飛機蒙皮除漆激光清洗系統的制作方法
【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，技術方案包括激光器和激光掃描聚焦裝置，所述激光器經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光筒組成，所述三個導光筒依次串聯，聯接的轉角處設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。本實用新型結構簡單、能有效導光、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
技術領域
[0001]本實用新型涉及一種激光清洗系統，具體的說是一種飛機蒙皮除漆激光清洗系統。
【背景技術】
[0002]激光清洗技術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生瞬間蒸發或剝離，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，更是為了檢測發現鋁蒙皮或結構件的缺陷和疲勞裂紋，從而避免飛機發生疲勞破壞事故。
[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境，脫漆劑對蒙皮的基材以及鋼制鉚釘等部件也會產生一定的損傷，同時除漆劑用量很大導致成本高昂，往往一架中型飛機除漆一次就需要數噸除漆劑，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，按照工業電價1.2元/kWh，則激光清洗的成本在1500元以內。由此可見，在經濟性方面，激光除漆具有很大的優勢。
[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較小，故可以采用連續的二氧化碳激光器進行除漆清洗。
[0006]現有的激光清洗機多采用YAG激光器配合光纖傳輸系統，且功率較低。對于飛機蒙皮除漆作業來說，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域是未來的一個重要發展發向，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光如是一個需要解決的技術問題，上述這些問題，使得激光清洗在飛機蒙皮除漆的應用場合成為了短板。
【發明內容】
[0007]本實用新型的目的是為了解決上述技術問題，提供一種結構簡單、能有效導光、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。
[0008]技術方案包括激光器和激光掃描聚焦裝置，所述激光器經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光筒組成，所述三個導光筒依次串聯，聯接的轉角處設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]所述導光筒為可相對伸縮和旋轉的套筒結構。
[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有吹氣與吸塵裝置。
[0012]所述激光器固定在設備移動架上。
[0013]所述激光器為二氧化碳激光器。
[0014]所述設備移動架包括升降機構和平移機構。
[0015]為了解決【背景技術】中存在激光束的在運動中的傳輸問題，發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光筒結合反射鏡，使激光束在導光筒中傳輸，并經反射鏡反射至另一維度方向上的光筒中，實現激光束在三維下移動時的傳輸問題。進一步的，所述導光筒為可相對伸縮和旋轉的套筒結構，這樣將激光掃描聚焦裝置將激光束聚焦、掃描時，套筒結構的導光筒可在不同維度方向上實現旋轉和伸縮，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，結構又極為簡單可靠;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域除漆時產生的火苗、保護聚焦鏡片，同時吸塵帶走產生的煙塵。
[0016]有益效果:
[0017]本實用新型結構簡單、操作控制簡單、能有效導光、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為本實用新型結構不意圖。
[0019]圖2為激光束傳輸運動裝置的結構示意圖。
[0020]其中，1-激光器、2-激光束傳輸運動裝置、2.1-導光筒、2.2-套筒結構、2.3-反射鏡、3-激光掃描聚焦裝置、4-設備移動架、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、設備移動架4、吹氣與吸塵裝置5、機械手臂6構成。其中，激光器I安裝在設備移動架4上，激光器I經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的連續一.氧化碳激光器以提供穩定的尚功率一.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的連續二氧化碳激光器以提供穩定的尚功率一.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光筒2.1(優選為不銹鋼材料制成)，所述三個導光筒2.1依次串聯，且聯接的轉角處設有用于反射激光束的反射鏡2.3，所述導光筒2.1為可相對伸縮和旋轉的套筒結構2.2，如采用兩個大筒中間內套一個小筒的結構形式，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的角度和長度，保證激光束的穩定傳輸。
[0025]激光掃描聚焦裝置3可以參見現有的用于連續二氧化碳激光掃描和聚焦的常用結構，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構無異，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)按照設定的軌跡運動，快速的除去飛機蒙皮表面的油漆。
[0026]設備移動架4包括具有平移功能的移動機構和升降功能的升降機構，可以將整個激光清洗系統移動并升降至待清洗飛機合適的位置，能夠對大型飛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域除漆時產生的火苗、保護聚焦鏡片，吸塵裝置帶走產生的煙塵，此為現有技術，不作詳述。
[0028]機械手臂6工業機器人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，固定于設備移動支架4上。
[0029]工作時，先操作設備移動架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射出的激光束經不同維度方向的導光筒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域除漆時產生的火苗、保護聚焦鏡片，并吸塵帶走產生的煙塵。機械手臂6可在三維方向移動，激光束傳輸運動裝置2的三個導光筒2.2和對應的反射鏡2.3可保證在靈活移動的同時激光束的穩定傳輸。
[0030]當某一局部除漆清洗完成之后，移動設備移動架4將整個激光清洗系統移動到待清洗下一局部位置，繼續下一個局部的除漆清洗作業。
【主權項】
1.一種飛機蒙皮除漆激光清洗系統，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光筒組成，所述三個導光筒依次串聯，聯接的轉角處設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.如權利要求1所述的飛機蒙皮除漆激光清洗系統，其特征在于，所述導光筒為可相對伸縮和旋轉的套筒結構。3.如權利要求1或2所述的飛機蒙皮除漆激光清洗系統，其特征在于，所述激光掃描聚焦裝置固定在機械手臂上。4.如權利要求1或2所述的飛機蒙皮除漆激光清洗系統，其特征在于，所述的激光掃描聚焦裝置上還設有吹氣與吸塵裝置。5.如權利要求1或2所述的飛機蒙皮除漆激光清洗系統，其特征在于，所述激光器固定在設備移動架上。6.如權利要求5所述的飛機蒙皮除漆激光清洗系統，其特征在于，所述設備移動架包括升降機構和平移機構。
【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