[发明专利]一种适用于不平整金属表面的激光清洗设备

摘要

本发明涉及一种激光清洗装置，尤其是一种适用于不平整金属表面的激光清洗设备，属于激光清洗技术领域。包括支撑机构、X轴运动机构、Y轴运动机构、Z轴运动机构、激光清洗器、夹持机构、杂质收纳盒、挡板。本发明的控制系统根据清洗路径自动控制第一驱动电机、第二驱动电机、第三驱动电机协调运动来分别驱动X轴运动机构、Y轴运动机构、Z轴运动机构的直线运动来带动激光清洗器的激光清洗头完成清洗任务；控制系统通过激光焦点追踪系统实时调节与待清洗物体表面之间的距离，使其始终保持在最佳清洗距离，使得激光与被清洗物表面之间的距离能够精确控制，能够适用于不平整金属表面的激光清洗，且能够保持较为理想的清洗效果、提高清洗效率。

主权项

1.一种适用于不平整金属表面的激光清洗设备，其特征在于：包括支撑机构、X轴运动机构、Y轴运动机构、Z轴运动机构、激光清洗器、夹持机构、杂质收纳盒、挡板；所述支撑机构包括底板、支座、第一滑槽、矩形槽、第二滑槽、清洗区域、杂质排泄孔、容纳槽，所述底板下端面对称设置有四个圆柱形状的支座以及一个用于安装杂质收纳盒的容纳槽，所述底板上端面设置有一个用于降低水平移动横梁与底板之间摩擦力的矩形槽，所述矩形槽两端分别设置有一个用于安装水平移动横梁的第一滑槽，所述底板上端面还设置有两个平行设置的用于安装活动夹板的第二滑槽，所述清洗区域设置于两个第二滑槽之间，所述清洗区域设置有均匀分布的杂质排泄孔，所述容纳槽设置于清洗区域正下方，所述第一滑槽的横截面均为T形，所述第二滑槽的横截面均为L形，所述清洗区域为矩形区域，其长宽尺寸分别与容纳槽的长宽尺寸相等，所述杂质排泄孔为圆形通孔。所述X轴运动机构包括第一驱动电机、水平移动横梁、第一齿轮、第一齿条，所述第一驱动电机为步进电机且固定安装在水平移动横梁上，所述第一驱动电机的输出端穿过水平移动横梁的第一通孔与第一齿轮通过键连接，所述第一齿轮与第一齿条相互啮合，所述第一齿条固定安装在支撑机构的底板上，所述水平移动横梁滑动安装在支撑机构的第一滑槽内，所述第一齿轮通过与第一齿条的啮合运动带动水平移动横梁在第一滑槽内滑动，进而实现激光清洗器沿X轴方向运动；所述Y轴运动机构包括第二驱动电机、移动滑块、第二齿轮、第二齿条，所述第二驱动电机为步进电机且固定安装在移动滑块上，所述移动滑块滑动安装在竖直移动横梁上，所述第二驱动电机与第二齿轮通过键连接，所述第二齿轮穿过移动滑块的矩形通孔与第二齿条相互啮合，所述第二齿条安装在竖直移动横梁的矩形安装槽内，所述第二齿轮通过与第二齿条的啮合运动带动移动滑块在竖直移动横梁上滑动，进而实现激光清洗器沿Y轴方向运动；所述Z轴运动机构包括第三驱动电机、竖直移动横梁、第三齿轮、第三齿条、支撑架、支架螺钉，所述第三驱动电机为步进电机且固定安装在竖直移动横梁上，所述第三驱动电机的输出端穿过竖直移动横梁的第二通孔与第三齿轮通过键连接，所述第三齿轮与第三齿条相互啮合，所述第三齿条固定安装在支撑架上，所述竖直移动横梁滑动安装在支撑架上，所述支撑架通过支架螺钉固定安装在X轴运动机构的水平移动横梁上，所述第三齿轮通过与第三齿条的啮合运动带动竖直移动横梁在支撑架上滑动，进而实现激光清洗器沿Z轴方向运动；所述激光清洗器包括工作台、控制系统、激光清洗头、位置传感器、激光焦点追踪系统、图像传感器、警报器、安装螺钉，所述激光清洗头包括激光器、扫描振镜、场镜，所述激光器输出端与扫描振镜连接，所述扫描振镜输出端与场镜连接，所述工作台通过安装螺钉安装在Y轴运动机构的移动滑块上，所述控制系统、激光清洗头、警报器均安装在工作台上表面，所述位置传感器、激光焦点追踪系统、图像传感器均安装在工作台前端侧面，所述控制系统、警报器分别安装在激光清洗头的左右两侧，所述位置传感器、激光焦点追踪系统、图像传感器自左向右依次安装在工作台前端侧面中间；所述激光清洗头、位置传感器、激光焦点追踪系统、图像传感器、警报器分别与控制系统通过导线或信号连接，所述第一驱动电机、第二驱动电机、第三驱动电机分别与控制系统通过导线连接，所述激光器为光纤激光器用于发射激光，所述扫描振镜用来对激光进行准确定位，所述场镜用来对光纤进行聚焦，所述位置传感器为光电传感器，用于检测待清洗物体是进入清洗区域并将检测结果传输给控制器系统，所述激光焦点追踪系统包括焦点测量单元、反馈显示单元，所述焦点测量单元与所述反馈显示单元通过导线连接，所述焦点测量单元用于测量激光清洗头输出的激光焦点与待清洗物体之间的距离信息，所述反馈显示单元用于从焦点测量单元获取距离信息，并实时显示距离的数值，所述图像传感器用于获取待清洗物体在激光清洗前以及激光清洗后的图像，并将图像信息传输给控制系统，所述警报器用于根据控制系统对激光清洗后图像的判断结果进行报警，所述控制系统用于控制第一驱动电机、第二驱动电机、第三驱动电机的运动与停止，所述控制系统还用于对位置传感器的检测结果进行判断，确定待清洗物体是否进入清洗区域，若待清洗物体进入清洗区域，则控制激光清洗头对待清洗物体进行激光清洗，所述控制系统还用于分析图像传感器获取的激光清洗前以及激光清洗后的图像，通过分析激光清洗前的图像确定清洗路径，通过分析激光清洗后的图像对清洗结果进行判断，所述控制系统还用于控制警报器根据清洗结果进行报警，所述控制系统还用于通过激光焦点追踪系统实时调节与待清洗物体表面之间的距离。所述夹持机构包括支撑座、空心螺纹套、传动螺杆、三角接头、活动夹板，所述支撑座通过螺钉安装在支撑机构的底板上，所述空心螺纹套固连在支撑座上端且二者为一体式结构，所述空心螺纹套的内圆柱面设置有普通粗牙螺纹，所述传动螺杆安装在空心螺纹套内且二者之间为螺纹连接，所述传动螺杆的一端安装在三角接头内且二者之间可相对转动，所述三角接头焊接在活动夹板上，所述活动夹板滑动安装在第二滑槽内，并根据传动螺杆的转动在第二滑槽内滑动实现对待清洗物体的夹紧；所述杂质收纳盒包括收纳盒本体、收纳盒连杆、收纳盒凸台，所述收纳盒本体为上端开口的矩形壳体，所述收纳盒连杆固连在收纳盒本体上，所述收纳盒凸台固连在收纳盒连杆上，所述收纳盒凸台为阶梯轴，其上端直径大于下端直径，所述收纳盒本体的外廓尺寸与支撑机构的容纳槽尺寸相等，所述杂质收纳盒安装在支撑机构的容纳槽内，且二者之间为过盈配合；所述挡板包括挡板把手、挡板本体、挡板插头，所述挡板安装在支撑机构上，所述挡板把手固连在挡板本体的一个端面的中间位置，所述挡板插头设有两个，其固连在挡板本体的另一个端面的两端且为对称设置，所述挡板插头的截面尺寸与支撑机构的第一滑槽截面尺寸相等。