CN111940420B - 窗口渐进式的激光清洗方法 - Google Patents
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Abstract
一种窗口渐进式的激光清洗方法，包括S1、首个窗口清洗，以待清洗区域起始点为首个窗口的起始点，逐行遍历；S2、以首个窗口的第二行为起始，继续遍历S1中相同行数；S3、以行间距为间隔，逐渐递增起始位置，重复S1～S2步骤，直到首个窗口内遍历规定的清洗次数，至此首个窗口清洗完成；S4、以窗口宽度为间隔，逐渐递增起始位置，重复S1～S3步骤，完成扫描宽度范围内第一列所有窗口的清洗；S5、以窗口长度为间隔，逐渐递增起始位置，重复S1～S4步骤，完成扫描幅面范围内所有窗口的清洗。本发明能实现um级高精度清洗。在清洗装备不动的情况下，可自动完成扫描幅面内区域的清洗。
Description
技术领域
本发明涉及激光清洗的方法，特别是一种窗口渐进式的激光清洗方法。
背景技术
激光清洗是利用高能量的激光束照射到物体的表面,使其表面需清洗层如锈斑、涂漆层或污渍层发生瞬间剥离或汽化,从而达到清洗目的的一种新型清洗技术。激光清洗具有无研磨、非接触、无热效应和适用于各种材质的物体等清洗特点，被认为是最可靠、最有效的清洗办法。传统清洗方法如高压水柱清洗法、机械清洗法、化学清洗法、超声波清洗法等，成本高，操作不便，而且会造成环境污染。
激光清洗不同材料的污染物时，实现去除的机制是不同的，包括气化烧蚀机制、等离子体冲击效应和表面瞬态热弹性膨胀等。不论哪种机制，都需要在短时间内快速升温，所以清洗过程中，既要保持温度，又不能使温度过高。前者是为了达到清洗目的，后者是了避免损伤基底。
传统手持式清洗方法，存在区域停留时间过长或过短的情况，另外，不同清洗对象清洗的次数不同，这些都必然会造成温度过低或者过高，进而导致清洗不均匀，清洗效率低，甚至损伤基底等问题。同时，传统手持式清洗方法由于清洗设备抖动问题也必然无法满足高精度需求。针对这些问题，目前的解决方法有清洗辅助支架和二维图案清洗方法。前者只能在单次清洗时提高一定清洗效率，多次清洗仍然全程都需要清洗设备的移动，效率和效果不能保证；后者，二维清洗图案虽然能够保证不损伤基底，但是不能实现光斑遍历，不能保证衔接性，仍然不能实现均匀清洗。
中国公告号为CN 103090969B的专利说明书公开了“一种激光清洗阈值的测试方法”，具体的，该专利公开了通过多组实验把检测到的等离子体特征谱线的强度转换为电压信号，并带入BiDoseResp函数，从而计算激光清洗能量阈值的方法。由于待清除的附着物种类很多，如锈迹、油漆、污渍等，表面情况比较复杂，这种测试阈值能量的方法，无法适应复杂的清洗环境，并且不便与自动化控制相结合。
因此，有必要提供一种清洗效率高、清洗结果均匀，且可适应不同清洗环境的清洗方法。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提出一种窗口渐进式的激光清洗方法，该方法采用窗口渐进式清洗轨迹，可根据不同清洗环境用设置相应的参数，实现扫描幅面内的自动反复多次清洗；另外，该方法既能保证遍历性和衔接性，也可有效控制温度，不会使温度过低影响清洗效率，也不会使温度过高损伤基底。该方法可以有效提高清洗效率；实现均匀、高精度清洗；同时避免损伤基底；结合自动化控制***，可降低控制成本。
本发明的技术解决方案如下：
一种窗口渐进式的激光清洗方法，其特点在于，包括下列步骤：
S1、首个窗口清洗，以待清洗区域起始点为首个窗口的起始点，逐行遍历；
S2、以首个窗口的第二行为起始，继续遍历S1中相同行数；
S3、以行间距为间隔，逐渐递增起始位置，重复S1～S2步骤，直到首个窗口内遍历规定的清洗次数，至此首个窗口清洗完成；
S4、以窗口宽度为间隔，逐渐递增起始位置，重复S1～S3步骤，完成扫描宽度范围内第一列所有窗口的清洗；
S5、以窗口长度为间隔，逐渐递增起始位置，重复S1～S4步骤，完成扫描幅面范围内所有窗口的清洗。
所述步骤S1中，窗口为长方形，其长度、宽度和行间距可设置，窗口内行数由窗口宽度和行间距决定。
所述步骤S2中，采用逐行递增方式清洗；
所述步骤S3中，清洗次数可配置。
所述步骤S4中，窗口行个数由扫描宽度和窗口宽度决定。
所述步骤S5中，窗口列个数由扫描长度和窗口长度决定。
与传统清洗方法相比，本发明的优点如下：
1、传统手持式清洗是全程依靠清洗设备运动实现激光轨迹的单次运动和反复运动，本发明通过参数配置，可实现扫描幅面内的自动反复多次清洗，避免人为不断移动，有效提高清洗效率。
2、传统手持式清洗存在清洗设备抖动的影响，这样会导致清洗不均匀，甚至会在基底上产生不规则的清洗痕迹。本发明采用渐进式轨迹运动的模式，每一个窗口的起始位置逐渐递增，窗口内既包含已清洗位置，又包含新清洗位置，清洗区域有较好的衔接性，达到均匀清洗的效果。
3、传统清洗方法，会出现某处停留时间过长导致基底损伤的情况。本发明采用渐进式轨迹运动模式，给清洗过的区域一定散热时间，窗口内遍历后再一次清洗，避免同一行反复清洗，有效控制温度，保证清洗效果的同时避免损伤基底。
4、传统清洗方法，无法满足高精度清洗需求。本发明清洗行间隔可设置，另外扫描幅面内清洗设备不需移动，可实现自动多次遍历，进而可实现um级高精度清洗。
5、传统清洗装置结合自动化***，要求自动机械装置实时移动变换位置，本发明在扫描幅面内，无需实时移动自动机械装置，有效节省控制成本。
总之，本发明提出的窗口渐进式清洗轨迹，该方法实现扫描幅面内的自动多次清洗，可有效提高清洗效率；由于扫描幅面内无需移动清洗设备，可进一步提高清洗精度，降低自动化控制成本；同时轨迹良好的衔接性，使清洗结果更加均匀；轨迹的渐进式遍历性，可有效控制温度，保护基底。综上，该方法可以有效提高清洗效率；实现均匀、高精度清洗；避免损伤基底；有效节约自动化控制成本。该方法可广泛用于激光清洗中。
附图说明
图1是本发明清洗步骤流程图
图2是本发明窗口内行遍历示意图
图3是本发明窗口遍历示意图
图4是本发明除锈前后对比图
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明。但不应以此限制本发明的保护范围。
本实施例激光清洗装置为激光打标机，采用1064nm光纤激光器，功率设置为50W，清洗速度为4000mm/s，清洗对象为钢板表面的锈迹，具体步骤如下：
1)首个窗口清洗：本发明中行间距选择20um，窗口长度和宽度分别为20mm和2mm，则行数＝窗口宽度/行间距，为100行。完成第1行到100行的清洗，以弓字形完成，如图2所示。本实施例优选20um行间距，可以保证污染层全部清洗掉，没有残留，可根据实际需求选择行间距的大小；
2)以20um为起点，继续完成100行的逐行清洗；
3)本实施例中，清洗次数设置为3次。以行间距为间隔，逐渐递增起始位置，直至首个窗口内遍历3次，到此首个窗口清洗完成；
4)本例中扫描幅面为100mm X 100mm。重复以上3个步骤，开始后续行窗口的清洗，直至完成100mm宽度内第一列所有窗口的清洗，窗口行个数＝扫描宽度/窗口宽度，为50个；
5)开始后续列窗口的清洗，重复以上4个步骤，直至完成扫描幅面内所有窗口的清洗，如图3，其中窗口列个数＝扫描长度/窗口长度，为5个；
图4为清洗前后局部经显微镜放大150倍后对比结果，其中清洗后的行间距约为20um，可看到，清洗后锈迹完全清除，且清晰结果较均匀，没有损伤基底。本发明能实现um级高精度清洗。在清洗装备不动的情况下，可自动完成扫描幅面内区域的清洗。
综上所述，本发明提供的窗口渐进式清洗方法可以有效提高清洗效率；实现均匀、高精度清洗；避免损伤基底；同时可节约自动化控制成本。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不能以此限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种窗口渐进式的激光清洗方法，其特征在于，包括下列步骤：
S1、首个窗口清洗，以待清洗区域起始点为首个窗口的起始点，逐行遍历；
S2、以首个窗口的第二行为起始，继续遍历S1中相同行数；
S3、以行间距为间隔，逐渐递增行起始位置，继续遍历S1中相同行数，直到首个窗口内遍历规定的清洗次数，至此首个窗口清洗完成；
S4、以窗口宽度为间隔，逐渐递增起始位置，重复S1~S3步骤，完成扫描宽度范围内第一列所有窗口的清洗；
S5、以窗口长度为间隔，逐渐递增起始位置，重复S1~S4步骤，完成扫描幅面范围内所有窗口的清洗。
2.根据权利要求1所述的窗口渐进式的激光清洗方法，其特征在于，所述步骤S1中，窗口为长方形，其长度、宽度和行间距可设置，窗口内行数由窗口宽度和行间距决定。
3.根据权利要求1所述的窗口渐进式的激光清洗方法，其特征在于，所述步骤S2中，采用逐行递增方式清洗；
4.根据权利要求1所述的窗口渐进式的激光清洗方法，其特征在于，所述步骤S3中，清洗次数可配置。
5.根据权利要求1所述的窗口渐进式的激光清洗方法，其特征在于，所述步骤S4中，窗口行个数由扫描宽度和窗口宽度决定。
6.根据权利要求1所述的窗口渐进式的激光清洗方法，其特征在于，所述步骤S5中，窗口列个数由扫描长度和窗口长度决定。
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