一种桥梁波腹板总装箱梁的激光清洗设备

技术领域

本发明属于激光清洗设备技术领域，具体涉及一种桥梁波腹板总装箱梁的激光清洗设备。

背景技术

如图1所示，桥梁波腹板总装箱梁100包括：底板101、顶板102、波腹板103，所述波腹板103上端、下端对应与顶板102、底板101通过焊接连接，所述波腹板103具有波峰部1031、波谷部1032，且不同位置存在一定的高度差，且存在上下斜坡、上弯翘曲、内凹旁弯等特征。

当需要对桥梁波腹板总装箱梁100底部的焊缝S(即波腹板103下端与底板101焊接形成的S型弯曲焊缝)进行激光清洗时，需要将桥梁波腹板总装箱梁100放置到若干支撑单元104上，支撑单元104位于底板102下方，且使得底板101与支撑单元104底部接触。

进一步的，为适应波腹板103的外形轮廓(具有波峰部1031、波谷部1032)以及高度差，需要采用激光焊缝系统跟随波腹板103的焊缝S，上述跟随过程中，需要实时采集焊缝的位置信息，但由于底板101、焊接波腹板103装配后，底板101暴露在外部的部位很小，例如波谷部1032的焊缝到底板101的边缘只有20mm，因此在底板101上方，可以用于采集焊缝位置的定位特征有限，从底板101下方采集焊缝位置信息，也容易受到支撑单元104的位置干涉影响，且无论从上方或下方检测底板101的边缘，激光清洗产生的飞溅也会干扰激光跟随清洗系统，因此无法实现良好的焊缝跟随效果，导致对于焊缝S的激光清洗效果不佳。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种桥梁波腹板总装箱梁的激光清洗设备，其无需采集过多的定位特征即可完成焊缝跟随，同时可通过碰撞检测组件与底部支撑单元的碰撞程度及时产生锁止信号，避免因误判导致激光清洗模组下移，激光清洗模组撞击底板的情况发生。

具体的，本发明提供了一种桥梁波腹板总装箱梁的激光清洗设备，其包括：

Z向移动模组；

Y向移动模组，其连接所述Z向跟随模组，且可在所述Z向移动模组的驱动下沿Z向移动；

激光清洗模组，其连接所述Y向移动模组，且可在所述Y向移动模组的驱动下沿Y向移动，用于输出作用至桥梁波腹板总装箱梁的焊缝的激光光束，以通过激光光束对焊缝进行激光清洗；

以及碰撞检测组件，其连接所述Y向移动模组，且可在所述Y向移动模组的驱动下沿Y向移动，用于获取其与桥梁波腹板总装箱梁的底板的下表面之间的距离信息，且反馈至Z向移动模组，且在与桥梁波腹板总装箱梁下方的支撑单元发生碰撞时产生锁止信号；

所述Z向移动模组接收碰撞检测组件、底板的下表面之间的距离信息，且根据该距离信息带动激光清洗模组沿Z向移动，以使得激光清洗模组靠近/远离桥梁波腹板总装箱梁的底板运动，以及，所述Z向移动模组根据所述锁止信号停止Z向移动。

优选的，所述激光清洗设备还包括：

Y向测距模组，其连接所述Y向移动模组，用于获取Y向上波腹板的距离信息，并将所述距离信息反馈至Y向移动模组；

所述Y向移动模组根据Y向上波腹板的距离信息带动激光清洗模组沿Y向移动，以使得激光清洗模组靠近/远离波腹板运动。

优选的，所述碰撞检测组件包括：

框架，其连接所述Y向移动模组；

第一安装件，其连接所述框架；

第一检测单元，其连接所述第一安装件1；

第二安装件，其连接所述框架；

转动件，其连接所述第二安装件，且可执行回转动作；

感应件，其一端连接所述转动件，另一端自由悬空；

摆臂，其一端连接所述转动件，另一端朝向底板下方延伸，且自由悬空，且所述摆臂自由悬空的一端上开设有出光孔；

第二检测单元，其用于输出测距激光，且根据测距激光获取第二检测单元与底板下表面之间的距离信息。

优选的，所述摆臂与桥梁波腹板总装箱梁下方的支撑单元发生碰撞后，且所述测距激光被摆臂自由悬空的一端或支撑单元遮挡前，产生所述锁止信号。

优选的，所述第二检测单元设置于所述摆臂的下方，其输出的测距激光从所述摆臂的下方穿过所述出光孔。

优选的，所述摆臂整体为Z型结构。

优选的，所述第一检测单元包括槽型光电开关。

优选的，所述框架由铝型材制成。

优选的，所述摆臂的长度、宽度对应大于感应件的长度、宽度，且所述感应件宽度小于出光孔的宽度。

优选的，所述激光清洗设备还包括：

地轨；

地轨滑台，其与所述地轨滑动配合，且可沿所述地轨延伸方向直线移动；

以及Z向安装座，其连接所述地轨滑台以及Z向移动模组。

与现有技术相比，本发明具备以下有益效果：

本发明中的激光清洗设备结构设计简单，其可以大幅降低使用和制造成本，无需采集过多的定位特征即可完成焊缝跟随，同时可通过碰撞检测组件与底部支撑单元的碰撞程度及时产生锁止信号，避免因误判导致激光清洗模组下移，激光清洗模组撞击底板的情况发生，同时，还可通过上方的摆臂遮挡住飞溅物，避免其对下方的测距激光产生影响，以保证检测结果的准确性。

附图说明

图1为本发明中桥梁波腹板总装箱梁的整体结构图；

图2为本发明中激光清洗设备的整体结构图；

图3为本发明中碰撞检测组件的整体结构图；

图4为图2中圆圈部分的局部结构图；

图5为本发明中碰撞检测组件与支撑单元碰撞前后的状态变化示意图；

图6为本发明中测距激光未被遮断时，第二检测单元与底板下表面距离为D1时的状态变化示意图；

图7为本发明中测距激光被遮断时，第二检测单元与底板下表面距离为D2时的状态变化示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。

实施例1：

本实施例提供了一种桥梁波腹板总装箱梁的激光清洗设备，如图2所示，其包括：

地轨1；

地轨滑台2，其与所述地轨1滑动配合，且可在齿轮、齿条等传动机构的驱动下，沿所述地轨1延伸方向直线移动；

Z向安装座3，其连接所述地轨滑台2，且与地轨滑台2同步移动；

Z向移动模组4，其连接所述Z向安装座3；

Y向移动模组5，其连接所述Z向跟随模组4，且可在所述Z向移动模组4的驱动下沿Z向移动；

激光清洗模组6，其连接所述Y向移动模组5，且可在所述Y向移动模组5的驱动下沿Y向移动，用于输出作用至桥梁波腹板总装箱梁100的焊缝S的激光光束L，以通过激光光束L对焊缝S进行激光清洗，如去除焊缝S处的药皮等；

Y向测距模组7，其连接所述Y向移动模组5，用于实时获取Y向上波腹板103的距离信息，并将所述距离信息反馈至Y向移动模组5；

以及碰撞检测组件8，其连接所述Y向移动模组5，且可在所述Y向移动模组5的驱动下沿Y向移动，用于实时获取其与底板102的下表面之间的距离信息，且反馈至Z向移动模组4，且在与桥梁波腹板总装箱梁100下方的支撑单元104发生碰撞时产生锁止信号，并将所述锁止信号反馈至Z向移动模组4；

其中，所述Z向移动模组4包括滑轨、滑块、滑台、控制单元(如PLC等)等结构，其可以实时接收碰撞检测组件8、底板102的下表面之间的距离信息，且根据该距离信息带动Y向移动模组5、激光清洗模组6、Y向测距模组7、碰撞检测组件8同步沿Z向移动，以使得激光清洗模组6靠近/远离底板102运动，使得激光光束L的焦点始终位于预设位置，以完成对焊缝S的跟随，以及，所述Z向移动模组4根据所述锁止信号停止Z向移动；

所述Y向移动模组5同样包括滑轨、滑块、滑台等结构，其可以根据Y向上波腹板103的距离信息带动激光清洗模组6、Y向测距模组7、碰撞检测组件8同步沿Y向移动，以使得激光清洗模组6靠近/远离波腹板103运动，使得激光光束L的焦点始终位于预设位置，以完成对焊缝S的跟随。

本实施例中，以地轨1的延伸方向为X向，且桥梁波腹板总装箱梁100的波腹板103、焊缝S的延伸方向均为X向，高度方向为Z向，与Z向垂直的为XY平面，且XY平面中，与X向垂直的为Y向。

具体的，如图3-4所示，所述碰撞检测组件8包括：

框架9，其连接所述Y向移动模组5；本实施例中，所述框架9可由铝型材制成；

第一安装件10，其连接所述框架9；

第一检测单元11，其连接所述第一安装件10；本实施例中，所述第一检测单元11包括槽型光电开关等；

第二安装件12，其连接所述框架9；

转动件13，其连接所述第二安装件12，且所述转动件13可通过扭簧等机构执行回转动作；

感应件14，其一端通过螺钉等部件连接所述转动件13，另一端自由悬空；

摆臂15，其一端连接所述转动件13，另一端朝向所述底板101下方延伸，且自由悬空，同时，所述摆臂15自由悬空的一端152上开设有出光孔151，且所述摆臂15自由悬空的一端、感应件14自由悬空的一端的延伸方向相反；

第二检测单元16，其连接所述第二安装件12，用于输出测距激光161，且根据测距激光161获取第二检测单元16与底板102下表面之间的距离信息；

如图5中的(a)部分所示，所述摆臂15未与桥梁波腹板总装箱梁100下方的支撑单元104发生碰撞时，所述感应件14自由悬空的一端与第一检测单元11产生感应信号，所述第二检测单元16输出的测距激光161穿过出光孔151，且未被摆臂15自由悬空的一端152遮断，测距激光161可到达底板102的下表面；如图6所示，此时第二检测单元16、底板102的下表面之间的距离为D1(即碰撞检测组件8、底板102的下表面之间的距离信息)，所述Z向移动模组4根据距离D1的变化带动Y向移动模组5、激光清洗模组6、Y向测距模组7、碰撞检测组件8同步沿Z向移动，以实现对焊缝S的跟随；具体的，距离D1的变化与底板102不同位置的高度差有关，但由于底板102不同位置的高度差变化很小，因此距离D1的变化也仅在小范围内变动，例如在D1±1％(仅为举例)的幅度范围内变化，当D1变小时，说明激光清洗模组6有相对向上移动的趋势，此时所述Z向移动模组4带动Y向移动模组5、激光清洗模组6、Y向测距模组7、碰撞检测组件8同步沿Z向向下移动，反之，当D1变大时，说明激光清洗模组6有相对向下移动的趋势，此时所述Z向移动模组4带动Y向移动模组5、激光清洗模组6、Y向测距模组7、碰撞检测组件8同步沿Z向向上移动，以使得激光光束L的焦点始终都可以准确落在预定位置，例如落在焊缝S上；

如图5中的(b)部分所示，所述摆臂15与桥梁波腹板总装箱梁100下方的支撑单元104发生碰撞时，所述转动件13带动感应件14、摆臂15同步转动，且当转动角度小于或等于预设值时，因摆臂15的长度、宽度对应大于感应件14的长度、宽度，且所述感应件14宽度小于出光孔151的宽度，此时测距激光161仍然可以通过出光孔151射出，并到达底板102的下表面，但所述感应件14自由悬空的一端已脱离第一检测单元11的感应区，二者不再产生感应信号，进一步的，所述第一检测单元11产生锁止信号，所述Z向移动模组4根据所述锁止信号停止Z向移动，不再带动Y向移动模组5、激光清洗模组6、Y向测距模组7、碰撞检测组件8同步沿Z向下移动，以避免因误判导致激光清洗模组6下移，激光清洗模组6撞击底板102的情况发生；

如图5中的(c)部分所示，所述感应件14、摆臂15继续沿同一方向同步转动，直至所述第二检测单元16输出的测距激光161被摆臂15自由悬空的一端152遮断，或被桥梁波腹板总装箱梁100下方的支撑单元104遮挡时，第二检测单元16、底板102的下表面之间的名义距离从D1减小为D2，且D2＜D1，例如本实施例中，D2的取值范围可以是[D1*40％，D1*90％](优选为[D1*50％，D1*80％]，特别优选为[D1*60％，D1*80％])；如图7所示，此时第二检测单元16、底板102的下表面之间的距离实际上未发生变化，只不过因为摆臂15与桥梁波腹板总装箱梁100下方的支撑单元104发生碰撞，导致测距激光161被摆臂15自由悬空的一端152或支撑单元104遮挡，以出现D1减小为D2的误判结果，若按照正常程序设置，当D1“变小”(实际上未变小)时，所述Z向移动模组4应带动Y向移动模组5、激光清洗模组6、Y向测距模组7、碰撞检测组件8同步沿Z向向下移动(实际上不应该沿Z向向下移动)，导致激光清洗模组6撞击底板102；

但如上所述，实际上所述Z向移动模组4在名义距离从D1减小为D2之前，已经根据锁止信号停止Z向移动，因此实际上Z向移动模组4不会带动Y向移动模组5、激光清洗模组6、Y向测距模组7、碰撞检测组件8同步沿Z向向下移动，由此避免撞击发生；

进一步的，如图5中的(d)部分所示，所述摆臂15越过桥梁波腹板总装箱梁100下方的支撑单元104，且不再与支撑单元104碰撞干涉后，所述转动件13自动产生回转运动，带动感应件14、摆臂15同步反向转动，使得所述感应件14自由悬空的一端再次与第一检测单元11产生感应信号，所述第二检测单元16输出的测距激光161可再次穿过出光孔151，且未被摆臂15自由悬空的一端152遮断，此时第二检测单元16、底板102的下表面之间的距离恢复为D1，Z向移动模组4的锁止解除，所述Z向移动模组4再次根据D1的变化，带动Y向移动模组5、激光清洗模组6、Y向测距模组7、碰撞检测组件8同步沿Z向移动，以继续完成对焊缝S的跟随。

由此，本实施例中的激光清洗设备仅需要获取Y向上波腹板的距离信息、碰撞检测组件、底板的下表面之间的距离信息即可完成焊缝跟随，无需采集过多的定位特征，同时也不会受到底部支撑单元的影响，相反，还可以根据碰撞回转检测及时产生超前锁止信号，避免因误判导致激光清洗模组下移，激光清洗模组撞击底板的情况发生，同时，其结构设计简单，尤其是碰撞检测组件，由此可大幅降低使用和制造成本。

实施例2：

本实施例与实施例1的不同之处仅在于，如图3-4所示，所述第二检测单元16设置于所述摆臂15的下方，其输出的测距激光161从所述摆臂15的下方穿过所述出光孔151，以到达底板102的下表面。进一步的，所述摆臂15整体为Z型结构，且由钣金件制成。

对焊缝S的激光清洗过程会产生大量飞溅物P，其在空气中飘散移动时，会遮断测距激光161，从而导致误判，而本实施例中将第二检测单元16设置于所述摆臂15的下方，使得测距激光161从所述摆臂15的下方输出，由此可通过上方的摆臂15遮挡住飞溅物P，避免其对测距激光161产生影响，以保证检测结果的准确性。

综上所述，本发明中的激光清洗设备结构设计简单，尤其是碰撞检测组件，由此可大幅降低使用和制造成本，其仅需要获取Y向上波腹板的距离信息、碰撞检测组件、底板的下表面之间的距离信息即可完成焊缝跟随，无需采集过多的定位特征，同时可通过碰撞检测组件与底部支撑单元的碰撞程度及时产生锁止信号，避免因误判导致激光清洗模组下移，激光清洗模组撞击底板的情况发生，同时，还可通过上方的摆臂遮挡住飞溅物，避免其对下方的测距激光产生影响，以保证检测结果的准确性。

需要说明的是，上述实施例1至2中的技术特征可进行任意组合，且组合而成的技术方案均属于本申请的保护范围。且在本文中，诸如术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。