[发明专利]一种有机溶剂激光清洗系统及其控制方法

权利要求书

1.一种有机溶剂激光清洗系统，其特征在于：包括控制器(1)、视觉装置(2)、中央处理器(3)、激光装置(4)、机械臂(5)、气体收集装置(6)，所述控制器(1)、视觉装置(2)分别与中央处理器(3)信号连接，所述控制器(1)通过中央处理器(3)发送的信号控制机械臂(5)和激光装置(4)，所述激光装置(4)和气体收集装置(6)安装在激光装置(4)上位于激光装置(4)和基材之间，激光通过所述激光装置(4)照射至基材表面。

2.根据权利要求1所述的有机溶剂激光清洗系统，其特征在于：还包括液膜厚度测试仪(7)，所述液膜厚度测试仪(7)与中央处理器(3)信号连接。

3.根据权利要求2所述的有机溶剂激光清洗系统，其特征在于：还包括光谱检测装置(8)，所述光谱检测装置(8)与中央处理器(3)信号连接。

4.根据权利要求3所述的一种有机溶剂激光清洗系统的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：确定激光清洗参数范围H1-H2；

S101：选取激光清洗参数H1：通过中央处理器(3)进行有限元软件分析出溶剂表面温度T随功率P和扫描速度v变化曲线图，根据曲线图选取激光清洗参数H1；

S102：选取激光清洗参数H2：通过中央处理器(3)进行有限元软件分析出基材表面温度T随功率P和扫描速度v变化曲线图，根据曲线图选取激光清洗参数H2；根据S101得出的H1确定激光清洗参数范围在H1-H2；

S2：取值清洗：在H1-H2中选取参数值H3，将选取的参数值H3转换成控制信号发送至控制器(1)，控制器(1)控制机械臂(5)和激光装置(4)进行清洗；

S3：图片处理：通过视觉装置(2)拍摄清洗后的基材表面图，视觉装置(2)将清洗后的基材表面图发送至中央处理器(3)进行阈值分割处理；

S4：根据S3得出的处理结果，通过中央处理器(3)计算清洗率Y；

S5：判断清洗率Y是否合格：清洗率Y结果分为合格、及格、不合格，若清洗率Y合格，则清洗结束；清洗率Y及格，则进入S6；清洗率Y不合格，则进入S7；

S6：清洗及格表面：对于清洗率Y及格的基材，使用视觉装置(2)拍摄基材表面图后将其发送至中央处理器(3)进行阈值分割处理找到局部未完全清洗干净的区域，进入步骤S2，依照S2选择的激光清洗参数值H3再进行清洗，直到清洗率Y合格；

S7：清洗不合格表面：采用液膜厚度测试仪(7)测量溶剂厚度，根据厚度δ在H1-H2的激光清洗参数范围内重新确定激光清洗参数H4，进行清洗，清洗完成后进入步骤S3。

5.根据权利要求4所述的一种有机溶剂激光清洗系统的控制方法，其特征在于：所述S101的具体步骤如下：

激光清洗参数H1包括激光功率P₁、频率f、脉宽τ、扫描速度v₁，即H1(P₁，f，τ，v₁)，其中激光功率P₁和扫描速度v₁为变量，频率f和脉宽τ为定量；

将溶剂初始温度和周围换热气体的温度设为293K，通过热传导方程来表示溶剂在激光照射下的温度分布T；笛卡尔坐标系中的热传导方程如下：

其中，ρ₁为溶剂的密度，c₁为溶剂的比热容，λ₁为溶剂的热导率，q为材料内部在单位时间和单位体积的发热量，x、y、z分别表示x轴、y轴、z轴坐标；由于本发明中的材料内部无热源，因此q＝0；

空间上呈现高斯分布的激光热源作为一种常见的激光能量Q₁分布形式，其功率密度分布的数学模型表示为：

其中P₁表示激光功率，r为光斑半径，v₁为扫描速度，x、y分别表示x轴、y轴坐标，t表示单位时间；

根据公式(1)和公式(2)建立有限元模型，得到溶剂表面温度T随功率P和扫描速度v变化曲线图。