用于大型设备的激光清洗装置及方法.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010438905.2 (22)申请日 2020.05.21 (71)申请人 中国科学院半导体研究所 地址 100083 北京市海淀区清华东路甲35 号 (72)发明人 张志研徐昕林学春刘顿 何跃董智勇赵树森 (74)专利代理机构 中科专利商标代理有限责任 公司 11021 代理人 刘歌 (51)Int.Cl. B23K 26/00(2014.01) B23K 26/36(2014.01) B08B 7/00(2006.01) (54)发明名称 用于大型设备的激光清洗装置及。

2、方法 (57)摘要 一种用于大型设备的激光清洗装置及方法, 该激光清洗装置包括履带车底盘, 用于实现水平 方向上移动; 转动部件, 设置在履带车底盘上, 用 于实现水平方向上的旋转; 升降部件, 设置在转 动部件上, 起升降作用; 运动部件, 设置在升降部 件上; 清洗加工头, 设置在运动单元上; 激光部 件, 设置在清洗加工头内部, 用于产生激光; 远心 镜头定位组件, 设置在运动部件上, 用于定位; 以 及控制部件, 用于实现清洗加工头对大型设备的 清洗。 本发明可实现大型结构件的自动化清洗; 通过网格划分法对大型结构进行分割可简化自 动控制系统的复杂性。 权利要求书2页 说明书4页 附图。

3、4页 CN 111571000 A 2020.08.25 CN 111571000 A 1.一种用于大型设备的激光清洗装置, 包括: 履带车底盘, 用于实现水平方向上移动; 转动部件, 设置在履带车底盘上, 用于实现水平方向上的旋转; 升降部件, 设置在转动部件上, 起升降作用; 运动部件, 设置在升降部件上; 清洗加工头, 设置在运动单元上; 激光部件, 设置在清洗加工头内部, 用于产生激光; 远心镜头定位组件, 设置在运动部件上, 用于定位; 以及 控制部件, 用于实现清洗加工头对大型设备的清洗。 2.根据权利要求1所述的激光清洗装置, 其特征在于, 所述运动部件包括机械臂。 3.根据权利。

4、要求1所述的激光清洗装置, 其特征在于, 所述激光部件包括激光发生器和光纤。 4.根据权利要求1所述的激光清洗装置, 其特征在于, 所述激光清洗装置还包括用于提供动力的动力源电机。 5.根据权利要求1所述的激光清洗装置, 其特征在于, 所述运动部件设置在升降部件的上端面或下端面。 6.一种激光清洗方法, 包括: 将用于放置待清洗大型设备的空间场地进行网格划分, 形成空间场地网格, 并对空间 场地网格标号, 根据网格标号形成空间场地激光清洗装置的工作位置点; 将空间场地网格映射到大型设备, 根据网格将待清洗大型设备划分成若干子部件, 并 在每一个子部件上均标记一标准特征点; 激光清洗装置根据网格。

5、标号逐一运行到工作位置点根据清洗坐标对待清洗大型设备 进行清洗, 完成对待清洗大型设备的清洗。 7.根据权利要求6所述的方法, 其特征在于, 所述清洗步骤中激光清洗装置上的远心镜头定位组件对标准特征点进行拍照测量, 根 据测量结果完成激光清洗装置与待清洗子部件之间的空间位置坐标映射, 形成新的清洗坐 标后再进行清洗。 8.根据权利要求7所述的方法, 其特征在于, 所述标准特征点为一形状和尺寸均规则的可确定二维空间位置的图形, 标准特征点在 待清洗子部件上的位置为一已知位置; 其中, 所述标准特征点的形状包括矩形或菱形。 9.根据权利要求6所述的方法, 其特征在于, 所述激光清洗装置包括: 履带。

6、车底盘, 用于实现水平方向上移动; 转动部件, 设置在履带车底盘上, 用于实现水平方向上的旋转; 升降部件, 设置在转动部件上, 起升降作用; 运动部件, 设置在升降部件上; 清洗加工头, 设置在运动单元上; 权利要求书 1/2 页 2 CN 111571000 A 2 激光部件, 设置在清洗加工头内部, 用于产生激光; 远心镜头定位组件, 设置在运动部件上, 用于定位; 以及 控制部件, 用于实现清洗加工头对大型设备的清洗。 10.根据权利要求9所述的方法, 其特征在于, 所述运动部件包括机械臂; 所述激光部件包括激光发生器和光纤; 所述装置还包括用于提供动力的动力源电机; 所述运动部件设置。

7、在升降部件的上端面或下端面。 权利要求书 2/2 页 3 CN 111571000 A 3 用于大型设备的激光清洗装置及方法 技术领域 0001 本发明涉及设备清洗领域, 具体涉及一种用于大型设备的激光清洗装置及方法。 背景技术 0002 激光清洗是一种绿色、 精密的新型清洗技术, 相对于化学清洗及机械清洗, 其不需 要任何化学试剂、 无研磨、 无应力、 无耗材, 对基材损伤极小且无污染。 0003 激光可利用光纤柔性传输并将清洗加工头执行端安装到机器人手臂上, 实现自动 化精密、 定点清洗。 基于机械臂、 自动定位等技术并结合激光清洗技术进行大型装置的自动 化清洗是激光清洗目前主要应用方向,。

8、 尤其对于解决一些大型设备的自动化清洗, 如飞机 表面涂漆清洗工作, 可节约大量人力及时间, 且全程绿色无污染。 0004 现在的激光清洗需要人工牵引激光清洗系统转移到设备不同位置进行人力手持 清洗, 手动清洗精度及清洗位置随人力体力不断下降, 清洗效率随之下降, 费时费力, 效率 不高, 清洗质量更是不易保障。 发明内容 0005 有鉴于此, 本发明的主要目的之一在于提出一种用于大型设备的激光清洗装置及 方法, 以期至少部分地解决上述技术问题中的至少之一。 0006 为了实现上述目的, 作为本发明的一个方面, 提供了一种采用于大型设备的激光 清洗装置, 包括: 0007 履带车底盘, 用于实。

9、现水平方向上移动; 0008 转动部件, 设置在履带车底盘上, 用于实现水平方向上的旋转; 0009 升降部件, 设置在转动部件上, 起升降作用; 0010 运动部件, 设置在升降部件上; 0011 清洗加工头, 设置在运动单元上; 0012 激光部件, 设置在清洗加工头内部, 用于产生激光; 0013 远心镜头定位组件, 设置在运动部件上, 用于定位; 以及 0014 控制部件, 用于实现清洗加工头对大型设备的清洗。 0015 作为本发明的另一个方面, 还提供了一种激光清洗方法, 包括: 0016 将用于放置待清洗大型设备的空间场地进行网格划分, 形成空间场地网格, 并对 空间场地网格标号,。

10、 根据网格标号形成空间场地激光清洗装置的工作位置点; 0017 将空间场地网格映射到大型设备, 根据网格将待清洗大型设备划分成若干子部 件, 并在每一个子部件上均标记一标准特征点; 0018 激光清洗装置根据网格标号逐一运行到工作位置点根据清洗坐标对待清洗大型 设备进行清洗, 完成对待清洗大型设备的清洗。 0019 基于上述技术方案可知, 本发明的用于大型设备的激光清洗装置及方法相对于现 有技术至少具有以下优势之一: 说明书 1/4 页 4 CN 111571000 A 4 0020 1、 可实现大型结构件的自动化清洗; 0021 2、 通过网格划分法对大型结构进行分割可简化自动控制系统的复杂。

11、性。 附图说明 0022 图1为本发明实施例中自动化激光清洗装置结构示意图; 0023 图2为本发明实施例中自动化激光清洗装置其它安装方式结构示意图; 0024 图3为本发明实施例中自动化激光清洗过程中空间场地标定示意图; 0025 图4为本发明实施例中自动化激光清洗过程中飞机蒙皮表面分割方法示意图; 0026 图5为本发明实施例中飞机蒙皮自动化清洗过程示意图。 具体实施方式 0027 为使本发明的目的、 技术方案和优点更加清楚明白, 以下结合具体实施例, 并参照 附图, 对本发明作进一步的详细说明。 0028 本发明公开了一种用于大型设备的激光清洗装置, 包括: 0029 履带车底盘, 用于。

12、实现水平方向上移动; 0030 转动部件, 设置在履带车底盘上, 用于实现水平方向上的旋转; 0031 升降部件, 设置在转动部件上, 起升降作用; 0032 运动部件, 设置在升降部件上; 0033 清洗加工头, 设置在运动单元上; 0034 激光部件, 设置在清洗加工头内部, 用于产生激光; 0035 远心镜头定位组件, 设置在运动部件上, 用于定位; 以及 0036 控制部件, 用于实现清洗加工头对大型设备的清洗。 0037 在本发明的一些实施例中, 所述运动部件包括机械臂。 0038 在本发明的一些实施例中, 所述激光部件包括激光发生器和光纤。 0039 在本发明的一些实施例中, 所述。

13、激光清洗装置还包括用于提供动力的动力源电 机。 0040 在本发明的一些实施例中, 所述运动部件设置在升降部件的上端面或下端面。 0041 本发明还公开了一种激光清洗方法, 包括: 0042 将用于放置待清洗大型设备的空间场地进行网格划分, 形成空间场地网格, 并对 空间场地网格标号, 根据网格标号形成空间场地激光清洗装置的工作位置点; 0043 将空间场地网格映射到大型设备, 根据网格将待清洗大型设备划分成若干子部 件, 并在每一个子部件上均标记一标准特征点; 0044 激光清洗装置根据网格标号逐一运行到工作位置点根据清洗坐标对待清洗大型 设备进行清洗, 完成对待清洗大型设备的清洗。 004。

14、5 在本发明的一些实施例中, 所述清洗步骤中激光清洗装置上的远心镜头定位组件 对标准特征点进行拍照测量, 根据测量结果完成激光清洗装置与待清洗子部件之间的空间 位置坐标映射, 形成新的清洗坐标后再进行清洗。 0046 在本发明的一些实施例中, 所述标准特征点为一形状和尺寸均规则的可确定二维 空间位置的图形, 标准特征点在待清洗子部件上的位置为一已知位置; 说明书 2/4 页 5 CN 111571000 A 5 0047 在本发明的一些实施例中, 所述标准特征点的形状包括矩形或菱形。 0048 在本发明的一些实施例中, 所述激光清洗装置包括: 0049 履带车底盘, 用于实现水平方向上移动; 。

15、0050 转动部件, 设置在履带车底盘上, 用于实现水平方向上的旋转; 0051 升降部件, 设置在转动部件上, 起升降作用; 0052 运动部件, 设置在升降部件上; 0053 清洗加工头, 设置在运动单元上; 0054 激光部件, 设置在清洗加工头内部, 用于产生激光; 0055 远心镜头定位组件, 设置在运动部件上, 用于定位; 以及 0056 控制部件, 用于实现清洗加工头对大型设备的清洗。 0057 在本发明的一些实施例中, 所述运动部件包括机械臂; 0058 在本发明的一些实施例中, 所述激光部件包括激光发生器和光纤; 0059 在本发明的一些实施例中, 所述装置还包括用于提供动力。

16、的动力源电机; 0060 在本发明的一些实施例中, 所述运动部件设置在升降部件的上端面或下端面。 0061 以下通过具体实施例结合附图对本发明的技术方案做进一步阐述说明。 需要注意 的是, 下述的具体实施例仅是作为举例说明, 本发明的保护范围并不限于此。 0062 请参阅图1, 本发明提供一种自动化激光清洗装置运动执行系统(即用于大型设备 的激光清洗装置), 包括: 0063 激光发生器20, 光纤22, 清洗加工头21, 远心镜头定位组件23, 机械臂30, 升降部件 12, 动力源电机13, 转动部件16, 履带车底盘11. 0064 激光发生器20用于输出清洗用高能激光, 高能激光通过光。

17、纤22实现远距离柔性传 输, 光纤输出末端安装清洗加工头21用于将待清洗物质清除。 清洗加工头21安装在六轴机 械臂30上面, 这样机械臂30就可以带动清洗加工头21进行复杂结构件的表面清洗。 机械臂 安装在一可以Z方向上下运动的升降部件12上面, 升降部件安装在一可以围绕Z轴转动的转 动部件16上面, 转动部件又安装在一可以X, Y方向平面运动的履带车底盘11上, 这样就大幅 度提高了加工头21的工作范围。 0065 请参阅图2, 本发明提供一种自动化激光清洗装置运动执行系统可以通过改变六 轴机械臂30安装在升降部件12下端面的位置, 进一步提高清洗灵活程度, 消除不能清洗到 的清洗盲区。 。

18、0066 请参阅图3, 本发明清洗过程中, 需要先将用于放置大型装置的空间场地进行网格 划分和工作位置点31标定, 工作位置点31为自动化激光清洗装置运动执行系统在对大型装 置40进行清洗时的工作位置。 0067 请参阅图4, 本发明具体实施列选取飞机为待清洗的大型装置。 本发明清洗过程 中, 需要先将飞机进行网格划分, 将飞机表面分割成多个待清洗的子部件, 并且每个待清洗 的子部件表面标记一标准特征点30, 如圆形点。 0068 请参阅图5, 在采用自动化激光清洗装置运动执行系统进行飞机表面蒙皮清洗时, 将自动化激光清洗装置运动执行系统布置到工作位置点31上面, 这样自动化激光清洗装置 运动。

19、执行系统就可以清洗工作位置点31范围内的一个或多个子部件。 安装在自动化激光清 洗装置运动执行系统执行末端的清洗加工头与实际理想位置存在位置偏差, 即坐标100(图 说明书 3/4 页 6 CN 111571000 A 6 1中)和坐标200(图4中)之间的映射存在偏差, 因此本发明在每一个待清洗子部件表面均设 置一标准特征点30, 每清洗一待清洗子部件, 自动化激光清洗装置运动执行系统均会采用 远心镜头定位组件23对自动化激光清洗装置运动执行系统与待清洗子部件之间的空间位 置进行调整, 即会对坐标100和坐标200进行重新映射。 采用远心镜头定位组件23对自动化 激光清洗装置运动执行系统与待。

20、清洗子部件之间的空间位置进行调整可以随着进行, 当升 降部件12, 转动部件16, 履带车底盘11, 运动后均需要重新调整。 0069 在进行飞机表面蒙皮清洗时可以采用一台自动化激光清洗装置运动执行系统通 过运行升降部件12, 转动部件16, 履带车底盘11, 将自动化激光清洗装置运动执行系统分别 运行到不同工作位置点进行清洗, 也可以布置多台自动化激光清洗装置运动执行系统同步 进行飞机表面蒙皮清洗, 提高清洗效率。 0070 以上所述的具体实施例, 对本发明的目的、 技术方案和有益效果进行了进一步详 细说明, 应理解的是, 以上所述仅为本发明的具体实施例而已, 并不用于限制本发明, 凡在 本发明的精神和原则之内, 所做的任何修改、 等同替换、 改进等, 均应包含在本发明的保护 范围之内。 说明书 4/4 页 7 CN 111571000 A 7 图1 说明书附图 1/4 页 8 CN 111571000 A 8 图2 说明书附图 2/4 页 9 CN 111571000 A 9 图3 图4 说明书附图 3/4 页 10 CN 111571000 A 10 图5 说明书附图 4/4 页 11 CN 111571000 A 11 。

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