一种机器人-激光协同自动化飞机清洗系统

本技术涉及飞机清洗，具体涉及一种机器人-激光协同自动化飞机清洗系统。

背景技术：

1、飞机经过3～5年时间的服役，飞机表面涂层出现老化、龟裂、局部脱落等现象，失去对蒙皮的保护作用。飞机表面涂层清洗是飞机维修保养的必要环节，涂层的去除有利于更换失效涂层、检查或修理基体的损伤情况。传统的机械打磨、喷丸、化学溶剂等清洗方法存在易损伤基体、处理效率低、对环境污染严重等弊端，已不能满足飞机表面涂层清洗市场的高效低耗需求和国家大政方针的环保要求。

2、现有的飞机清洗装置及方法通过设置视觉模块、模型处理模块、路径规划模块、运动控制模块等对飞机不同部位进行机械清洗以及机器人协同水射流清洗，自动化程度有所提高，但结合激光清洗应用较少。激光清洗技术可以满足飞机部附件精密、环保、高效、稳定的清洗需求，同时提升工艺与质量的可控性与可重复性。机器人协同激光对飞机进行清洗，可打破传统飞机清洗、维修方式的技术限制，不断推动飞机清洗向智能化、绿色化迈进。

技术实现思路

1、本实用新型的目的是解决上述的不足，提供一种可以满足飞机部附件精密、环保、高效、稳定的清洗需求，同时提升工艺与质量的可控性与可重复性并使得飞机清洗更为智能化、绿色化的机器人-激光协同自动化飞机清洗系统。

2、为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：一种机器人-激光协同自动化飞机清洗系统，包括数据采集模块、控制模块和执行模块；

3、数据采集模块，包括用于对待清洗飞机部附件进行信息扫描建模的三维扫描建模系统和用于调整六轴机器人与待清洗飞机部附件之间相对位置的位置监测系统；

4、控制模块，用于规划清洗路径信息和激光清洗参数，包括总控系统、用于对六轴机器人进行控制的机器人控制系统和用于对光纤激光器进行控制的激光控制系统；

5、执行模块，包括六轴机器人、机器人控制软件和激光器运行系统，所述六轴机器人上设置有激光清洗加工头，所述机器人控制软件读取控制模块规划的清洗路径信息或手动规划的清洗路径信息和激光清洗参数，控制六轴机器人按照清洗路径信息移动，实现激光清洗加工头与待清洗飞机部附件表面的空间相对定位与光束聚焦，并利用光纤激光器发出激光能量对待清洗飞机部附件表面漆层、油污等进行清洗，所述激光器运行系统包括光纤激光器和激光控制软件。

6、进一步的，所述总控系统包括电气控制柜，所述激光控制系统设置在所述电气控制柜内包括用于对光纤激光器进行控制的激光控制卡和激光控制器。

7、进一步的，所述电气控制柜内设置有用于对加工参数进行修改或调用的加工控制计算机、用于反映设备运行状态的报警灯和用于对六轴机器人进行控制的急停按钮。

8、进一步的，所述机器人控制系统包括用于对机器人进行控制的机器人控制器和用于手动输入程序和对清洗路径进行规划的机器人示教器。

9、进一步的，所述执行模块还包括用于对光纤激光器输出的光束进行偏转的扫描振镜和用于对扫描振镜偏转后的光束进行聚焦的场镜，所述扫描振镜设置在所述激光清洗加工头内部，所述场镜安装在所述激光清洗加工头的下端。

10、进一步的，所述三维扫描建模系统包括用于对待清洗飞机部附件进行扫描并获得3d点云数据的3d扫描仪和用于拟合3d点云数据并构造待清洗飞机部附件三维模型的3d扫描测量软件。

11、进一步的，所述位置监测系统为设置在所述激光清洗加工头侧面的激光测距仪。

12、进一步的，还包括辅助模块，所述辅助模块包括用于处理激光清洗烟尘的烟尘收集系统和用于安全防护的保护系统。

13、进一步的，所述烟尘收集系统为烟尘净化器，所述保护系统包括用于保证设备运行电压的变压器和稳压器。

14、对比现有技术，本实用新型具有如下的有益效果：本实用新型通过设置数据采集模块，能够对待清洗飞机部附件的三维外形进行扫描，并且能够根据扫描的三维外形进行规划清洗路径信息或手动规划的清洗路径信息和激光清洗参数，根据规划的清洗路径信息和激光清洗参数，通过光纤激光器激发能量，六轴机器人带动光纤激光器按规划的清洗路径进行移动，从而能够实现激光清洗加工头与部附件表面的空间相对定位与光束聚焦，还能够对待清洗飞机部附件上简单平面以及复杂曲面的表面涂层、锈蚀、氧化层进行选择性激光清洗；满足飞机部附件精密、环保、高效、稳定的清洗需求，同时提升工艺与质量的可控性与可重复性，机器人协同激光对飞机进行清洗，打破传统飞机清洗、维修方式的技术限制，不断推动飞机清洗向智能化、绿色化迈进。

技术特征：

1.一种机器人-激光协同自动化飞机清洗系统，其特征在于：包括数据采集模块(1)、控制模块(2)和执行模块(3)；

2.如权利要求1所述的机器人-激光协同自动化飞机清洗系统，其特征在于：所述总控系统(21)包括电气控制柜(211)，所述激光控制系统设置在所述电气控制柜(211)内包括用于对光纤激光器(321)进行控制的激光控制卡和激光控制器。

3.如权利要求2所述的机器人-激光协同自动化飞机清洗系统，其特征在于：所述电气控制柜(211)内设置有用于对加工参数进行修改或调用的加工控制计算机(212)、用于反映设备运行状态的报警灯(213)和用于对六轴机器人(31)进行控制的急停按钮(214)。

4.如权利要求2所述的机器人-激光协同自动化飞机清洗系统，其特征在于：所述机器人控制系统(22)包括用于对机器人进行控制的机器人控制器(221)和用于手动输入程序和对清洗路径进行规划的机器人示教器(222)。

5.如权利要求1-4中任一项所述的机器人-激光协同自动化飞机清洗系统，其特征在于：所述三维扫描建模系统(11)包括用于对待清洗飞机部附件进行扫描并获得3d点云数据的3d扫描仪(111)和用于拟合3d点云数据并构造待清洗飞机部附件三维模型的3d扫描测量软件。

6.如权利要求5所述的机器人-激光协同自动化飞机清洗系统，其特征在于：所述位置监测系统(12)为设置在所述激光清洗加工头(33)侧面的激光测距仪(121)。

7.如权利要求1-4中任一项所述的机器人-激光协同自动化飞机清洗系统，其特征在于：还包括辅助模块(4)，所述辅助模块(4)包括用于处理激光清洗烟尘的烟尘收集系统(41)和用于安全防护的保护系统(42)。

8.如权利要求7所述的机器人-激光协同自动化飞机清洗系统，其特征在于：所述烟尘收集系统(41)为烟尘净化器(411)，所述保护系统(42)包括用于保证设备运行电压的变压器(421)和稳压器(422)。

技术总结
本技术提供了一种机器人‑激光协同自动化飞机清洗系统，包括数据采集模块、控制模块和执行模块；数据采集模块，包括用于对待清洗飞机部附件进行信息扫描建模的三维扫描建模系统和用于调整六轴机器人与待清洗飞机部附件之间相对位置的位置监测系统。本技术通过设置数据采集模块，对待清洗飞机部附件的三维外形进行扫描，并能够根据扫描的三维外形进行规划清洗路径信息或手动规划的清洗路径信息和激光清洗参数，根据规划的清洗路径信息和激光清洗参数，通过光纤激光器激发能量，六轴机器人带动光纤激光器按规划的清洗路径进行移动，从而能够对待清洗飞机部附件上简单平面以及复杂曲面的表面涂层、锈蚀、氧化层进行选择性激光清洗。

技术研发人员：杨文锋,张赛,李绍龙,杨帆,林德惠,高韶华,李果,王迪升
受保护的技术使用者：中国民用航空飞行学院
技术研发日：20220923
技术公布日：2024/1/12