一种激光复合清洗系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种激光复合清洗系统及方法，属于激光清洗领域，所述包括激光复合清洗系统：机架、移动机构和激光头；所述移动机构固定安装于所述机架上，所述激光头安装于所述移动机构上，所述移动机构适于带动所述激光头运动；所述激光头包括激光发生组件、激光整形组件、第一合光镜和聚焦镜，所述激光发生组件适于发射红外激光和紫外激光；所述激光整形组件适于分别对所述红外激光和所述紫外激光进行整形；所述第一合光镜适于调整所述红外激光和所述紫外激光的出射光路；所述聚焦镜将所述第一合光镜的出射激光聚焦到待清洗表面。本发明专利技术通过红外激光对待清洗表面进行一次处理，通过紫外激光对待清洗表面进行二次处理，清洗效率高，清洗效果好。

A Laser Compound Cleaning System and Method

【技术实现步骤摘要】
一种激光复合清洗系统及方法
本专利技术涉及激光清洗领域，具体涉及一种激光复合清洗系统及方法。
技术介绍
目前激光清洗作为一种常见的表面处理的手段，已经广泛应用于航空航天、半导体、微电子、船舶等领域。模具、汽车和船舶表面的表面污染已经成为一个严重的问题，因为它在很大程度上降低了使用寿命。目前的激光清洗一般清洗效率比较低，若只采用红外激光清洗表面的污染物，能量密度过大会导致污染物汽化，超过基体表面的烧蚀阈值，使得基体表面发生烧蚀。能量密度过小会无法达到污物的清洗阈值，导致污染物无法去除干净，紫外激光清洗具有热量少，不易变形的特点，但是清洗效率低，需要设计一种清洗效率高的清洗系统。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是现有激光清洗效率低的问题。为解决上述问题，本专利技术提供一种激光复合清洗系统，包括：机架、移动机构和激光头；所述移动机构固定安装于所述机架上，所述激光头安装于所述移动机构上，所述移动机构适于带动所述激光头运动；所述激光头包括激光发生组件、激光整形组件、第一合光镜和聚焦镜；其中，所述激光发生组件适于发射红外激光和紫外激光；所述激光整形组件适于分别对所述红外激光和所述紫外激光进行整形；所述红外激光和所述紫外激光经所述激光整形组件出射后分别入射至所述第一合光镜，所述第一合光镜适于调整所述红外激光和所述紫外激光的出射光路；所述聚焦镜适于将所述第一合光镜的出射激光聚焦到待清洗表面。因此，通过所述激光发生组件发射红外激光，通过所述移动机构实现所述激光头按照第一路径运动，对所述待清洗表面进行一次处理；通过所述激光发生组件发射紫外激光，通过所述移动机构实现所述激光头按照第二路径运动，对所述待清洗表面进行二次处理，二次处理进行冷加工清洗，清洗效果更好，效率更高，实用性强。可选地，所述激光复合清洗系统还包括第二合光镜，适于将从所述第一合光镜出射的所述红外激光或所述紫外激光反射至所述聚焦镜。因此，所述红外激光或所述紫外激光经所述第二合光镜调整为适合入射至所述聚焦镜的状态，使得所述红外激光或所述紫外激光的光路方向发生改变，可以将出射光路调整为垂直于所述待清洗表面，方便所述红外激光或所述紫外激光聚焦作用于所述待清洗表面，所述第二合光镜的设置将所述激光复合清洗系统的纵向高度转变为横向宽度，改变了所述复合清洗系统的结构，适用范围广，实用性强。可选地，所述激光复合清洗系统还包括激光测距传感器，适于检测所述激光测距传感器与所述待清洗表面之间的距离L2。因此，根据各位置所述激光测距传感器与所述待清洗表面之间的距离L2的变化情况，计算出所述激光头在各位置清洗时在Z轴方向的最佳位置，进而移动机构调整所述激光头在各位置Z轴方向位置至该最佳位置，聚焦作用于所述待清洗表面的能量稳定，清洗效果好，实用性强。可选地，所述激光复合清洗系统还包括振镜系统，所述红外激光或紫外激光入射至所述聚焦镜之前先入射至所述振镜系统，所述振镜系统适于调整所述红外激光或紫外激光的出射姿态。因此，所述振镜系统调整所述红外激光或所述紫外激光的出射姿态，使得聚焦后的所述红外激光或所述紫外激光按照预设清洗轨迹清洗所述待清洗表面，清洗时，所述激光头可以间隔第一预设距离定点通过所述振镜系统进行扫描清洗，清洗清洗效率高，并且清洗效果好，实用性强。本专利技术另一方面还提供一种激光复合清洗方法，所述激光复合清洗方法包括：确定待清洗区域；根据激光复合清洗系统的清洗范围划分子待清洗区域；确定红外激光和紫外激光的工艺参数；确定所述红外激光清洗子待清洗区域的第一路径和所述紫外激光清洗子待清洗区域的第二路径；控制激光发生组件发射所述红外激光，控制移动机构实现激光头移动，按照第一路径对子待清洗区域进行一次处理；控制所述激光发生组件发射所述紫外激光，控制移动机构实现激光头移动，按照第二路径对子待清洗区域进行二次处理；控制行走轮机构实现所述激光复合清洗系统整体行走至下一个子待清洗区域，重复对子待清洗区域的路径确认和清洗过程，直至所有子待清洗区域全部清洗完成。因此，将较大的待清洗区域转换为较小的子待清洗区域分别进行清洗，可以实现较大平面的清洗，同时，清洗时首先通过所述红外激光进行一次处理，再通过所述紫外激光进行二次处理，进一步精细清洗，清洗效率高，实用性强。可选地，所述确定红外激光和紫外激光的工艺参数包括以下步骤：控制激光发生组件发射所述红外激光，并使所述红外激光聚集到所述子待清洗区域；获取并调节所述红外激光光斑的能量，使所述红外激光光斑的能量满足预设红外激光能量；控制激光发生组件停止发射所述红外激光并发射所述紫外激光，使所述紫外激光聚集到所述子待清洗区域；获取并调节所述紫外激光光斑的能量，使所述紫外激光光斑的能量满足预设紫外激光能量。因此，首先调节所述红外激光光斑的能量，使所述红外激光光斑的能量满足预设红外激光能量值，可以使所述红外激光光斑的能量在一定限度内，对所述子待清洗区域进行一次处理；调节所述紫外激光使所述紫外激光光斑的能量满足预设紫外激光能量值，可以使所述紫外激光光斑的能量在一定限度内，以分子破坏的方式对所述子待清洗区域进行二次处理；清洗效率和清洗效果均得到提升，且不会损伤基底，稳定性高。可选地，所述确定所述红外激光清洗子待清洗区域的第一路径和所述紫外激光清洗子待清洗区域的第二路径，包括以下步骤：控制移动激光带动激光头移动，激光测距传感器检测所述激光测距传感器所述待清洗表面之间的距离L2；计算所述激光头在所述子待清洗区域各位置的高度差ΔH，ΔH＝L2-L1，其中，L1为标准距离，所述标准距离为所述聚焦镜将激光聚焦作用于所述待清洗表面时所述激光测距传感器与所述待清洗表面之间的距离；根据所述高度差ΔH确定所述激光头在所述子待清洗区域各位置时的Z轴位置；根据所述高度差ΔH确定所述红外激光清洗子待清洗区域的第一路径和所述紫外激光清洗子待清洗区域的第二路径。因此，计算激光头在所述子待清洗区域各位置的高度差ΔH，根据所述高度差ΔH确定所述激光头在所述子待清洗区域各位置时的最佳Z轴位置、所述红外激光清洗子待清洗区域的第一路径以及所述紫外激光清洗子待清洗区域的第二路径，使得在清洗过程中，所述聚焦镜取得较好的聚焦效果，清洗效果也得到提升。可选地，计算所述激光头在所述子待清洗区域各位置高度差ΔH＝L2-L1之前还包括如下步骤：获取所述激光测距传感器的检测数据和所述激光头的位置信息；根据所述激光测距传感器的检测数据和所述激光头的位置信息，构建子待清洗表面的模型。因此，根据构建的子待清洗表面的模型可以计算激光头在所述子待清洗区域各位置高度差ΔH，激光头不必每个位置都检测就能得到较为准确的数据，提高了检测效率，实用性强。可选地，所述根据所述高度差ΔH确定激光头在所述子待清洗区域各位置时的Z轴位置，包括：当所述高度差ΔH,∣ΔH∣≤H1时，激光头的Z轴位置与所述聚焦镜将激光聚焦作用于所述待清洗表面时所述激光头的Z轴位置相一致，其中，H1为第一预设值。因此，在取得较好清洗效果的同时，还避免了在清洗路径的每个位置，激光头的Z轴位置都发生移动，造成运行速度慢，清洗效率低。可选地，所述根据所述高度差ΔH确定所述红外激光清洗子待清洗区域的第一路径和所述紫外激光清洗子待清洗区域的第二路径，包括：根据振镜的清洗范围，确定所述红外激光清洗本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光复合清洗系统，其特征在于，包括：机架(110)、移动机构和激光头；所述移动机构固定安装于所述机架(110)上，所述激光头安装于所述移动机构上，所述移动机构适于带动所述激光头运动；所述激光头包括激光发生组件(2)、激光整形组件(3)、第一合光镜(410)和聚焦镜(460)；所述激光发生组件(2)适于发射红外激光和紫外激光；所述激光整形组件(3)适于分别对所述红外激光和所述紫外激光进行整形；所述红外激光和所述紫外激光经所述激光整形组件(3)出射后分别入射至所述第一合光镜(410)，所述第一合光镜(410)适于调整所述红外激光和所述紫外激光的出射光路；所述聚焦镜(460)适于将所述第一合光镜(410)的出射激光聚焦到待清洗表面(7)。

【技术特征摘要】
1.一种激光复合清洗系统，其特征在于，包括：机架(110)、移动机构和激光头；所述移动机构固定安装于所述机架(110)上，所述激光头安装于所述移动机构上，所述移动机构适于带动所述激光头运动；所述激光头包括激光发生组件(2)、激光整形组件(3)、第一合光镜(410)和聚焦镜(460)；所述激光发生组件(2)适于发射红外激光和紫外激光；所述激光整形组件(3)适于分别对所述红外激光和所述紫外激光进行整形；所述红外激光和所述紫外激光经所述激光整形组件(3)出射后分别入射至所述第一合光镜(410)，所述第一合光镜(410)适于调整所述红外激光和所述紫外激光的出射光路；所述聚焦镜(460)适于将所述第一合光镜(410)的出射激光聚焦到待清洗表面(7)。2.根据权利要求1所述的激光复合清洗系统，所述激光复合清洗系统还包括第二合光镜(440)，适于将从所述第一合光镜(410)出射的所述红外激光或所述紫外激光反射至所述聚焦镜(460)。3.根据权利要求2所述的激光复合清洗系统，其特征在于，所述激光复合清洗系统还包括激光测距传感器(470)，适于检测所述激光测距传感器(470)与所述待清洗表面(7)之间的距离L2。4.根据权利要求3所述的激光复合清洗系统，其特征在于，所述激光复合清洗系统还包括振镜系统(480)，所述红外激光或紫外激光入射至所述聚焦镜(460)之前先入射至所述振镜系统(480)，所述振镜系统(480)适于调整所述红外激光或紫外激光的出射姿态。5.一种采用权利要求1至4任意一项所述激光复合清洗系统进行清洗的激光复合清洗方法，其特征在于，包括：确定待清洗区域；根据激光复合清洗系统的清洗范围划分子待清洗区域；确定红外激光和紫外激光的工艺参数；确定所述红外激光清洗子待清洗区域的第一路径和所述紫外激光清洗子待清洗区域的第二路径；控制激光发生组件(2)发射所述红外激光，控制移动机构实现激光头移动，按照第一路径对子待清洗区域进行一次处理；控制所述激光发生组件(2)发射所述紫外激光，控制移动机构实现激光头移动，按照第二路径对子待清洗区域进行二次处理；控制行走轮机构(111)实现所述激光复合清洗系统整体行走至下一个子待清洗区域，重复对子待清洗区域的路径确认和清洗过程，直至所有子待清洗区域全部清洗完成。6.根据权利要求5所述的激光复合清洗方法，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨立军，路遥，宋威锋，王扬，郭斌，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23