系统、激光清洗系统、控制器和操作系统，运动载体带动轮廓测量系统和激光清洗系统同时沿工件表面逐行扫描。有益效果：本发明能够准确测量工件轮廓数据，并制定清洗路线，根据测量数据的准确性，完成精准清洗，减少反复清洗次数。保证了清洗范围保持在激光器焦距内，在不损害工件基体的同时保证工件的全面清洗作业，具有提高其清洗精度与效率的效果。

技术领域

本发明涉及一种清洗装置及清洗方法，特别涉及一种复杂结构面的激光清洗方法及清洗装置，属于激光清洗技术领域。

背景技术

传统清洗工业有各种各样的清洗方式，多是利用化学药剂和机械方法进行清洗。在我国环境保护法规要求越来越严格、人们环保和安全意识日益增强的2020年以后，工业生产清洗中可以使用的化学药品种类将变得越来越少。如何寻找更清洁，且不具损伤性的清洗方式是我们不得不考虑的问题。而激光清洗具有无研磨、非接触、无热效应和适用于各种材质的物体等清洗特点，被认为是最可靠、最有效的解决办法。同时，激光清洗可以解决采用传统清洗方式无法解决的问题。

在船舶制造业，激光清洗技术是一种新颖的表面处理方法，具有基材损伤小，对人体危害小，环境友好等优势，应用前景好。

在船舶制造领域，船体等大型结构部分由多个小型船用钢板等工件焊接而成。由于构成船体的工件结构多样，被清洗区域面不仅仅是以平面形式存在，以及各个工件焊接处的不规则焊缝，这些被清洗区域面更多的是以叠加、交错、曲面等方式出现，激光清洗效果很难保持一致。船体内部结构狭小，尤其是机舱区域，各种结构部件与设备、管件交错布置，并且对于一些限制区域清洗质量的一致性存在较高要求。

对于这些船用工件的复杂表面和不规则焊缝的清洗，通常采用手持式激光清洗机，可以通过肉眼观察激光焦点的距离保证清洗的效果，但在工件的结构和形状差异较大时，人工校准的方法精确度较差，导致清洗效率较低。

目前采用机械臂和激光清洗头的配合，可以实现复杂结构面的工件和限制性区域的清洗。但是人工通过刻度尺和一些简单工具来测量复杂结构表面的高度差和表面曲率，再将测得的数据编译后导入控制系统操作机械手清洗，存在误差大、准确率低等问题，严重影响了激光清洗的质量和效率。

发明内容

发明目的：本发明的目的是针对现有技术中存在的激光清洗质量不稳定和效率低的问题，提出一种复杂结构面的激光清洗方法及清洗装置。本发明通过测量复杂结构面的轮廓数据，根据轮廓数据即时调节激光清洗系统的清洗焦距，搭配机械手的精准定位，实现特殊工件和限制区域等复杂结构面的高效高质激光清洗，具有灵活方便、定位准确、去除精度高、效率高等突出优势。

技术方案：一种复杂结构面的激光清洗方法，包括以下步骤：

步骤一、工件表面预处理，去除表面易脱落物质；

步骤二、设备调试，确定清洗区域，确定测量与清洗的起始位置，并匹配工作环境进行轮廓测量系统测量参数设定；

步骤三、清洗区域轮廓参数测绘，通过轮廓测量系统对清洗区域内整体形貌参数进行测量，并存入数据库；

步骤四、设备清洗参数设定，确定测量数据与路径的优化匹配，规划最佳激光清洗路径轨迹，根据工件轮廓确定清洗激光的参数；

步骤五、工件清洗，启动清洗设备，根据设备参数协同控制清洗设备各系统单元对工件进行清洗。

本发明能够准确测量工件轮廓数据，并合理制定限制性区域的清洗路线，根据测量数据的准确性，完成限制性区域的清洗路线的精准清洗，减少反复清洗次数。保证了清洗范围保持在激光器焦距内，在不损害工件基体的同时保证工件的全面清洗作业，具有提高其清洗精度与效率的效果。