用于镀膜盘的激光清洗装置及控制方法

技术领域

本发明涉及一种用于镀膜盘的激光清洗装置及控制方法，适用于镀膜加工技术领域。

背景技术

镀膜盘是镀膜设备中的一种常用配件，通常是用于承载所需镀膜的产品，以确保产品表面的镀膜层均匀且全面。然而，由于镀膜盘在镀膜过程中直接暴露在镀膜环境下，其自身表面也会附着有膜层，因此每次进行镀膜加工后都需要对其中的镀膜盘进行清理，以便于再次利用。

现有对于镀膜盘的清理方法通常是采用人工喷砂，由清理人员操作喷砂设备，将镀膜盘表面附着的膜层去除。但是喷砂处理一方面需要人工操作，不仅提高了人工成本，喷砂过程中激起的灰尘和膜层粉尘很容易被操作人员吸入，进而对人员身体造成伤害；另一方面，喷砂处理会对镀膜盘本身造成不小的磨损，大大降低了镀膜盘的使用寿命，并且如果操作不当或者喷砂参数设置有误，很容易会对镀膜盘本身造成损伤，会大大增加耗材成本；并且，目前喷砂设备的功率大多高达8000W，能耗很高，同时需要采用大量沙粒作为耗材，使用成本非常高昂。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的缺陷，本发明提出了一种用于镀膜盘的激光清洗装置及控制方法。

一方面，本发明提供了一种用于镀膜盘的激光清洗装置，包括箱体、设置于箱体内并用于装载镀膜盘的装载机构、设置于装载机构后方并用于清洗镀膜盘的清洗机构、用于控制激光清洗装置运行的控制装置。

装载机构包括沿前后方向设置且端部具有用于卡接镀膜盘的卡接结构的卡接转轴、用于驱动卡接转轴旋转的第一驱动器。具体的，第一驱动器可设置为伺服电机，卡接结构可设置为套环，先将套环嵌设于镀膜盘中心的安装孔中，再通过将套环卡接于卡接转轴上，实现镀膜盘与卡接转轴之间的卡接，便于第一驱动器驱动镀膜盘转动。进一步地，卡接转轴上可设置台阶结构，便于限制卡接结构套设于卡接转轴上的位置。

清洗机构包括沿左右方向设置的第一滑轨、至少一个滑动连接于第一滑轨上的清洗组件、数量与清洗组件相同且一一对应地驱动清洗组件左右滑动的第二驱动器，每个清洗组件均包括与第一滑轨相滑动连接且沿前后方向设置的第二滑轨、滑动连接于第二滑轨上的第一滑座、通过沿上下设置的第二转轴与第一滑座相转动连接的激光发生器、用于驱动第一滑座前后滑动的第三驱动器、用于驱动激光发生器转动的第四驱动器，激光发生器的发射端与卡接转轴的轴心线位于同一水平面上。通过激光清洗代替传统的喷砂清洗，不仅避免了清洗过程对镀膜盘造成磨损或破坏，大大提高了镀膜盘的使用寿命，降低了耗材成本，并且激光发生器的功率大大低于传统喷砂设备，也无需采用沙粒耗材，大大减少了使用成本。同时，将镀膜盘安装在卡接转轴上后，通过第二驱动器、第三驱动器及第四驱动器控制激光发生器在左右、前后方向的位置以及照射方向，再通过第一驱动器驱动镀膜盘旋转，使得激光发生器发射的激光可以由镀膜盘的边缘向中心，或者由中心向边缘一环一环地进行自动清洗，无需人员手动操作，降低了人工成本；并且，激光清洗产生的粉尘较少，且整个清洗过程都在箱体中进行，避免了粉尘对人员造成伤害。

控制装置包括主控制器、用于监测激光发生器的发射端在左右方向上的位置以及在前后方向上的位置的位置传感器，便于通过控制装置控制清洗机构，实现对镀膜盘的自动清洗。

进一步地，卡接转轴设置为气胀轴，装载机构还包括分别连接卡接转轴和供气设备并用于为卡接转轴输送气源的进气管。通过供气设备为气胀轴供气，使得气胀轴可以通过膨胀而将套设其上的镀膜盘卡紧，便于在清洗过程中带动镀膜盘转动。

进一步地，箱体内沿竖直方向设置有隔板，隔板将箱体内部分隔成位于前侧的用于容纳镀膜盘的清洗舱及位于后侧的控制舱，卡接转轴设置于清洗舱内，清洗机构设置于控制舱内。通过隔板将清洗区域与机械控制区域分隔开，一方面可以防止清洗区域产生的粉尘散落在机械结构上，从而对机构的运行产生不良影响；另一方面便于在隔板上安装装载结构，使得镀膜盘可以顺利固定。

更进一步地，隔板中部沿左右方向开设有供激光发生器射出的激光穿过的开口，便于清洗机构清洗装载于清洗舱内的镀膜盘。

更进一步地，装载机构还包括至少两个设置于隔板上并用于抵紧镀膜盘边缘的定位组件，每个定位组件均包括沿前后方向滑动连接于隔板前面的第二滑座、绕沿垂直于卡接转轴轴心线的方向设置的第三转轴转动设置于第二滑座上并用于与镀膜盘边缘相抵接的抵接辊、设置于隔板上并用于驱动第二滑座前后滑动的第五驱动器。通过第五驱动器驱动定位组件前后滑动，以便于配合卡接转轴固定镀膜盘，转动设置的抵接辊可以确保抵紧镀膜盘的同时避免妨碍镀膜盘转动。

更进一步地，抵接辊的材质为橡胶辊，避免对镀膜盘边缘造成损伤。

更进一步地，定位组件还包括沿平行于第三转轴的方向设置于第二滑座上的第三滑轨、与第三滑轨相滑动连接的第三滑座，抵接辊转动连接于第三滑座上。具体的，定位组件还包括限制第三滑座滑动的限位件，通过第三滑座带动抵接辊沿第三滑轨滑动，便于根据镀膜盘的大小调整抵接辊的位置，使清洗装置可以适用于不同型号规格的镀膜盘，提高实用性。

更进一步地，清洗组件还包括一端套设于激光发生器的发射端的吸尘筒、设置于吸尘筒的外壁且一端连通吸尘筒内腔的吸气管，吸尘筒的另一端穿过开口并延伸至清洗舱内，吸气管的另一端与吸尘设备相连通。通过吸尘筒配合吸尘设备，可以将清洗过程中产生的粉尘及时吸除，进一步减少清洗产生的粉尘，不仅避免粉尘堆积对清洗装置造成不良影响，也进一步降低对人员的伤害。

更进一步地，清洗舱的前面设置有舱门，便于人员安装或取出镀膜盘。

另一方面，本发明提供了一种用于上述激光清洗装置的控制方法，包括：

S1、将镀膜盘套设并卡接在卡接转轴上，并令镀膜盘中轴线与卡接转轴轴心线重合，然后在主控制器中输入清洗参数，清洗参数包括镀膜盘的弧长a、镀膜盘的弦长b、镀膜盘的弧度R、激光发生器照射于镀膜盘表面的光圈直径d、激光发生器的照射距离e、预设清洗线速度g。具体的，光圈直径d、照射距离e以及清洗线速度g可以根据激光发生器的型号、功率、清洗工艺的需求进行设定，以确保达到最佳清洗效果。

S2、主控制器分别控制第二驱动器、第三驱动器及第四驱动器驱动激光发生器到达初始位置，初始位置为激光发生器的照射方向与经过镀膜盘左右两端中任一端边缘的半径相重合的位置。将激光发生器预先移动至初始位置，便于主控制器计算其清洗过程中的移动路径，确保可以将镀膜盘表面完全清洗干净。

S3、主控制器通过位置传感器读取初始位置下激光发生器与镀膜盘中轴线之间的垂直距离c，以及初始位置下激光发生器与镀膜盘的垂直于其中轴线的切线之间的垂直距离f。

S4、主控制器计算并生成控制指令，控制指令包括标定清洗段数n=（a/d）/2、每个清洗段中激光发生器沿第一滑轨移动的距离x=c/（n-1）、每个清洗段中激光发生器沿第二滑轨移动的距离y=（f-e）/（n-1）、每个清洗段中激光发生器绕第二转轴转动的角度r=R/2/（n-1）；其中，当n为小数时则向上取整。根据激光照射出的光圈直径以及镀膜盘的弧长，将清洗过程划分为n个清洗段，确保清洗区域可以覆盖整个镀膜盘，再通过控制激光发生器的移动长度与转动角度，使得在每个清洗段中，激光发生器照射于镀膜盘上的光圈大小大体一致，保证清洗效果。

S5、主控制器打开激光发生器进行清洗，并记录当前清洗段数m，同时，主控制器控制第一驱动器驱动卡接转轴，并带动镀膜盘以角速度w=360°/{Π（b-（m-1）x）/g}旋转。通过将线速度g与角速度w进行换算，确保激光发生器当前清洗位置的线速度一致，进而保证清洗效果。

S6、卡接转轴转动一圈后，主控制器将当前清洗段数m与标定清洗段数n进行对比：若m＜n，则执行步骤S7，并记录当前清洗段数m+1，反之则结束清洗。

S7、主控制器控制第二驱动器驱动激光发生器朝镀膜盘中轴线的方向移动距离x，并控制第三驱动器驱动激光发生器朝前方移动距离y，同时控制第四驱动器驱动激光发生器朝镀膜盘中轴线的方向转动角度r，然后主控制器控制第一驱动器驱动卡接转轴，并带动镀膜盘以角速度w=360°/{Π（b-（m-1）x）/g}旋转，然后执行步骤S6。

通过上述控制方法，实现对镀膜盘的自动激光清洗，不仅降低了清洗成本，也提高了清洗效率，同时也保证了激光清洗的效果及全面性，进而提高了企业效益。

由于上述技术方案运用，本发明相较现有技术具有以下优点：

本发明的用于镀膜盘的激光清洗装置及控制方法，采用激光清洗取代传统的喷砂清洗，不仅避免了清洗过程对镀膜盘造成磨损或破坏，大大提高了镀膜盘的使用寿命，降低了耗材成本，并且激光发生器的功率大大低于传统喷砂设备，也无需采用沙粒耗材，大大减少了使用成本；并且通过控制装置控制清洗机构及装载机构，根据控制方法实现对镀膜盘的自动清洗，大大降低了人工成本，也提高了清洗效率，避免了清洗工序对人员的伤害。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的组件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是本发明一个实施例的结构示意图；

图2是图1所示实施例的内部结构示意图1；

图3是图1所示实施例的内部结构示意图2；

图4是图2所示实施例中A区域的结构放大图；

附图标记说明如下：

1、箱体；11、隔板；111、开口；12、清洗舱；121、舱门；13、控制舱；2、装载机构；21、卡接转轴；22、第一驱动器；23、定位组件；231、第二滑座；232、抵接辊；233、第五驱动器；234、第三滑轨；235、第三滑座；3、清洗机构；31、第一滑轨；32、清洗组件；321、第二滑轨；322、第一滑座；323、激光发生器；324、第三驱动器；325、第四驱动器；326、吸尘筒；327、吸气管；33、第二驱动器；41、主控制器；42、位置传感器。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，有关方向描述的术语“前”、“后”、“左”、“右”是按照镀膜盘正常安装时，被清洗面的朝向来定义的，具体的，镀膜盘正常安装时，被清洗面朝向的一侧为“后”，反之则为“前”，当人面朝前方时，人的左手边为“左”，反之则为“右”。术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”、“第五”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

参考附图1-4，一方面，本实施例中提供了一种用于镀膜盘的激光清洗装置，包括箱体1、设置于箱体1内并用于装载镀膜盘的装载机构2、设置于装载机构2后方并用于清洗镀膜盘的清洗机构3、用于控制激光清洗装置运行的控制装置（附图中未标示）。

装载机构2包括沿前后方向设置且端部具有用于卡接镀膜盘的卡接结构（附图中未示出）的卡接转轴21、用于驱动卡接转轴21旋转的第一驱动器22；具体的，第一驱动器22可设置为伺服电机，卡接结构可设置为套环，先将套环嵌设于镀膜盘中心的安装孔中，再通过将套环卡接于卡接转轴21上，实现镀膜盘与卡接转轴21之间的卡接，便于第一驱动器22驱动镀膜盘转动。进一步地，卡接转轴21上可设置台阶结构，便于限制卡接结构套设于卡接转轴21上的位置。

清洗机构3包括沿左右方向设置的第一滑轨31、至少一个滑动连接于第一滑轨31上的清洗组件32、数量与清洗组件32相同且一一对应地驱动清洗组件32左右滑动的第二驱动器33，每个清洗组件32均包括与第一滑轨31相滑动连接且沿前后方向设置的第二滑轨321、滑动连接于第二滑轨321上的第一滑座322、通过沿上下设置的第二转轴与第一滑座322相转动连接的激光发生器323、用于驱动第一滑座322前后滑动的第三驱动器324、用于驱动激光发生器323转动的第四驱动器325，激光发生器323的发射端与卡接转轴21的轴心线位于同一水平面上；通过激光清洗代替传统的喷砂清洗，不仅避免了清洗过程对镀膜盘造成磨损或破坏，大大提高了镀膜盘的使用寿命，降低了耗材成本，并且激光发生器323的功率大大低于传统喷砂设备，也无需采用沙粒耗材，大大减少了使用成本。同时，将镀膜盘安装在卡接转轴21上后，通过第二驱动器33、第三驱动器324及第四驱动器325控制激光发生器323在左右、前后方向的位置以及照射方向，再通过第一驱动器22驱动镀膜盘旋转，使得激光发生器323发射的激光可以由镀膜盘的边缘向中心，或者由中心向边缘一环一环地进行自动清洗，无需人员手动操作，降低了人工成本；并且，激光清洗产生的粉尘较少，且整个清洗过程都在箱体中进行，避免了粉尘对人员造成伤害。

控制装置包括主控制器41、用于监测激光发生器323的发射端在左右方向上的位置以及在前后方向上的位置的位置传感器42，便于通过控制装置控制清洗机构3，实现对镀膜盘的自动清洗。

在一种更为优选的实施方案中，卡接转轴21设置为气胀轴，装载机构2还包括分别连接卡接转轴21和供气设备并用于为卡接转轴21输送气源的进气管（附图中未示出）。

在一种更为优选的实施方案中，箱体1内沿竖直方向设置有隔板11，隔板11将箱体1内部分隔成位于前侧的用于容纳镀膜盘的清洗舱12及位于后侧的控制舱13，卡接转轴21设置于清洗舱12内，清洗机构3设置于控制舱13内，通过隔板11将清洗区域与机械控制区域分隔开，一方面可以防止清洗区域产生的粉尘散落在机械结构上，从而对机构的运行产生不良影响；另一方面便于在隔板11上安装装载结构，使得镀膜盘可以顺利固定。

在一种更为优选的实施方案中，隔板11中部沿左右方向开设有供激光发生器323射出的激光穿过的开口111，便于清洗机构3清洗装载于清洗舱12内的镀膜盘。

在一种更为优选的实施方案中，装载机构2还包括至少两个设置于隔板11上并用于抵紧镀膜盘边缘的定位组件23，每个定位组件23均包括沿前后方向滑动连接于隔板11前面的第二滑座231、绕沿垂直于卡接转轴21轴心线的方向设置的第三转轴转动设置于第二滑座231上并用于与镀膜盘边缘相抵接的抵接辊232、设置于隔板11上并用于驱动第二滑座231前后滑动的第五驱动器233，通过第五驱动器233驱动定位组件23前后滑动，以便于配合卡接转轴21固定镀膜盘，转动设置的抵接辊232可以确保抵紧镀膜盘的同时避免妨碍镀膜盘转动。

在一种更为优选的实施方案中，抵接辊232的材质为橡胶辊，避免对镀膜盘边缘造成损伤。

在一种更为优选的实施方案中，定位组件23还包括沿平行于第三转轴的方向设置于第二滑座231上的第三滑轨234、与第三滑轨234相滑动连接的第三滑座235，抵接辊232转动连接于第三滑座235上，具体的，定位组件23还包括限制第三滑座235滑动的限位件，通过第三滑座235带动抵接辊232沿第三滑轨234滑动，便于根据镀膜盘的大小调整抵接辊232的位置，使清洗装置可以适用于不同型号规格的镀膜盘，提高实用性。

在一种更为优选的实施方案中，清洗组件32还包括一端套设于激光发生器323的发射端的吸尘筒326、设置于吸尘筒326的外壁且一端连通吸尘筒326内腔的吸气管327，吸尘筒326的另一端穿过开口111并延伸至清洗舱12内，吸气管327的另一端与吸尘设备相连通。通过吸尘筒326配合吸尘设备，可以将清洗过程中产生的粉尘及时吸除，进一步减少清洗产生的粉尘，不仅避免粉尘堆积对清洗装置造成不良影响，也进一步降低对人员的伤害。

在一种更为优选的实施方案中，清洗舱12的前面设置有舱门121，便于人员安装或取出镀膜盘。

另一方面，本实施例中还提供了一种用于上述激光清洗装置的控制方法，包括：

S1、将镀膜盘套设并卡接在卡接转轴21上，并令镀膜盘中轴线与卡接转轴21轴心线重合，然后在主控制器41中输入清洗参数，清洗参数包括镀膜盘的弧长a、镀膜盘的弦长b、镀膜盘的弧度R、激光发生器323照射于镀膜盘表面的光圈直径d、激光发生器323的照射距离e、预设清洗线速度g；具体的，光圈直径d、照射距离e以及清洗线速度g可以根据激光发生器323的型号、功率、清洗工艺的需求进行设定，以确保达到最佳清洗效果。

S2、主控制器41分别控制第二驱动器33、第三驱动器324及第四驱动器325驱动激光发生器323到达初始位置，初始位置为激光发生器323的照射方向与经过镀膜盘左右两端中任一端边缘的半径相重合的位置；将激光发生器323预先移动至初始位置，便于主控制器41计算其清洗过程中的移动路径，确保可以将镀膜盘表面完全清洗干净。

S3、主控制器41通过位置传感器42读取初始位置下激光发生器323与镀膜盘中轴线之间的垂直距离c，以及初始位置下激光发生器323与镀膜盘的垂直于其中轴线的切线之间的垂直距离f；便于根据激光发生器323和预设基准位之间的距离计算与规划其清洗过程中移动路径。

S4、主控制器41计算并生成控制指令，控制指令包括标定清洗段数n=（a/d）/2、每个清洗段中激光发生器323沿第一滑轨31移动的距离x=c/（n-1）、每个清洗段中激光发生器323沿第二滑轨321移动的距离y=（f-e）/（n-1）、每个清洗段中激光发生器323绕第二转轴转动的角度r=R/2/（n-1）；其中，当n为小数时则向上取整；根据激光照射出的光圈直径以及镀膜盘的弧长，将清洗过程划分为n个清洗段，确保清洗区域可以覆盖整个镀膜盘，再通过控制激光发生器323的移动长度与转动角度，使得在每个清洗段中，激光发生器323照射于镀膜盘上的光圈大小大体一致，保证清洗效果。

S5、主控制器41打开激光发生器323进行清洗，并记录当前清洗段数m，同时，主控制器41控制第一驱动器22驱动卡接转轴21，并带动镀膜盘以角速度w=360°/{Π（b-（m-1）x）/g}旋转；通过将线速度g与角速度w进行换算，确保激光发生器323当前清洗位置的线速度一致，进而保证清洗效果；在每个清洗段的清洗过程中，保持激光发生器的位置不变，通过转动镀膜盘完成对镀膜盘一圈的清洗，一方面确保了激光照射强度及照射区域的稳定性，保证清洗效果，另一方面简化了激光发生器的移动机构，降低设备成本与实施难度。

S6、卡接转轴21转动一圈后，主控制器41将当前清洗段数m与标定清洗段数n进行对比：若m＜n，则执行步骤S7，并记录当前清洗段数m+1，反之则结束清洗；通过记录当前实际的清洗段，以判断清洗进程，便于在清洗结束后自动关停。

S7、主控制器41控制第二驱动器33驱动激光发生器323朝镀膜盘中轴线的方向移动距离x，并控制第三驱动器324驱动激光发生器朝前方移动距离y，同时控制第四驱动器325驱动激光发生器323朝镀膜盘中轴线的方向转动角度r，然后主控制器41控制第一驱动器22驱动卡接转轴21，并带动镀膜盘以角速度w=360°/{Π（b-（m-1）x）/g}旋转，然后执行步骤S6；通过对第二驱动器33、第三驱动器324、第四驱动器325的控制，使得激光发生器323的移动路径呈现为与镀膜盘弧度相近的弧形，以便令激光发生器323照射于镀膜盘表面的光圈的强度、大小大致相同，保证清洗效果；同时通过第一驱动器22控制镀膜盘的旋转角速度，以便自镀膜盘外围向中心一轮一轮进行清洗时，激光照射区域的线速度保持一致且稳定，进一步提高清洗效果。

通过上述控制方法，实现对镀膜盘的自动激光清洗，不仅降低了清洗成本，也提高了清洗效率，同时也保证了激光清洗的效果及全面性，进而提高了企业效益。

由于上述技术方案的运用，本发明相较现有技术具有以下优点：

本发明的用于镀膜盘的激光清洗装置及控制方法，采用激光清洗取代传统的喷砂清洗，不仅避免了清洗过程对镀膜盘造成磨损或破坏，大大提高了镀膜盘的使用寿命，降低了耗材成本，并且激光发生器的功率大大低于传统喷砂设备，也无需采用沙粒耗材，大大减少了使用成本；并且通过控制装置控制清洗机构及装载机构，根据控制方法实现对镀膜盘的自动清洗，大大降低了人工成本，也提高了清洗效率，避免了清洗工序对人员的伤害。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。