一种大幅面激光清洗系统和方法技术方案

本申请公开了一种大幅面激光清洗系统和方法，所述系统包括：若干个平行设置的激光单元；激光单元包括驱动控制模块、激光发射器、波束调整模块和位置反馈模块；驱动控制模块用于接收待清洗部位的目标位置和位置反馈模块发送的位置反馈信号，根据目标位置和位置反馈信号对波束调整模块进行转向控制；激光发射器用于发射初始激光束；波束调整模块用于对初始激光束进行反射，输出清洗激光束，对清洗激光束进行光路调整，将清洗激光束照射到待清洗部位；位置反馈模块用于确定清洗激光束的实际清洗位置，根据实际清洗位置发送位置反馈信号。本发明专利技术通过各激光单元的协调控制，扩大了激光发射束的偏转范围，提高了清洗大幅面污物的精准性和效率。准性和效率。准性和效率。

【技术实现步骤摘要】
一种大幅面激光清洗系统和方法


[0001]本专利技术涉及激光清洗
，具体涉及一种大幅面激光清洗系统和方法。

技术介绍

[0002]工业清洗是指在工业生产劳动过程中去除物体表面因受到物理、化学或生物的作用而形成的污染层或覆盖层，而使其恢复原始表面状况的过程。大幅面工业清洗任务主要面向基础工业中的大型构建或大型机械设备，如船舶船体外壳上的垢层、飞机机身外表面的沉积灰尘和油污等污染物，以及尺寸不一的环形管道的油污等等。
[0003]对于大幅面清洗任务，目前主要还是通过传统的人工清洗方法，依靠工人手执锤子、铲子等传统机械工具进行作业，工人劳动强度大，而且耗时长、效率低，且容易对材料表面造成损伤，无法满足高清洁度和高精度的清洗要求。激光清洗技术是通过把高亮度和方向性好的连续或脉冲激光，通过光学聚焦和光斑整形后形成具有特定光斑形状与能量分布的激光束，照射到被污染的需要清洗的材料位置，其上附着的污染物材料吸收激光能量后，产生振动、熔化、燃烧，甚至气化等一系列复杂的物理化学过程，最终使污染物脱离材料表面，并且能够不损坏材料本身。但是现有的激光清洗技术仍然存在清洗幅面较小的问题，无法满足现有大幅面清洗任务的效率需求。
[0004]因此，需要提供一种大幅面激光清洗系统和方法，能够扩大激光发射束的偏转范围，从而扩大激光清洗的幅面、提高大幅面清洗任务的工作效率。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，有必要提供一种大幅面激光清洗系统和方法，用以解决现有激光清洗技术中存在的清洗幅面小、清洗效率低的问题。r/>[0006]为了解决上述问题，本专利技术提供一种大幅面激光清洗系统，包括若干个平行设置的激光单元；所述激光单元包括驱动控制模块、激光发射器、波束调整模块和位置反馈模块；
[0007]所述驱动控制模块，用于接收待清洗部位的目标位置和所述位置反馈模块发送的位置反馈信号，根据所述目标位置和位置反馈信号对所述波束调整模块进行转向控制；
[0008]所述激光发射器，用于发射初始激光束；
[0009]所述波束调整模块，用于对所述初始激光束进行反射，输出清洗激光束，并在所述驱动控制模块的控制下对所述清洗激光束进行光路调整，将所述清洗激光束照射到所述待清洗部位；
[0010]所述位置反馈模块，用于确定所述清洗激光束的实际清洗位置，并根据所述实际清洗位置向所述驱动控制模块发送位置反馈信号。
[0011]进一步的，所述波束调整模块包括X振镜、Y振镜和反射镜；
[0012]所述X振镜，用于在所述驱动控制模块控制下产生X轴向偏转；
[0013]所述Y振镜，用于在所述驱动控制模块控制下产生Y轴向偏转；
[0014]所述反射镜，用于对经过所述Y振镜反射后的激光束进行聚焦，输清洗激光束。
[0015]进一步的，所述X振镜包括X转向镜片和第一微型步进电机；所述Y振镜包括Y转向镜片和第二微型步进电机；
[0016]所述X转向镜片用于在第一微型步进电机控制下沿X轴偏转；
[0017]所述Y转向镜片用于在第二微型步进电机控制下沿Y轴偏转；
[0018]所述第一微型步进电机和第二微型步进电机分别用于在所述驱动控制模块的控制下对X转向镜片和Y转向镜片进行偏转角度调整。
[0019]进一步的，所述驱动控制模块包括滤波模块、信号比较模块、反馈控制单元和指向控制单元；
[0020]所述滤波模块，用于接收所述位置反馈模块发送的位置反馈信号，并对所述位置反馈信号进行低通滤波，得到滤波信号；
[0021]所述信号比较模块，用于接收所述目标位置和所述滤波模块发送的滤波信号，根据所述目标位置和所述滤波信号，得到误差信号；
[0022]所述反馈控制单元，用于接收待清洗部位的目标位置和所述信号比较模块发送的误差信号，确定所述位置反馈模块的目标增量，将所述目标增量传输给所述指向控制单元；
[0023]所述指向控制单元，用于根据所述反馈控制器发送的目标增量确定所述波束调整模块中X振镜所需的X轴角度增量和Y振镜所需的Y轴角度增量，并根据所述X轴角度增量和Y轴角度增量对所述X振镜和Y振镜进行角度调整。
[0024]进一步的，所述指向控制单元包括矩阵变换模块和参数调整模块；
[0025]所述矩阵变换模块，用于提取所述目标增量的雅可比矩阵；
[0026]所述参数调整模块，用于根据所述目标增量的雅可比确定所述第一微型步进电机和第二微型步进电机的调整参数，并根据所述调整参数对所述X振镜和Y振镜进行角度调整。
[0027]进一步的，所述反馈控制器为PID控制器。
[0028]进一步的，所述位置反馈模块包括分束镜和多个位置传感器；
[0029]所述分束镜用于接收所述初始激光束经过所述X振镜和Y振镜后从所述反射镜透射出的定位激光束，并将所述定位激光束传输到所述位置传感器；
[0030]所述位置传感器，用于根据所述定位激光束确定所述清洗激光的实际清洗位置，并根据所述实际清洗位置向所述驱动控制模块发送位置反馈信号。
[0031]进一步的，所述系统还包括若干个Z轴调整单元，所述Z轴调整单元与所述激光单元相匹配；
[0032]所述Z轴调整单元用于在所述驱动控制模块控制下，使所述激光发射器、波束调整模块和位置反馈模块沿Z轴进行移动。
[0033]进一步的，所述Z轴调整单元包括Z轴滑轨和Z轴控制电机；
[0034]所述Z轴滑轨，用于为所述激光发射器、波束调整模块和位置反馈模块沿Z轴进行上下移动提供滑动轨道；
[0035]所述Z轴控制电机，用于在所述驱动控制模块控制下，使所述激光发射器、波束调整模块和位置反馈模块沿所述Z轴滑轨进行移动。
[0036]本专利技术还提供一种大幅面激光清洗方法，采用上述任一技术方案所述的一种大幅
面激光清洗系统，包括：
[0037]通过系统控制器将待清洗部位的目标位置发送给多个激光单元；
[0038]所述激光单元通过激光发射器发射初始激光束，所述初始激光束经过波束调整模块反射后输出清洗激光束；
[0039]通过位置反馈模块确定所述清洗激光束的实际清洗位置，并根据所述实际清洗位置向驱动控制模块发送位置反馈信号；
[0040]通过驱动控制模块根据所述目标位置和所述位置反馈信号对所述波束调整模块进行转向控制；
[0041]通过波束调整模块在所述驱动控制模块的控制下对所述清洗激光束进行光路调整，将所述清洗激光束照射到所述待清洗部位。
[0042]与现有技术相比，本专利技术的有益效果包括：通过将多个激光单元集成在同一个系统中；所述激光单元利用激光发射器发射初始激光束，经过波束调整模块反射后输出清洗激光束；通过位置反馈模块确定所述清洗激光束的实际清洗位置，并通过驱动控制模块根据所述目标位置和所述位置反馈信号对所述波束调整模块进行转向控制，使系统输出的清洗激光束照射到待清洗部位。本专利技术通过各个激光单元的协调控制对输出的清洗激光进行控制，能本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大幅面激光清洗系统，其特征在于，包括若干个平行设置的激光单元；所述激光单元包括驱动控制模块、激光发射器、波束调整模块和位置反馈模块；所述驱动控制模块，用于接收待清洗部位的目标位置和所述位置反馈模块发送的位置反馈信号，根据所述目标位置和位置反馈信号对所述波束调整模块进行转向控制；所述激光发射器，用于发射初始激光束；所述波束调整模块，用于对所述初始激光束进行反射，输出清洗激光束，并在所述驱动控制模块的控制下对所述清洗激光束进行光路调整，将所述清洗激光束照射到所述待清洗部位；所述位置反馈模块，用于确定所述清洗激光束的实际清洗位置，并根据所述实际清洗位置向所述驱动控制模块发送位置反馈信号。2.根据权利要求1所述的大幅面激光清洗系统，其特征在于，所述波束调整模块包括X振镜、Y振镜和反射镜；所述X振镜，用于在所述驱动控制模块控制下产生X轴向偏转；所述Y振镜，用于在所述驱动控制模块控制下产生Y轴向偏转；所述反射镜，用于对经过所述Y振镜反射后的激光束进行聚焦，输清洗激光束。3.根据权利要求2所述的大幅面激光清洗系统，其特征在于，所述X振镜包括X转向镜片和第一微型步进电机；所述Y振镜包括Y转向镜片和第二微型步进电机；所述X转向镜片用于在第一微型步进电机控制下沿X轴偏转；所述Y转向镜片用于在第二微型步进电机控制下沿Y轴偏转；所述第一微型步进电机和第二微型步进电机分别用于在所述驱动控制模块的控制下对X转向镜片和Y转向镜片进行偏转角度调整。4.根据权利要求3所述的大幅面激光清洗系统，其特征在于，所述驱动控制模块包括滤波模块、信号比较模块、反馈控制单元和指向控制单元；所述滤波模块，用于接收所述位置反馈模块发送的位置反馈信号，并对所述位置反馈信号进行低通滤波，得到滤波信号；所述信号比较模块，用于接收所述目标位置和所述滤波模块发送的滤波信号，根据所述目标位置和所述滤波信号，得到误差信号；所述反馈控制单元，用于接收待清洗部位的目标位置和所述信号比较模块发送的误差信号，确定所述位置反馈模块的目标增量，将所述目标增量传输给所述指向控制单元；所述指向控制单元，用于根据所述反馈控制器发送的目标增量确定所述波束调整模块中X振镜所需的X轴角度增量和Y振镜所需的Y轴角度增量，并根据所述X轴角度增量和Y轴角度增量对所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘兆冰，于耀耀，刘景藩，柳春雷，
申请(专利权)人：武汉锐泽科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：