(19)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 202211115267.6 (22)申请日 2022.09.14 (71)申请人 江苏大学 地址 212013 江苏省镇江市京口区学府路 301号 申请人 江苏科技大学 (72)发明人 佟艳群　陆蒋毅　任旭东　袁爱华　 蒋滨　丁柳馨　索旭升　 (74)专利代理 机构 南京智造力知识产权代理有 限公司 32382 专利代理师 杜丹 (51)Int.Cl. B08B 7/00(2006.01) B08B 13/00(2006.01) (54)发明名称 一种复杂结构面的激光清洗方法及清洗装 置 (57)摘要 本发明公开了一种复杂结构面的激光清洗 方法及清洗装置， 方法包括工件表面预处理； 设 备调试， 确定清洗区域， 确定测量与清洗的起始 位置， 并匹配工作环境进行轮廓测量系统测量参 数设定； 清洗区域轮廓参数测绘； 设备清洗参数 设定； 工件清洗等步骤。 清洗装置， 包括运动载 体、 轮廓测量系统、 激光清洗系统、 控制器和操作 系统， 运动载体带动轮廓测量系统和激光清洗系 统同时沿工件表面逐行扫描。 有益效果： 本发明 能够准确测量工件轮廓数据， 并制定清洗路线， 根据测量数据的准确性， 完成精准清洗， 减少反 复清洗次数。 保证了清洗范围保持在激光器焦距 内， 在不损害工件基体的同时保证工件的全面清 洗作业， 具有提高其清洗精度与效率的效果。 权利要求书2页 说明书8页 附图3页 CN 115318762 A 2022.11.11 CN 115318762 A 1.一种复杂结构面的激光清洗方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 步骤一、 工件表面预处 理， 去除表面 易脱落物质； 步骤二、 设备调试， 确定清洗区域， 确定测量与清洗的起始位置， 并匹配工作环境进行 轮廓测量系统测量 参数设定； 步骤三、 清洗区域轮廓参数测绘， 通过轮廓测量系统对清洗区域内整体形貌参数进行 测量， 并存 入数据库； 步骤四、 设备清洗参数设定， 确定测量数据与路径的优化匹配， 规划最佳激光清洗路径 轨迹， 根据工件轮廓确定清洗 激光的参数； 步骤五、 工件清洗， 启动清洗设备， 根据设备参数协同控制清洗设备各系统单元对工件 进行清洗 。 2.根据权利要求1所述的复杂结构面的激光清洗方法， 其特征在于： 所述步骤二中完成 设备调试后， 确定需清洗区域， 以及测量与清洗的起始位置， 通过坐标系的方式进 行数据的 采集； 以线激光传感器发出的测量激光线长度为X轴， 测量激光线移动方向为Y轴， 工件表 面 的高度数据为Z轴， 初始位置则为设定坐标系的原点。 3.根据权利要求2所述的复杂结构面的激光清洗方法， 其特征在于： 所述步骤三中清洗 区域轮廓参数以测量激光线长度为X轴， 测量激光线移动方向为Y轴， 工件表面的高度数据 为Z轴， 轮廓测量数据存 储为(x， y， z)； X轴上从原点 开始各采集 点之间的间距d， Y轴单位时间内纵向采样点之间的间距为s； 初始位置存 储为(0， 0， h11)， 第n条轮廓线上的点 坐标为((n‑1)d， (n‑1)s， hnn)， 其中， h11为初始位置轮廓线测量点工件的高度， hnn为第n条轮廓线 最终测量点工件的高 度。 4.根据权利要求3所述的复杂结构面的激光清洗方法， 其特征在于： 所述轮廓测量系统 包括线激光传感器、 光电探测 器、 会聚透镜和成像透镜， 线激光传感器发出测量激光， 经过 会聚透镜垂直入射到工件表面， 经过漫反射后通过成像透镜进入光电探测器中， 当工件发 生移动， 表面入射 光线发生变化时， 光电探测器接收反射 光点移动后检测出轮廓数据； 测量轮廓时， 线激光传感器、 光电探测器和透镜的位置均为固定值， d1和d2分别为物距 和像距， α 为两条漫反射光路之间 的夹角， θ为入射光轴和成像光轴之间的夹角， 为成像物 镜光轴和光电探测器之间的夹角， h为光电探测器上的光点移动距离； 则所测得工件高度可 以表示为： 则数据库中存储的的位置坐标值为 形成三维 的轮廓曲线。 5.根据权利要求4所述的复杂结构面的激光清洗方法， 其特征在于， 所述测量数据与路 径的优化匹配方法为： 设置清洗 激光光束的起始点与轮廓测量系统的初始位置 重合； 设置清洗激光光束的单位时间横向移动间距与轮廓测量系统存储的单位时间测量间权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115318762 A 2距相同； 设置清洗激光光束的初始位置为(0， 0， Z11)， 则第n条轮廓线上清洗激光光束位置的点 坐标为((n‑1)d， (n‑1)s， znn)。 6.根据权利要求4所述的复杂结构面的激光清洗方法， 其特征在于， 所述根据工件轮廓 确定清洗 激光的参数的方法为： 设定清洗激光光束的焦深为D； 每条轮廓线的初始位置处清洗激光光束的聚焦点位于 清洗工件表面； 在第n条轮廓线上， 如 果|hnn‑hn1|<D/2， 式中hn1为第n条轮廓线起始测量点工件的高度， 则该轮廓线上清洗激 光光束所有的位置均设置为((n ‑1)d， (n‑1)s， Zn1)； 此时轮廓线上高度 满足焦深， 无需改变清洗 激光光束在Z轴上位置； 在第n条轮廓线上， 如 果|hnn‑hn1|>D/2， 式中hn1为第n条轮廓线起始测量点工件的高度， 轮廓线上高度大于焦深， 需改变清洗激光光束在Z轴上位置； 设N＝[(hnn‑hn1)/D/2](其中[] 为取整符号)， 则这条轮廓线上清洗 激光光束位置设置为( (n‑1)d， (n‑1)s， Zn1+N*D/2)； 清洗激光光束Z轴方向的数值 为： 7.根据权利要求1所述的复杂结构面的激光清洗方法， 其特征在于： 步骤一至五为完整 的测量与清洗过程； 首次清洗完成后， 根据所需清洗与测量的精度要求， 重复步骤三到步骤 五的步骤， 完成工件表面复杂结构的分步清洗 。 8.一种实现权利要求1所述的复杂结构面的激光清洗方法的清洗装置， 其特征在于： 包 括运动载体(1)、 轮廓测量系统(2)、 激光清洗系统(3)、 控制器(4)和操作系统(5)， 所述轮廓 测量系统(2)和激光清洗系统(3)分别安装在运动载体(1)上， 所述运动载体(1)带动轮廓测 量系统(2)和激光清洗系统(3)同时沿工件表面逐 行扫描； 轮廓测量系统(2)发出的测量激光线(6)与激光清洗系统(3)的指示 光(7)重合； 控制器(4)通过通信接口与运动载体(1)、 轮廓测量系统(2)和激光清洗系统(3)连接； 操作系统(5)与控制器(4)连接， 操作系统(5)通过控制器(4)获取测量数据同时设定清 洗参数。 9.根据权利要求8所述的复杂结构面的激光清洗方法的清洗装置， 其特征在于： 所述轮 廓测量系统(2)包括线激光传感器(8)、 光电探测器(9)、 会聚透镜(10)和成像透镜(11)， 线 激光传感器(8)发出测量激光， 经过会聚透镜(10)垂 直入射到工件表面， 经过 漫反射后通过 成像透镜(11)进入光电探测器(9)中， 当工件发生移动， 表面入射光线发生变化时， 光电探 测器(9)接收反射 光点移动后检测出轮廓数据。 10.根据权利要求8所述的复杂结构面的激光清洗方法的清洗装置， 其特征在于： 所述 轮廓测量系统(1)发出的测量激光线(6)波长为360到48 0纳米之间的蓝光； 所述激光清洗系 统(3)的指示光(7)波长为632纳米的红光； 所述激光清洗系统(3)发出的清洗激光波长为 1064纳米或5 32纳米。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115318762 A 3