本发明涉及一种轨道除锈设备，尤其是涉及一种用于铁路钢轨激光除锈系统。
背景技术：
随着线路运行列车密度加大，为了保证铁路轨道的使用寿命，对铁路轨道的维护保养工作也进一步加强，铁路工务部门需要在有限时间的天窗点高效率完成轨道除锈，现有的除锈设备虽然能够用于轨道表面除锈需要，但除锈位置固定，只能对轨道单一表面进行除锈，工作效率低，同时在除锈过程中产生的铁锈粉尘不能得到有效处理，不利于工作人员的身体健康，故现有技术不能满足实际使用需求。
技术实现要素：
本发明设计的一种用于铁路钢轨激光除锈系统，目的在于克服现有技术除锈角度单一不能全方位除锈导致的除锈作业质量低和效率低的问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种用于铁路钢轨激光除锈系统，包括轨道车和激光发生装置，其特征在于，还包括多自由度的机械臂和控制器；
所述机械臂设置在轨道车上；
所述激光发生装置包括激光发生器和激光头，所述激光头与所述激光发生器电连接，激光发生器设置在轨道车上，激光头通过夹块与机械臂顶端连接；
所述控制器设在轨道车上，控制器与机械臂和激光发生器电连接。
优选的，所述轨道车为箱式结构且上部设置有敞口，轨道车内部依次设置有收纳仓、电源仓和激光发生仓，所述机械臂设置在收纳仓内，所述激光发生器设置在激光发生仓，并且轨道车底部两侧均设置有轨道轮，所述轨道轮通过驱动电机进行驱动，驱动电机与控制器电连接。
优选的，所述激光除锈装置还包括吸尘装置，所述吸尘装置设置在电源仓内，吸尘装置位于机械臂和激光发生器之间，吸尘装置与控制器电连接，吸尘装置上还设置有过滤装置。
优选的，所述机械臂的自由度为x、y和z三个方向的六个自由度，机械臂上设置有角度检测模块，角度检测模块分与机械臂和控制器连接，机械臂底部通过铰链与收纳仓连接。
优选的，所述机械臂底部设置有磁吸装置，所述磁吸装置与收纳仓连接。
优选的，所述轨道车上还设置有车盖，所述车盖包括收纳仓盖和电源仓盖，所述收纳仓盖位于收纳仓上方，所述电源仓盖位于电源仓和激光发生仓上方。
优选的，所述激光除锈装置还包括移动电源，所述移动电源设置在电源仓内并位于吸尘装置下方，移动电源分别与控制器、机械臂、激光发生器、驱动电机和吸尘装置电连接。
优选的，所述控制器内设置有控制模块、第一无线收发模块、通讯模块和监测模块，所述控制模块包括与移动电源电连接的电源控制单元、与机械臂电连接的机械臂控制单元、与激光发生装置电连接的激光发生控制单元、与吸尘装置电连接的吸尘装置控制单元和与驱动电机电连接的驱动电机控制单元，所述监测模块包括扫描单元和与扫描单元电连接的故障诊断单元，所述第一无线收发模块分别与控制模块、通讯模块和监测模块电连接，所述扫描单元分别与机械臂、激光发生器、驱动电机、吸尘装置和移动电源电连接，检测模块与通讯模块电连接。
优选的，所述激光除锈装置还包括无线遥控，所述无线遥控内部设置有第二控制模块、第二无线收发模块和显示模块，所述第二控制模块与第二无线收发模块电连接，所述第二无线收发模块与第一无线收发模块电连接，所述通讯模块与显示模块电连接，显示模块还与通信模块连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1、将激光发生器与轨道车结合，方便对轨道的连续作业，提高工作效率，并且激光发生器、机械臂、电源和吸尘装置均可收纳在轨道车内，一体化程度高，方便携带，降低了操作者的劳动强度。
2、通过设置吸尘装置确保在除锈过程中产生的铁锈粉尘和其他有害气体能及时处理，避免人体吸入和环境污染。
3、通过将激光头安装在多自由度的机械臂上，可实现对轨道的多方向多角度的无死角除锈作业，保证作业质量，提高作业效率。
4、机械臂上设置磁吸装置，能够在除锈过程中当机械臂位于轨道车内不能够及部分除锈位置时，可将机械臂拆下吸附在轨道上进行进一步有效除锈，适应多种工作环境。
5、通过无线遥控完成除锈作业，操作简单，学习成本低，使得节省除锈时间，提高工作效率，同时能够通过监测模块对装置的状态和故障进行实时监测并通过显示模块直接展示，增强人机交互，能够及时对装置进行针对性保养和故障排除，提高使用寿命，节约经济成本。
附图说明
图1：本发明整体结构示意图；
图2：机械臂与激光头结构示意图；
图3：本发明工作状态整体结构示意图；
图4：本发明收纳状态整体结构示意图；
图5：本发明控制器与无线遥控结构示意图；
1-轨道车；11-车盖；21-激光发生器；22-激光头；3-机械臂；31-夹块；4-吸尘装置；5-控制器。
具体实施方式
实施例1
如图1-5所示，本发明所涉及的一种用于铁路钢轨激光除锈系统，包括轨道车1、机械臂3、激光发生装置、吸尘装置4、控制器5、无线遥控和移动电源；
轨道车1底部两侧安装有四个通过驱动电机进行驱动的轨道轮，轨道轮能够带动轨道车在轨道上移动，轨道车为箱式结构，轨道车1上方设置有敞口和用来遮盖敞口的车盖11，轨道车1内部从左到右依次设置收纳仓、电源仓和激光发生仓，车盖11分为遮盖收纳仓的收纳仓盖111和遮盖电源仓与激光发生仓的电源仓盖112，同时在轨道车1外部的左右两侧安装有把手，可以通过把手将轨道车放置在轨道上；
激光发生装置包括激光发生器21和激光头22，激光发生器21设置在激光发生仓，激光头22通过夹块31与机械臂3顶端连接，激光头22与激光发生器21电连接；
机械臂3自由度为x、y和z方向的六个自由度，机械臂3上设置有角度检测模块，角度检测模块与机械臂3电连接，用来监测机械臂3的转动角度，机械臂3底端设置有磁吸装置，优选为电磁铁，同时底部的一侧通过合页与收纳仓连接，向下翻转机械臂3可使机械臂3以及机械臂3顶端的激光头22放置在收纳仓内；
吸尘装置4设置在电源仓内，同时吸尘装置4内设置有过滤装置，吸尘装置4将铁锈粉尘和有害气体的吸收后通过过滤装置过滤排出，保证使用安全，过滤装置可选用活性炭过滤网；
控制器5设置在收纳仓内，控制器5内设置有能够控制各部件状态与参数的控制模块、用来接收与传递信号的第一无线收发模块、发送装置状态数据的通讯模块和具备扫描各部件性能参数与故障诊断的监测模块，控制模块包括与移动电源电连接的电源控制单元、与机械臂3上的角度检测模块电连接的机械臂控制单元、与激光发生装置电连接的激光发生控制单元、与吸尘装置电连接的吸尘装置控制单元和与驱动电机电连接的驱动电机控制单元，监测模块包括扫描单元和与扫描单元电连接的故障诊断单元，扫描单元与机械臂3、激光发生器21、驱动电机、吸尘装置4，扫描单元与故障诊断单元均与通讯模块电连接，可将扫描结果与诊断结果通过通讯模块发送出去，扫描单元能够对部件进行参数与状态数据的获取，通过故障诊断单元进行数据分析得出诊断结果，第一无线收发模块分别与控制模块、通讯模块和监测模块电连接；
无线遥控内部设置有可以对机械臂3、激光发生器21、驱动电机、吸尘装置4和移动电源进行控制和参数调节的第二控制模块、第二无线收发模块和显示模块，第二控制模块与第二无线收发模块和显示模块电连接，显示模块与第二无线收发模块电连接，使用无线遥控通过控制模块和/或显示模块将控制命令通过第二无线收发模块进行发送，第二无线收发模块与第一无线收发模块电连接，实现无线遥控对控制器5的信号收发功能，通讯模块与显示模块电连接，使得通讯模块发送的扫描信息和故障诊断信息数据显示在显示模块上；
移动电源为设备供电，设置在电源仓并位于除尘装置下方，移动电源分别与电源控制单元、机械臂3、激光发生器21、驱动电机和除尘装置电连接。
工作原理：在使用前，操作人员握住把手将轨道车1放置于轨道上，开启电源，随后使用无线遥控通过第二控制模块发送前进信号，前进指令信号通过第二无线收发模块发出后被控制器5上的第一无线收发模块接收并发送给电机控制单元，继而电机控制单元驱动电机转动，完成前进命令；
到达需要除锈的部位后，打开收纳仓盖111后将机械臂3翻转立于轨道车1内完成准备工作，随后使用无线遥控通过第二控制模块发送机械臂3的操作指令，操作指令相继通过第二无线收发模块和第一无线收发模块后发送给机械臂控制单元，随后机械臂3开始动作使得将设在顶端的激光头22对准铁锈部位，同时通过对机械臂3上的角度监测模块获取的角度参数进行微调，接下来使用无线遥控通过第二控制模块发送激光发生装置开启指令和除锈参数数据信号，信号相继通过第二无线收发模块、第一无线收发模块和激光发生控制单元后，激光发生装置21开启并按照输入参数调整，激光头22开始进行除锈，同时使用相同操作开启吸尘装置4，还可以通过显示装置间接控制第二控制模块，吸尘装置控制单元在接收到指令后吸收铁锈灰尘和有害气体后通过过滤装置过滤后排出，在不同的除锈状态下可以实时改变吸尘装置的吸力大小，保证全部吸收并过滤排放；
除锈过程中，可以通过无线遥控实时控制轨道车1运动状态并调整机械臂3的姿态，以达到最佳除锈效果，除锈完成后通过无线遥控关闭激光发生装置21和吸尘装置4，并控制轨道车1继续前进到达下一个除锈点，如此往复直至除锈作业完成；在使用中在机械臂3不能够到的铁锈的部位时，可将机械臂3拆卸下放置在轨道上，同时通过第二控制模块调节机械臂3上的磁吸装置的磁力大小，使得机械臂3牢固地吸附在轨道上，从而继续完成除锈任务。
在除锈作业过程中，扫描单元对各部件进行实时扫描获取状态数据后发送给故障诊断单元和显示模块，故障诊断单元对各部件进行实时诊断分析，并将诊断结果发送给显示模块，显示模块实时显示各部件的参数数据、故障诊断结果和工作状态，同时可通过显示装置对各部件进行参数和状态调节，完成人机交互。
1.一种用于铁路钢轨激光除锈系统，包括轨道车(1)和激光发生装置，其特征在于，还包括多自由度的机械臂(3)和控制器(5)；
所述机械臂(3)设置在轨道车(1)上；
所述激光发生装置包括激光发生器(21)和激光头(22)，所述激光头(22)与所述激光发生器(21)电连接，激光发生器(21)设置在轨道车(1)上，激光头(22)通过夹块(31)与机械臂(3)顶端连接；
所述控制器(5)设在轨道车(1)上，控制器(5)与机械臂(3)和激光发生器(21)电连接。
2.根据权利要求1所述的用于铁路钢轨激光除锈系统，其特征在于，所述轨道车(1)为箱式结构且上部设置有敞口，轨道车(1)内部依次设置有收纳仓、电源仓和激光发生仓，所述机械臂(3)设置在收纳仓内，所述激光发生器(21)设置在激光发生仓，并且轨道车(1)底部两侧均设置有轨道轮，所述轨道轮通过驱动电机进行驱动，驱动电机与控制器(5)电连接。
3.根据权利要求2所述的用于铁路钢轨激光除锈系统，其特征在于，所述激光除锈装置还包括吸尘装置(4)，所述吸尘装置(4)设置在电源仓内，吸尘装置(4)位于机械臂(3)和激光发生器(21)之间，吸尘装置(4)与控制器(5)电连接，吸尘装置(4)上还设置有过滤装置。
4.根据权利要求2所述的用于铁路钢轨激光除锈系统，其特征在于，所述机械臂(3)的自由度为x、y和z三个方向的六个自由度，机械臂(3)上设置有角度检测模块，角度检测模块分别与机械臂(3)和控制器(5)连接，机械臂(3)底部通过铰链与收纳仓连接。
5.根据权利要求4所述的用于铁路钢轨激光除锈系统，其特征在于，所述机械臂(3)底部设置有磁吸装置，所述磁吸装置与收纳仓连接。
6.根据权利要求2所述的用于铁路钢轨激光除锈系统，其特征在于，所述轨道车(1)上还设置有车盖(11)，所述车盖(11)包括收纳仓盖(111)和电源仓盖(112)，所述收纳仓盖(111)位于收纳仓上方，所述电源仓盖(112)位于电源仓和激光发生仓上方。
7.根据权利要求3～6任意一项所述的用于铁路钢轨激光除锈系统，其特征在于，所述激光除锈装置还包括移动电源，所述移动电源设置在电源仓内并位于吸尘装置(4)下方，移动电源分别与控制器(5)、机械臂(3)、激光发生器(21)、驱动电机和吸尘装置(4)电连接。
8.根据权利要求7所述的用于铁路钢轨激光除锈系统，其特征在于，所述控制器(5)内设置有控制模块、第一无线收发模块、通讯模块和监测模块，所述控制模块包括与移动电源电连接的电源控制单元、与机械臂电连接的机械臂控制单元、与激光发生装置电连接的激光发生控制单元、与吸尘装置电连接的吸尘装置控制单元和与驱动电机电连接的驱动电机控制单元，所述监测模块包括扫描单元和与扫描单元电连接的故障诊断单元，所述第一无线收发模块分别与控制模块、通讯模块和监测模块电连接，所述扫描单元分别与机械臂(3)、激光发生器(21)、驱动电机、吸尘装置(4)和移动电源电连接，检测模块与通讯模块电连接。
9.根据权利要求8所述的用于铁路钢轨激光除锈系统，其特征在于，所述激光除锈装置还包括无线遥控，所述无线遥控内部设置有第二控制模块、第二无线收发模块和显示模块，所述第二控制模块与第二无线收发模块电连接，所述第二无线收发模块与第一无线收发模块电连接，所述通讯模块与显示模块电连接，显示模块还与通信模块连接。
技术总结