[发明专利]一种适用于水下环境的激光清洗设备及方法

说明书

本发明公开了一种适用于水下环境的激光清洗设备及方法；主要包括水下载台系统、激光清洗系统和控制系统三部分，其中水下载台系统由驱动模块、照明导航、通讯模块、电源模块和壳体等构成；其可运载激光清洗系统和到水下需要清洗的目标位置。同时，可以完成与地面清洗中心的通信交流。激光清洗系统由激光器模块、光学调整系统等构成，其可以以选定的清洗参数(包括激光功率，脉冲频率，清洗样式和清洗速度参数)，控制激光投射到待清洗表面，进而检测完成激光过程。本激光清洗设备实现了激光清洗技术在水下的正常应用，同时水下载台系统可以快速准确定位到待清洗位置，实现水下难清洗物体表面的激光无人清洗，提高了清洗效率和质量。

技术领域

本发明涉及激光清洗设备，尤其涉及一种适用于水下环境的激光清洗设备及方法。

背景技术

激光清洗技术(Laser Cleaning)是一种新型的清洗方式，与机械摩擦清洗、化学腐蚀清洗、液体固体强力冲击清洗、高频超声清洗等传统清洗方法相比，激光清洗具有明显的优点。(1)激光清洗不需使用任何化学药剂和清洗液，清洗下来的废料基本上都是固体粉末，体积小，易于存放，可回收，可以轻易解决化学清洗带来的环境污染问题；(2)激光器清洗相对于传统接触式的清洗方法，可以避免对清洗物体表面施加的机械作用，进而避免损伤物体的表面；(3)激光可以通过光纤传输，与机器手和机器人相配合，方便地实现远距离操作，能清洗传统方法不易达到的部位，这在一些危险的场所使用可以确保人员的安全；(4)激光清洗能够清除各种材料表面的各种类型的污染物，达到常规清洗无法达到的清洁度；(5)激光清洗效率高，节省时间。

激光清洗可以用来清洗有机和无机污染物，包括金属的锈蚀、金属微粒、灰尘等。目前这些技术已比较成熟，并已有广泛应用在模具清洗、武器清洗、飞机除漆、楼房外壁清洗、电子工业清洗、精密机械工业清洗、反应堆管道清洗、文物清洗等方面。水中介质污染物表面的清洗也是一个重要的清洗应用场合，具有广阔的使用前景，具体如船舶水下部分清洗、水中文物清洗等。此外，水下环境相比空气环境更加复杂，对激光清洗设备提出更多苛刻的限制，如防水密封、照明导航、驱动控制、通讯等。但是，目前的激光清洗设备和方法主要面向空气中的污染物，然而对水下污染物的清洗适用性较为欠缺。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种适用于水下环境的激光清洗设备及方法。

本发明通过下述技术方案实现：

一种适用于水下环境的激光清洗设备，包括内置在密封壳体1内部的电源模块6、水下载台系统及其控制系统4；电源模块6为水下载台系统及控制系统4提供直流电能；

该水下载台系统包括激光清洗系统、通讯模块7；

所述激光清洗系统包括：用于发生激光的光纤激光器2和与其通过能量光纤8连接的光学调整系统3以及清洗作业辅助系统；

所述清洗作业辅助系统包括清洗照明灯9、测距仪10和CCD摄像机11；

所述密封壳体1前端上侧外壁增设有一开口的防水帘箱13，在防水帘箱13的前缘安装有用于直接于待清洗物19表面形成密封接触的柔性密封圈12；

所述清洗照明灯9、测距仪10和CCD摄像机11安装在对应于防水帘箱13的密封壳体1内壁的前端透明壁面上。

在密封壳体1的尾部设置有推动密封壳体1移动的驱动模块5；

控制系统4控制水下载台系统，并由通讯模块7通过通信线缆21与地面清洗控制中心20之间的通讯。

所述光学调整系统3包括依次连接的扩束镜3-1、聚焦镜3-2、偏转镜3-3、保护镜3-4；所述保护镜3-4可位于密封壳体1前端的透明壁面上，并对应于防水帘箱13；