[发明专利]可自适应加工表面的激光清洗与焊接装置及使用方法

说明书

本发明涉及一种可自适应加工表面的激光清洗与焊接装置及方法，该装置包括角度测量装置、激光清洗装置、清洗检测装置和激光焊接装置，角度测量装置、激光清洗装置、清洗检测装置和激光焊接装置依次设置在悬挂导轨上。本装置的使用方法步骤为首先角度测量和清洗工作，其次清洗检测工作，最后焊接工作。本发明通过改变激光头与待清洗表面间的角度，可适应平面、斜面和复杂形状表面的加工，能提高清洗和焊接的效率，同时获得高质量的焊缝。

技术领域

本发明涉及激光焊接系统，具体是一种可自适应加工表面的激光清洗与焊接装置及使用方法。

背景技术

随着大功率激光器的出现，激光焊接技术在汽车、船舶、航空航天、钢铁、电子机械、零件表面修复等技术生产领域得到了日益广泛的应用。国内外专家学者都对这一新型技术有着浓厚的兴趣，并孜孜不倦的研究着。与传统焊接相比激光焊接具有高精度、速度快、变形小、可焊接难熔材料等优点。而焊接前要去掉表面的油渍、金属氧化物及漆层，来提高表面对激光的吸收率，保证焊接时可以形成良好的焊缝质量，目前焊接前表面的处理主要采用的是传统清洗工艺，对污染物的清洗不够干净且不环保，焊接时得到的焊缝质量不佳。

激光清洗技术作为近年来迅速发展的一种高效、绿色清洗技术，其工作原理是利用高能激光束照射工件表面，使表面的污物发生瞬间蒸发、相爆炸、热膨胀剥离，高速有效地清除清洁对象表面附着物，从而达到洁净的工艺过程。与机械打磨清洗、高压水射流清洗、化学清洗、喷砂清洗等传统清洗工艺相比，具有精准度高、低损伤、非接触、零排放和无污染的优点。

激光清洗和激光焊接作为目前激光加工的主流技术，有着各自独特的优点，两者结合也是目前众多学者的研究重点。将激光清洗技术应用到焊接前表面预处理，探究激光清洗后的表面应用激光焊接技术能否得到高质量的焊缝，对现代工业生产有着重要的影响。但目前激光清洗与焊接装置的结合存在一定的技术壁垒，不能适应平面、斜面和复杂形状表面的加工，清洗和焊接的效率低，焊缝质量低。

发明内容

发明目的：

本发明提供了一种可自适应加工表面的激光清洗与焊接装置及使用方法，通过改变激光头与待清洗表面间的角度，可适应平面、斜面和复杂形状表面的加工，能提高清洗和焊接的效率，同时获得高质量的焊缝。

技术方案：

一种可自适应加工表面的激光清洗与焊接装置，该装置包括角度测量装置、激光清洗装置、清洗检测装置和激光焊接装置，角度测量装置、激光清洗装置、清洗检测装置和激光焊接装置依次设置在悬挂导轨上；

角度测量装置包括角度测量仪、角度数据分析系统和机器视觉识别设备，角度测量仪和机器视觉识别设备均与角度数据分析系统数据线连接，角度数据分析系统与激光清洗装置的清洗角度自动调节系统数据线连接；

激光清洗装置由清洗控制器、清洗角度自动调节系统和清洗激光头组成，清洗控制器和清洗激光头线缆连接；清洗激光头与清洗角度自动调节系统通过球形铰链连接；

清洗检测装置由高速摄像机和图像分析系统组成，高速摄像机通过传输数据线与图像分析系统连接；

激光焊接装置由焊接控制器，焊接角度自动调节系统和焊接激光头组成，焊接控制器与焊接激光头线缆连接，焊接激光头与焊接角度自动调节系统通过球形铰链连接，焊接角度自动调节系统与角度测量装置的角度数据分析系统数据线连接；

清洗激光头包括激光发生器和清洗光斑成型系统，激光发生器和清洗光斑成型系统连接，激光发生器与清洗控制器线缆连接。

焊接激光头包括激光发生器和焊接光斑成型系统，激光发生器和焊接光斑成型系统连接，激光发生器与焊接控制器线缆连接。

清洗光斑成型系统内设置有扫描振镜和聚焦透镜；焊接光斑成型系统内设有聚焦透镜。