飛機蒙皮除漆激光清洗系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種飛機蒙皮除漆激光清洗系統(tǒng)，技術(shù)方案包括激光器和激光掃描聚焦裝置，所述激光器經(jīng)激光束傳輸運動裝置與激光掃描聚焦裝置連接，所述激光束傳輸運動裝置由三個不同維度方向的導(dǎo)光筒組成，所述三個導(dǎo)光筒依次串聯(lián)，聯(lián)接的轉(zhuǎn)角處設(shè)有用于反射激光束的反射鏡，所述激光器為二氧化碳激光器。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單、能有效導(dǎo)光、工作效率高、可方便固定和靈活移動，滿足各種激光掃描軌跡、安裝檢修方便。
【專利說明】
飛機蒙皮除漆激光清洗系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及一種激光清洗系統(tǒng)，具體的說是一種飛機蒙皮除漆激光清洗系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]激光清洗技術(shù)是指采用高能激光束照射工件表面，使其表面的附著物或涂層等發(fā)生瞬間蒸發(fā)或剝離，從而達到潔凈化的工藝過程。
[0003]飛機在使用一段時間后就需要大修一次。在大修時，需要把表面涂層全部除掉，這不僅是為了大修后重新涂漆以得到一個嶄新的裝飾涂層，更是為了檢測發(fā)現(xiàn)鋁蒙皮或結(jié)構(gòu)件的缺陷和疲勞裂紋，從而避免飛機發(fā)生疲勞破壞事故。
[0004]目前飛機蒙皮除漆主要采用化學清洗的方法，用除漆劑來去除蒙皮表面的油漆，但是這種方式存在諸多弊端，脫漆劑不僅有毒而且會污染環(huán)境，脫漆劑對蒙皮的基材以及鋼制鉚釘?shù)炔考矔a(chǎn)生一定的損傷，同時除漆劑用量很大導(dǎo)致成本高昂，往往一架中型飛機除漆一次就需要數(shù)噸除漆劑，光除漆劑花費的成本就要大約10萬元。若采用激光除漆，則可以節(jié)省大量費用。使一臺2kW的二氧化碳激光器聚焦光斑為1mm2，光斑掃描速度為5m/s，則每小時可以去除油漆的面積為18m2，一架中型飛機的表面積約1000m2，則耗時大約56小時，二氧化碳激光器的電光效率約為10 %，則一架中型飛機的激光除漆耗電量為1120kWh，按照工業(yè)電價1.2元/kWh，則激光清洗的成本在1500元以內(nèi)。由此可見，在經(jīng)濟性方面，激光除漆具有很大的優(yōu)勢。
[0005]飛機蒙皮的基體材料為合金鋁，需要清洗的為基材表面的油漆，由于油漆類非金屬有機物對二氧化碳激光的吸收強烈，而基材合金鋁對二氧化碳激光吸收系數(shù)較小，故可以采用連續(xù)的二氧化碳激光器進行除漆清洗。
[0006]現(xiàn)有的激光清洗機多采用YAG激光器配合光纖傳輸系統(tǒng)，且功率較低。對于飛機蒙皮除漆作業(yè)來說，油漆這類有機物非金屬材料對YAG激光清洗機1.06um波長的激光能量吸收并不如二氧化碳激光10.6um波長的吸收那么強烈，激光能量利用率較低，清洗效率也就低。將二氧化碳激光用于飛機蒙皮除漆領(lǐng)域是未來的一個重要發(fā)展發(fā)向，但飛機機身龐大，進行激光清洗操作時，激光器和激光掃描聚焦裝置的移動和固定成為一個問題，另一方向由于沒有與二氧化碳激光10.6um波段對應(yīng)的高能傳輸光纖，激光束如何在激光掃描聚焦裝置聚焦移動過程中有效導(dǎo)光如是一個需要解決的技術(shù)問題，上述這些問題，使得激光清洗在飛機蒙皮除漆的應(yīng)用場合成為了短板。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本實用新型的目的是為了解決上述技術(shù)問題，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、能有效導(dǎo)光、工作效率高、可方便固定和靈活移動，滿足各種激光掃描軌跡、安裝檢修方便的飛機蒙皮除漆激光清洗系統(tǒng)。
[0008]技術(shù)方案包括激光器和激光掃描聚焦裝置，所述激光器經(jīng)激光束傳輸運動裝置與激光掃描聚焦裝置連接，所述激光束傳輸運動裝置由三個不同維度方向的導(dǎo)光筒組成，所述三個導(dǎo)光筒依次串聯(lián)，聯(lián)接的轉(zhuǎn)角處設(shè)有用于反射激光束的反射鏡，所述激光器為300w以上的二氧化碳激光器。
[0009]所述導(dǎo)光筒為可相對伸縮和旋轉(zhuǎn)的套筒結(jié)構(gòu)。
[0010]所述激光掃描聚焦裝置固定在機械手臂上。
[0011]所述的激光掃描聚焦裝置上還設(shè)有吹氣與吸塵裝置。
[0012]所述激光器固定在設(shè)備移動架上。
[0013]所述激光器為二氧化碳激光器。
[0014]所述設(shè)備移動架包括升降機構(gòu)和平移機構(gòu)。
[0015]為了解決【背景技術(shù)】中存在激光束的在運動中的傳輸問題，發(fā)明人使用了激光束傳輸運動裝置，采用了三個不同維度方向的導(dǎo)光筒結(jié)合反射鏡，使激光束在導(dǎo)光筒中傳輸，并經(jīng)反射鏡反射至另一維度方向上的光筒中，實現(xiàn)激光束在三維下移動時的傳輸問題。進一步的，所述導(dǎo)光筒為可相對伸縮和旋轉(zhuǎn)的套筒結(jié)構(gòu)，這樣將激光掃描聚焦裝置將激光束聚焦、掃描時，套筒結(jié)構(gòu)的導(dǎo)光筒可在不同維度方向上實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)和伸縮，滿足各種掃描軌跡的要求且不影響激光束的高效傳輸，非常的靈活方便，結(jié)構(gòu)又極為簡單可靠;利用機械手臂帶動激光掃描聚焦裝置，配合激光聚焦光斑的掃描軌跡與飛機蒙皮的表面形狀進行移動，對局部蒙皮表面進行自動除漆過程;吹氣和吸塵裝置可提供高速流動的氣體，控制激光束與油漆作用區(qū)域除漆時產(chǎn)生的火苗、保護聚焦鏡片，同時吸塵帶走產(chǎn)生的煙塵。
[0016]有益效果:
[0017]本實用新型結(jié)構(gòu)簡單、操作控制簡單、能有效導(dǎo)光、工作效率高、可方便固定和靈活移動，滿足各種激光掃描軌跡、安裝檢修方便，可采用大功率(300w以上)二氧化碳激光器、適用于交通工具的表面除漆或清洗，特別適用于飛機蒙皮除漆。
【附圖說明】
[0018]圖1為本實用新型結(jié)構(gòu)不意圖。
[0019]圖2為激光束傳輸運動裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]其中，1-激光器、2-激光束傳輸運動裝置、2.1-導(dǎo)光筒、2.2-套筒結(jié)構(gòu)、2.3-反射鏡、3-激光掃描聚焦裝置、4-設(shè)備移動架、5-吹氣與吸塵裝置、6-機械手臂。
【具體實施方式】
[0021 ]下面結(jié)合附圖對本實用新型作進一步解釋說明:
[0022]參見圖1，本實施案例由下幾個部分組成:激光器1、激光束傳輸運動裝置2、激光掃描聚焦裝置3、設(shè)備移動架4、吹氣與吸塵裝置5、機械手臂6構(gòu)成。其中，激光器I安裝在設(shè)備移動架4上，激光器I經(jīng)激光束傳輸運動裝置2與激光掃描聚焦裝置3連接，所述激光掃描聚焦裝置3安裝在機械手臂6上，且自帶有吹氣與吸塵裝置5。其中，本實施例中選用功率2kw的連續(xù)一.氧化碳激光器以提供穩(wěn)定的尚功率一.氧化碳激光。
[0023]所述激光器I為二氧化碳激光器。本實施例中選用功率2kw的連續(xù)二氧化碳激光器以提供穩(wěn)定的尚功率一.氧化碳激光。
[0024]參見圖2，所述激光束傳輸運動裝置2包括三個不同維度方向的導(dǎo)光筒2.1(優(yōu)選為不銹鋼材料制成)，所述三個導(dǎo)光筒2.1依次串聯(lián)，且聯(lián)接的轉(zhuǎn)角處設(shè)有用于反射激光束的反射鏡2.3，所述導(dǎo)光筒2.1為可相對伸縮和旋轉(zhuǎn)的套筒結(jié)構(gòu)2.2，如采用兩個大筒中間內(nèi)套一個小筒的結(jié)構(gòu)形式，在激光掃描聚焦裝置3運動時也能被帶動，在三個維度方向隨之靈活變換相應(yīng)的角度和長度，保證激光束的穩(wěn)定傳輸。
[0025]激光掃描聚焦裝置3可以參見現(xiàn)有的用于連續(xù)二氧化碳激光掃描和聚焦的常用結(jié)構(gòu)，本實施例中采用一個一維振鏡和一個聚焦場鏡配合使用，與普通的激光打標振鏡結(jié)構(gòu)無異，可將激光束掃描并聚焦以得到較高的功率密度，聚焦的激光光斑在待清洗表面(即飛機蒙皮漆面)按照設(shè)定的軌跡運動，快速的除去飛機蒙皮表面的油漆。
[0026]設(shè)備移動架4包括具有平移功能的移動機構(gòu)和升降功能的升降機構(gòu)，可以將整個激光清洗系統(tǒng)移動并升降至待清洗飛機合適的位置，能夠?qū)Υ笮惋w機上的蒙皮某一局部進行清洗，清洗完后方便的可移至下一局部。
[0027]吹氣與吸塵裝置5安裝在激光聚焦裝置3上，包括吹氣與吸塵兩個部分，吹氣部分可由空氣壓縮機提供高速流動的氣體，控制激光與油漆作用區(qū)域除漆時產(chǎn)生的火苗、保護聚焦鏡片，吸塵裝置帶走產(chǎn)生的煙塵，此為現(xiàn)有技術(shù)，不作詳述。
[0028]機械手臂6工業(yè)機器人6可帶動激光掃描聚焦裝置3移動，配合激光掃描聚焦裝置3按照激光聚焦光斑的掃描軌跡與飛機蒙皮的表面形狀進行動作，對局部的蒙皮表面進行自動清洗除漆，所述機械手臂6可以是本實施例中的小型機械手臂，底部設(shè)真空吸盤吸附在待清洗的飛機殼體表面，也可以是工作范圍很廣的大型機械手，固定于設(shè)備移動支架4上。
[0029]工作時，先操作設(shè)備移動架4移至飛機上待清洗的局部，然后升降至合適高度，再將機械手臂6固定在飛機清洗的局部的殼體上，然后開始清洗操作，激光器I射出的激光束經(jīng)不同維度方向的導(dǎo)光筒2.1傳輸至激光掃描聚焦裝置3上，在機械手臂6的帶動下，激光掃描聚焦裝置3按照激光聚焦光斑的掃描軌跡與飛機蒙皮的表面形狀進行動作，對局部的蒙皮表面進行自動清洗除漆。同時吹氣與吸塵裝置5同步噴出高速流動的氣體，控制激光與油漆作用區(qū)域除漆時產(chǎn)生的火苗、保護聚焦鏡片，并吸塵帶走產(chǎn)生的煙塵。機械手臂6可在三維方向移動，激光束傳輸運動裝置2的三個導(dǎo)光筒2.2和對應(yīng)的反射鏡2.3可保證在靈活移動的同時激光束的穩(wěn)定傳輸。
[0030]當某一局部除漆清洗完成之后，移動設(shè)備移動架4將整個激光清洗系統(tǒng)移動到待清洗下一局部位置，繼續(xù)下一個局部的除漆清洗作業(yè)。
【主權(quán)項】
1.一種飛機蒙皮除漆激光清洗系統(tǒng)，包括激光器和激光掃描聚焦裝置，其特征在于，所述激光器經(jīng)激光束傳輸運動裝置與激光掃描聚焦裝置連接，所述激光束傳輸運動裝置由三個不同維度方向的導(dǎo)光筒組成，所述三個導(dǎo)光筒依次串聯(lián)，聯(lián)接的轉(zhuǎn)角處設(shè)有用于反射激光束的反射鏡，所述激光器為300W以上的二氧化碳激光器。2.如權(quán)利要求1所述的飛機蒙皮除漆激光清洗系統(tǒng)，其特征在于，所述導(dǎo)光筒為可相對伸縮和旋轉(zhuǎn)的套筒結(jié)構(gòu)。3.如權(quán)利要求1或2所述的飛機蒙皮除漆激光清洗系統(tǒng)，其特征在于，所述激光掃描聚焦裝置固定在機械手臂上。4.如權(quán)利要求1或2所述的飛機蒙皮除漆激光清洗系統(tǒng)，其特征在于，所述的激光掃描聚焦裝置上還設(shè)有吹氣與吸塵裝置。5.如權(quán)利要求1或2所述的飛機蒙皮除漆激光清洗系統(tǒng)，其特征在于，所述激光器固定在設(shè)備移動架上。6.如權(quán)利要求5所述的飛機蒙皮除漆激光清洗系統(tǒng)，其特征在于，所述設(shè)備移動架包括升降機構(gòu)和平移機構(gòu)。
【文檔編號】B08B7/00GK205659939SQ201620509086
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年5月30日
【發(fā)明人】陳培鋒, 余曉暢, 張自豪, 鄧溯平
【申請人】武漢市杰都易光電科技有限公司