激光清洗加工系统技术方案

激光清洗加工系统

公司：江苏中科四象激光科技

mail：saleszksxlaser

ksxlaser

N-LA6WR地址：江苏省丹阳市高新技术产业集中区8号―212300

申代R家

目录

1.系统技术方案2

1.1.方案概述2

1.2.主要设备配置4

2.主要设备介绍5

2.1.激光器5

2.2.光纤系统与加工头7

2.3.专用冷水机7

2.4.机器人系统8

2.5.变位机11

2.6.辅助设备12

3.安全防护：12

4.备环境要求、使用成本与制造周期13

4.1.设备运行环境须具备以下条件13

4.2.制造周期14

5.安装与服务14

5.1.安装调试14

5.2.包装运输14

5.3.设备验收15

5.4.培训15

5.5.售后服务16

6.附件：公司介绍16

6.1.焊接系列激光器17

6.2.熔覆/淬火系列产品18

6.3.激光加工头产品18

激光清洗加工系统技术方案

1.系统技术方案

L1.方案概述

传统工业清洗方法包括机械摩擦清洗法、化学腐蚀清洗法、液体固体喷射清洗法和高频超

声清洗法，尽管它们在工业清洗行业得到了广泛的应用，但在我国环境保护法规要求越来越严

格和高精密器件应用越来越广泛的情况下传统清洗方法的应用受到了很大的限制。机械方法清

洁度高，但易损伤基材，化学腐蚀清洗方法属于无应力清洗，但污染较重，特别是当污垢成分

复杂时，必须选用多种清洗剂反复清洗才能满足表面清洁度的要求。液体固体喷射清洗灵活度

较高，但相对成本较高，需要消耗大量的水与固体掺杂物，后期废液处理工作也较复杂；高频

超声波清洗法尽管清洗效果不错，但对附着力强的亚微米级污粒的清洗无能为力，清洗槽的尺

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寸限制了被清洗工件尺寸围，而且清洗后的干燥亦是一大难题。

激光清洗是一种高效、绿色清洗技术，相对于化学清洗，其不需任何化学药剂和清洗液；

相对于机械清洗，其无研磨、无应力、无耗材，对基体损伤极小（文物字画清洗）；激光可利

用光纤传输引导，清洗不易达到的部位，适用围广（核管道清洗）；适用对象也比较广泛，除

锈、除漆、除泥污、晶片表面处理；清洁度高（能清除纳米级以下污染微粒），该技术国际已

应用于各领域（模具清洗，战机涂层清洗），而国刚刚起步。

目前国关于激光清洗技术研究仍然处于参数和机理研究阶段，在应用方面还处于起步阶

段，国产相关成熟装备更是不多见。激光光源是限制其国产化的主要因素之一，高峰值功率纳

秒汲全固态激光器是激光清洗用优选光源，目前乙方已实现600W高峰值功率纳秒级全固态激

光瑜出，该技术目前处于国领先地位。

巳实现的激光清洗结果

激光清洗系统一般主要分为手持激光清洗系统和机械自动式激光清洗系统。两者的主要区

别在于激光清洗枪运动轨迹是由人手控制还是由机械手/机床控制。

Cleanlaser公司手持式激光清洗机机械式激光清洗机执行矶构

手持式激光清洗机的关键部件是手持式的激光清洗枪，可广泛应用于非标不规则的除漆除

锈去污去氧化皮等。其优点是操作灵活方便，可移动式作业，其缺点是人工操作，精确度较差,

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一致性较差，劳动强度大，很难批量化作业。

机械式激光清洗机的激光清洗枪安装在运动机械装置上（如机器人、机械手、机床等），

由机械装置自动完成预设的运动轨迹。其优点是精度高，可大批量作业，对操作人员的技术要

求和劳动强度不高。其缺点是很难完成不规则轨迹的运动。

1.2.主要设备配置

（1）主要设备配置表

机型型号数量说明厂家

激光器IS0604QCW1套激光器功率：平均功率50〜600W连续可调中科四象

光纤400uml0m1套芯径:400um,长度10m（根据需要定制）Optoskand

制冷量：13kk双温控制,低温液控温精度：土

水冷机标配1台沃尔得

0.5℃,为激光器与外光路系统提供水冷却

ZKSX-Q30P70/10工作距离：100/160mm,扫描宽度70/100mm连续

清洗枪1套中科四象

0可调

六轴机器人本体：负荷24kg,最大作用半径1730安川

机器人系统M0T0MAN-MH241

mm,重复定位精度:±0.06mm,控制系统：DX200四象集成

1个外部轴模块与驱动，实现机器人、变位机的安川

机器人外部轴外部轴1

联动四象集成

额定载重：500kg,重复定位精度±0.1mm安川

变位机M0T0P0SDB500B1

（R=250mm）,扭力：392N,mu四象集成

三爪机械卡盘，与用于变位机对工件的夹持，夹国产

卡盘K11-4001

持直径围：40-400mm四象集成

网口工业相机，16mm定焦镜头，定制化光源，

四口光源控制器，12寸工业显示器，三口网卡，国产

工业相机/CCD1

工业相机专用定制防水罩，激光波段滤光片，四象集成

RS232通信线

1500mm*1500mm*750nim,耐腐蚀不锈钢，底部排

不锈钢水槽定制1中科四象

水管最大流量20L/min

选配（客户可自备），为激光器提供稳定交流供

稳压电源SBW-100kVA1德力西

电，防止电网强烈波动引起激光器的损坏。

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W0.9/8：

空压机1选配（客户可自备），提供压缩空气国产

7.5KW10HP

冷冻式干燥机10HP,1.5立方1选配（客户可自备），过滤压缩空气国产

发机配件1见附件清单（下表）中科四象

（2）随机配置清单

序号名称规格型号单位数量备注

1激光器供电电缆三相四线,3*6+1*4米5

2冷水机供电电缆三相四线,3*6+1*4米5

3冷水机信号线根2

4机器人电缆套1

5光纤保护套管米2

6主路水管032米20

7辅路水管①10米10

8气管①6米10

9喉箍40-43个10

10氮气减压阀个1

11加工头转接头10转6、①6三通、06直通个5

12说明书激光器、机器人等说明书本1

13发货清单1

操作简介、高反光材料加工须知、

14其他文件各1

高湿高温须知

2.主要设备介绍

2.L激光器

全固态准连续（QCW）激光器，采用半导体二极管列阵侧面泵浦Nd：YAG,光纤耦合输出的

技术方案实现高功率、高效率准连续激光输出，其主要优点：高性能半导体侧泵单元模块，无

惧背反射光损坏芯片；高光束质量控制技术；高效级联串接功率放大技术，最高准连续激光输

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出功率21kW；高效光纤耦合技术：耦合效率大于96%；DSP数字化电源与系统控制；电动

光闸功能与机械式缓升缓降功能；智能化控制，操作界面友好、简洁；工控标准接口，极易与

各类机床、机器人实现集成，可以实现智能化、自动化、柔性化操作等。基于该系列激光器的

加工装备可广泛应用于汽车、铁路、船舶、冶金、石化、国防以与航空航天等领域的激光清洗、

表面毛化等工艺中。

•相对光纤脉冲激光器的优点

>光纤脉冲激光器：为脉宽变化激光器，其脉宽、峰值功率、单脉冲能量相互影响，不能同时达到

最优值；

>全固态准连续激光器：脉宽为固定值，峰值功率、单脉冲能量能同时达到最大值。

•相对灯泵脉冲激光器的优点

>灯泵激光器：电光效率低03%)；需要经常更换泵浦灯；驱动电源成本高；冷却系统庞大。

>李冏态准盖续激光器：电光效率高，15%),几乎没有维护成本：体积较小，易于集成化.

•激光器参数表：

全固态准连续激光器特性参数

型号IS-0604QCW调制频率20〜50kHz

波长1064nm额定平均功率600W

操作模式脉冲最大峰值功率〜300kW(20kHz)

脉冲宽度〜100ns最大单脉冲能量30mJ

输出光纤芯径400um电光效率15%

长宽高1450*720*1260mm清洗扫描宽度70/100mm(连续可调)

•激光器运行要求

序号项目条件/要求特别要求

：1>地面平整，四周无宸荡源，必要时挖防宸沟；

1场地<2>支撑面必须能够承受至少1吨的重量；严禁激光器暴露于室外

<3>四周留出至少1.5m的安装维修空间；

<4>干净、清洁、防腐蚀，无高浓度挥发气体；建立空调房，以保证洁净

2环境

<5>温度围10°540°C,湿度小于70%；室温环境要求

3供电<6>三相四线制，380VAC±10%,50Hz使用三相稳压电源

激光器

4<7>激光器：线径24nllri'额定功耗：6.5kW

供电电缆

<8>弯曲半径：20.5m

5光纤

<9>长度：10-20m需提前定制

<1>高纯氮气99.99%一瓶；

6工作气体PU气管管径cD6mm

<2>常用压力围200kPa-500kPa

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2.2.光纤系统与加工头

激光传输系统的功能就是将激光器发出的激光束经切换传导至激光加工头。导光系统组成

为光纤、清洗枪，清洗枪安装于机器人第六轴上。

光纤：在进行激光加工时，通过光纤将激光传输到清洗头上，使用Optskand传能光纤。光

纤带标准QBH接头，可以和不同的加工头方便拆装，快速更换，传输能量时光纤具有完善的自

保护功能，规格如下：芯径400um-1000uni可选，长度10-15米（根据需求可选）。

清洗枪：通过清洗枪将激光传导到工件表面进行激光加工，其作用是将光纤传输出来的激

光整形成满足激光工艺要求的形状和大小等。

手持式激光清洗枪示意图

2.3.专用冷水机

专为激光加工机激光器与光路冷却而设计的精密水冷却机，能为激光器提供稳定精确的水

温控制，是激光设备冷却的最正确选择。

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序号项目条件/要求备注

冷水机

1：1>冷水机：线径22.5mm2额定功耗：13kW

供电

：2>水质：去离子水/蒸用水/纯净水更换频率：1次/月

2冷却水

：3>水量：100L。

2.4.机器人系统

机器人系统实现激光加工头运动轨迹的承载，实现双工位或多工位加工，提升加工效率。

该方案选配了安川公司的高精度六轴机器人M0T0MAN-MH24,包括机器人本体、机器人控制柜、

示教盒。

机器人技术参数：

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■机械手标准规格■控制柜DX200标准规格

项目规格项目«格

名称MOTOMAN-MH24构造防尘结构IP54（变压器除外〉

S号YR-MHQ0024-A00外形尺寸600i宽）*520（2R）x73O，高,mm（可对应外部3轴）

构造垂直多关节（6自由J1）柢谿质量170kg

可养陵事24kg冷却方式间接冲却

重复定位蓿度7±0.06mm周明温度通电时：0~+45C.保管时：-10〜+60C

S轴⑥«'T80'-+180相对温度最大90%（不结露）

1轴（下«'-106--+155-电源规格三相AC380V5G60HZ

U轴（上愣，-170,〜4240'接地D种।接地电阴100。以下专用接地，

动作范围

R轴i手臂回旋）-200--+200'专用信号；的入28.输出7.通用信号：城入40.输出40

输入垃出信号

B轴,手信摆动）-150--+150-最大«i入揄出信号，送配）：依入4096.输出40%

T轴（季告回料）-455'-♦455,位置控制方式国行编码

S轴（回旋）3.44rad/s.1977sJOB；200000米.10000机器人命令

内存容量

1轴（下3.32rad/s.1907sCIO梯形图20000步

U轴（上用3.67rad/s,2107s扩展插槽PCI：2MM

最大速度

R轴（手臂回旋）7.16rad/s.410/sLAN上位连接）1个(10BASE-T/100BASE-TX>

B轴（手号摆动）7.16rad/s,4107sa□IFRS-232C：1个

T轴（手回回转）10.32rad/s.620/s控制方式软件何阳

R轴［手管回旋）50。N-m骑动单元AC伺服用伺服包共9岫）

容许

B轴t手白攫动）50。N-m控制柜本体；孟塞尔色系5Y7/1

力矩喷；余色

T轴（乎皆回器）30.4N-m前面板及变压宫，孟塞尔色系N3.0

容许惯性R轴（手臂回旋）2.1kg-m2

力矩2.1ka-mz

:■示教编程器规格

（GD/4）T轴（手臂回转）1.1kg-m2

木体奈H268kg规格

温度0-+45C外形尺寸169(3S)X314.5(嘉)x50(W)mm

湿度20-80%RH(不结舞，毛B0.990kg

报动4.9m/s?以下材质密化熨料

设置环境

•无可燃性.IS蚀11气体.液体

进择国.珀维作俶,带狷数的切换模式ta

其它•无水.油.酎尘等挥发性物体

止（示教模式.再现模式,远程楂式）.急停at始能ar

・不接近电气除青源擦4M作矶ifl诬W

小磬内存记忆卡IF卡（小型内存记忆卡为选配）.

2

电».容9*2。kVAUSB媾口（1个）

*1：以JISB8432力基淮

英寸彩色触接回像素（汉字，平

*2：囚用途，动作式祥的不同而不同显示屏5.7LCD,640X480

注,本表记我的是以SI单位系为基准假名，片假名,英文字毋，或字，M-S）

防护等级IP65

电笺长度8m,■大（选配）：36m（退旗迤长缆线）

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外形尺寸及动作范围单位：mmI___；：P点动作范围

调A此范园安装祭统朝

(50

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2.5.变位机

DKP双轴变位机，负荷：500kg；重复定位精度：±0.1mm；

机器人外部轴系统采用模块化、柔性的设计理念，采用与机器人同一系列电机、减速机为

外部轴核心部件模块化设计机构，可以根据客户实际的需要，通过双轴变位机与机器人实现不

同柔性的外部轴系统。

变位机参数表

载荷500kg

试样标准型带转动接头

型号YR-MPD500-A00YR-MPD500-B00

旋转角度±200°±370°

最大旋转速度2.B0rad/s(160°/s)

旋转轴

允许力矩392N-m

允许惯性力矩44kg-nf

倾斜角度±135°

最大倾斜速度1.4rad/s(80°/s)

倾斜轴

允许力矩1274N•m

允许惯性力矩200kg,m2

重复定位精度±0.1mm(R-250mm)

毛重240kg

置输入输出线34根6根

置空气软管1根2根

卡盘是机床上用来夹紧工件的机械装置。利用均布在卡盘体上的活动卡爪的径向移动，把

工件夹紧和定位的机床附件。卡盘一般由卡盘体、活动卡爪和卡爪驱动机构3部分组成。

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2.6.辅助设备

(1)稳压源

由于电力系统的故障或电压波动引起的电脑关键数据的丢失以与生产线的停顼都将造成

不可弥补的损失，所以电压稳定是设备安全运行的保障，对于工业电网电压波动较大、不稳定

的晴况，稳开电源可以在设备运行过程中有效的控制输出电压，为重要设备提供有效与可靠的

保护，将电网电压波动对关键设备造成的损坏降到最低c具有慢启动、过压、过流保护；响应

速度快；稳压精度高；滤波性能好；抗干扰性能强，可抑制输入尖峰、浪涌、下陷等干扰。

稳压电源主要参数见下表：

稳压电源主要参数表

序号项目参数

1输入电压单相170-260V,三相342-418V

2输出电压220V/380V

3频率50Hz/60Hz

4稳定精度±2%

5额定功率50kVA

(2)压缩机与冷式干燥机

压缩机和冷式干燥机的功能主要是提供干燥的焊接保护气。

3.安全防护：

本激光加工系统涉与4类激光安全，使用、操作、维修、维护均落实以下安全措施：

(1)激光器安全防护：

＞激光器部均按4类激光安全标准执行，激光器部光路均终止于专门设计的激光

吸收体上。

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＞激光器外壳罩周围符合激光辐射安全要求，出光位置标识。

＞激光器控制系死符合钥匙管理要求：光闸、紧急开关、报警装置，安全互锁等。

（2）作业工位安全防护：

＞激光加工工位设计安全防护罩，四周挡板将加工时激光反射、杂散光等终止于

防护罩部。

＞加工系统设计外部急停、报警和安全互锁。

＞外壳罩周围符合激光辐射安全要求，出光位置标识。

＞防护罩顶端加装抽风系统，将加工过程产生的烟尘抽出。

（3）作业过程安全防护

＞当出光加工时，防护罩门紧锁，如防护罩门未锁，则激光无法发射，形成安全

互锁。

＞上下料过春无激光输出或激光揄出位置与上下料区防护隔离。

＞加工过程，加工人员穿戴防护用品，如防护眼镜、高温手套等。

4.备环境要求、使用成本与制造周期

4.1.设备运行环境须具备以下条件

1）激光器运行环境:

序号项目条件/要求特别要求

10＞地面平整，四周无震荡源，必要时挖防笈沟；

7场地ai＞支撑面必须能够承受至少1吨的重量；严禁激光器暴露于室外

：12＞四周留出至少1.5m的安装维修空间；

：13＞干净、清洁、防腐蚀，无高浓度挥发气体；建立空调房，以保证洁净

8环境

:14＞温度围10°C-40°C,湿度小于70机室温环境要求

9供电：15>三相四线制，380VAC±10%,50Hz使用三相稳压电源

激光器

10C16>3kW激光器:线径26mm2额定功耗:20k%

供电电缆

U7＞弯曲半径：30.5m

11光纤

：18＞长度：10-20m需提前定制

＜3＞高纯氮气99.999%一瓶；

12工作气体PU气管管径中6mm

＜4＞常用压力围200kPa-500kPa

a）在规划场地时须充分考虑硬件配置摆放、加工上下料、搬运与空调房等之间的协

调性。

2）辅助气体

a）激光器除湿氮气：纯度99.99%以上，压力可调，常用压力：200-500kPa。

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b）保护气体：氢气或氮气，纯度99.99%以上。首先检查焊接专用气瓶上的铭牌，

是否符合使用气体的要求，如纯度和压力等要求。其次用正确的方法将气瓶的气

体引入到气体入口。

c）压缩空气。

3）供电电源要求

a）电源规格：三相380V50Hz。

b）电源质量：三相不平衡度＜2.5乐线电压波动＜10机

4.2.制造周期

本产品制造周期为1.5个月，可以根据客户需求做相应调整。

5.安装与服务

5.1.安装调试

1）中科四象激光科技总负责设备的安装和调试。

2）在签订合同后中科四象激光科技在最短时间了解客户的厂房的安装地理位置，确定设

备的具体安装位置。

3）安装调试前，客户应根据中科四象激光科技要求，确保安装场地的配置符合设备安装

要求。

4）货物到达用户交货现场后，中科四象激光科技人员即白带必要工具进行设备的安装调

试工作。

5）安装调试与所派人员的一切费用由中科四象激光科技承当。

6）合同中所提供的所有设备全部由中科四象激光杂技负责指导完成安装与调试，客户须

积极配合完成设备的安装调试。设备安装调试完成后，中科四象激光科技先对设备进

行自检并在各项技术指标达到合同技术要求后，供需双方再对设备进行验收与使用。

7）在安装调试过程中中科四象激光科技的技术人员将对客户技术人员说明设备的安装步

骤和应该注意的事项，安装的每一件设备应作安装详细记录。中科四象激光科技的技

术人员在安装过程中造成的设备损坏，均由中科四象激光科技承当责任。

5.2.包装运输

1）包装：标准木箱包装，防潮、防锈、防震。可用于整体吊装，并注明起吊重心和吊装

部位。包装箱附质量合格证、设备说明书与其它文件和资料，包装箱外附装箱单。

2）运输方式：汽车运输，由中科四象激光科技负责全部职责，包括运费和保险。

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3）交货地点：客户的安装现场。

5.3.设备验收

按照中科四象激光科技和客户签订技术协议进行预验收和最终验收。

1）预验收

中科四象激光科技完成产品设计、生产、调试后，在中科四象激光科技进行预验收，

验收容包括：

a）设备各配置型号、规格是否符合技术协议要求。

b）检查工艺质量。

c）都满足协议要求后，双方签订预验收报告。

2）终验收

中科四象激光科技在客户现场完成设备的安装、调试和自检后，进行终验收，设备满

足技术要求后，双方签署最终验收报告。

终验收容如下：

a）对全部货物的数量、型号规格、功能、技术指标等进行检验验收。

b）对客户提供的样件进行激光加工。

c）双方做好验收情况的记录，并对验收结果给出评价。

3）最终验收的其它说明

a）如因场地辅助设施故障（电源、周边环境等）和环境不符合设备正常工作的要求而

造成测试验收中断，客户方面应立即修复，确保设备正常工作的条件。

b）在验收过程中，若发现设备有短缺、损坏或不符合合同条款和质量标准的情况，

中科四象激光科技将负责补齐、更换，由此引起一切费用由中科四象激光科技承

当。

5.4.培训

阶段1：整套加工系统生产完成至预调试与预验收期间，客户可以派出人员前往中科四象

激光科技承受培训。

中科四象激光科技将在培训中心对客户操作人员进行免费技术培训I,直至操作人员达到基

本正常使用该设备为止。

阶段2：中科四象激光科技在机器到达客户现场的一月完成安装调试，并对客户人员再次

培训。培训完毕后。

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5.5.售后服务

1）设备验收后，整机质量保证期为12个月。系统已包括一年的服务和零部件保质期，如

果保质期系统的零部件出现质量问题，中科四象激光科技受过良好训练的服务工程师

将随时提供或现场服务。

2）设备质保期，由于设备本身质量原因造成的任何损伤或损坏，中科四象激光科技负责

进行免费更换零件与服务，但常规消耗品（光纤、保护镜片、气嘴等）以与属于用户

违规操作责任事故者除外。

3）中科四象激光科技对所提供产品提供终生维护服务，并随时提供设备相关的日常咨询

与指导。质保期外，依然为用户提供广泛而优惠的技术支持与备件供应。可保证4小

时响应，24小时人员到位。

4）设备出厂后，中科四象激光科技即建立“用户档案卡“，跟踪记录用户使用该设备的

相关信息。在设备维修服务完成后，将故障成因、补救措施、完成维修与恢复正常的

时间和日期等报告给客户，报告一式两份，以备查用。

5）中科四象激光科技承诺与时向用户通报软件升级情况，并免费提供软件升级服务。

6）中科四象激光科技备有充足的备件、配件，可与时向用户提供技术服务和备件服务，

满足设备维修需要。

7）中科四象激光科技将大定期安排项目工程师到用户现场进行免费技术回访服务。

8）中科四象激光科技积极配合客户产品的焊接工艺改进。

中科四象激光科技

6.附件：公司介绍

中科四象激光科技成立于2