配置為使用電磁輻射從基板移除涂層的系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】一種移除系統(tǒng)被配置為從組件的基板移除涂層。第一能量源和第二能量源每個(gè)都被配置為將電磁輻射引導(dǎo)到組件上，電磁輻射產(chǎn)生相應(yīng)的第一特性和第二特性。傳感器檢測(cè)由第一電磁輻射流和第二電磁輻射流產(chǎn)生的第一特性和第二特性?？刂破鞅辉O(shè)置為從傳感器接收檢測(cè)到的第一特性和第二特性，以及從相應(yīng)的第一能量源和第二能量源接收相關(guān)的第一功率水平和第二功率水平。響應(yīng)于從傳感器接收的第一特性和第二特性以及從第一能量源和第二能量源接收的相關(guān)的功率水平，控制器將更新的功率水平發(fā)送到第一能量源和第二能量源中的至少一個(gè)中。
【專(zhuān)利說(shuō)明】配置為使用電磁輻射從基板移除涂層的系統(tǒng)
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)要求在2011年10月21號(hào)遞交的申請(qǐng)?zhí)枮?1/549，818的美國(guó)臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)的權(quán)益，該美國(guó)臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)據(jù)此以引用方式被全部并入。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本公開(kāi)涉及一種被配置為使用電磁輻射從基板除去涂層的系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0004]飛機(jī)、車(chē)輛、船以及許多其它構(gòu)造物具有原始、被噴涂的表面、或者以其它方式被涂層覆蓋的表面。隨著時(shí)間的推移，該涂層可能變得黯淡、脫落，或者需要被移除以便另外的涂層可以被應(yīng)用于該表面。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]一種移除系統(tǒng)，其被設(shè)置為從組件的基板上移除涂層。第一能量源被設(shè)置為被以第一功率水平賦能，以將第一電磁輻射流引導(dǎo)到組件上，以便第一電磁輻射流產(chǎn)生組件上的第一特性。第二能量源被設(shè)置為被以第二功率水平賦能，以將第二電磁輻射流引導(dǎo)到組件上，以便第二電磁輻射流產(chǎn)生組件上的第二特性。傳感器被設(shè)置為檢測(cè)由第一電磁輻射流和第二電磁輻射流產(chǎn)生的第一特性和第二特性?？刂破骺刹僮鞯剡B接到第一能量源和第二能量源以及傳感器。控制器被設(shè)置為從傳感器接收檢測(cè)到的第一特性和第二特性，以及從各自的第一能量源和第二能量源中接收相關(guān)的第一功率水平和第二功率水平?？刂破鞅辉O(shè)置為響應(yīng)于從傳感器接收的第一特性和第二特性和從第一能量源和第二能量源接收的相關(guān)功率水平，將更新的第一功率水平和第二功率水平傳輸?shù)降谝荒芰吭春偷诙芰吭粗械闹辽僖粋€(gè)。
[0006]一種從基板移除涂層的方法，包括將第一電磁輻射流從第一能量源引導(dǎo)到組件。第一能量源被以第一功率水平賦能，以便第一電磁輻射流使第一特性在組件上產(chǎn)生。第二電磁輻射流從處在第二功率水平第二能量源被引導(dǎo)到組件中，以便第二電磁輻射流使第二特性在組件上產(chǎn)生。第二能量源被以第二功率水平賦能，以便第二電磁輻射流使第二特性在組件上產(chǎn)生。組件的第一特性和第一能量源的相關(guān)第一功率水平被檢測(cè)到。組件的第二特性和第二能量源的相關(guān)第二功率水平被檢測(cè)到。被檢測(cè)到的第一特性和第二特性以及相關(guān)的第一功率水平和第二功率水平中的至少一個(gè)被傳輸?shù)娇刂破??；跈z測(cè)到的第一特性和第二特性，在控制器中確定涂層是否被布置在組件的基板上。更新的功率水平被傳輸?shù)降谝荒芰吭春偷诙芰吭粗械闹辽僖粋€(gè)。
[0007]正如在所附權(quán)利要求中所限定的，結(jié)合附圖，根據(jù)執(zhí)行本發(fā)明的最佳模式和其它實(shí)施方式中的一些的下列詳細(xì)描述，本發(fā)明的上述技術(shù)特征和優(yōu)點(diǎn)以及其它技術(shù)特征和優(yōu)點(diǎn)很清晰明顯。
[0008]附圖簡(jiǎn)述[0009]圖1是一種移除系統(tǒng)的示意性圖示，該移除系統(tǒng)被設(shè)置為從組件的基板中移除涂層；
[0010]圖2是所述移除系統(tǒng)的示意性圖示；
[0011]圖3是示出了兩個(gè)傳感器的移除系統(tǒng)的示意性圖示；
[0012]圖4是組件的概括示意圖，該組件具有被布置在基板上的多層涂層；以及
[0013]圖5是在多路激光穿過(guò)組件時(shí)由移除系統(tǒng)的傳感器檢測(cè)到的強(qiáng)度和波長(zhǎng)的示意性圖解示圖。
[0014]詳細(xì)說(shuō)明
[0015]參考附圖，其中相同的參考數(shù)字指示相同的組件，被設(shè)置為采用第一電磁輻射流16a從組件15的基板14上移除涂層12的移除系統(tǒng)如圖1中的10所示。移除系統(tǒng)10包括第一能量源18、傳感器20、控制器22、以及可選顯示單元24。
[0016]參照?qǐng)D4，涂層12可以是布置在彼此之上(圖4)的不同涂層12的一個(gè)或多個(gè)層25。更具體地,層25可以包括第一層25a和第二層25b。然而,應(yīng)該意識(shí)到的是,層25可以是任意個(gè)數(shù)的層?；?4是底層材料，涂層12的一層或多層25布置在其頂上。此外，涂層12的每一層25可以具有厚度26，該厚度26在橫跨基板14上是不均勻的。進(jìn)一步地，每一層25可以具有厚度26a、26b、26c、26d,其在整個(gè)基板14對(duì)于每一層25是不同的。涂層12可以是附在基板14或者附在另一層25上的任意類(lèi)型的層25。涂層12可以包括，但不應(yīng)限于，由涂層合成物、藤壺、銹、引線、以及類(lèi)似物形成的固化薄膜。涂層合成物可以包括但不應(yīng)限于油漆、底漆、清漆、膠漆、天然漆、以及相似物。
[0017]第一電磁輻射流16a可以是熱能和/或光能的能量流。第一電磁輻射流16a可以是激光16a。激光16a可以是光纖摻釹釔石榴石(字首:YAG)激光、C02激光、以及類(lèi)似物，該激光是具有足夠的功率以從組件15的基板14上移除涂層12。涂層12的移除可以包括但不應(yīng)限于利用熱機(jī)械應(yīng)力來(lái)移除涂層12，該熱機(jī)械應(yīng)力由涂層的錯(cuò)位、物理燒蝕、燃燒以及分解引起。物理燒蝕可以包括采用蒸發(fā)、切削、和/或其它侵蝕工藝來(lái)進(jìn)行涂層12的移除。
[0018]再次參考圖1，傳感器20和第一能量源18操作為連接到控制器22。傳感器20是將所感測(cè)的第一特性21a轉(zhuǎn)變?yōu)榭蓴?shù)額表示的設(shè)備。通過(guò)非限制性例子的方式，電磁源的強(qiáng)度可以被表示為數(shù)字，其范圍從O到100。傳感器20可以是光學(xué)傳感器20，諸如寬波長(zhǎng)傳感器20。傳感器20可以是光譜分析器以及類(lèi)似物。第一能量源18被設(shè)置為:在基于從控制器22接收的輸入32的功率水平引導(dǎo)激光16a?？刂破?2是閉環(huán)過(guò)程控制器22，該控制器22被設(shè)置成從傳感器20接收輸入28和從能量源接收輸入30，并且給能量源18提供信號(hào)或輸入32,以根據(jù)這些輸入控制激光16a發(fā)射的功率。傳感器20可以集成在掃描頭內(nèi)，其在涂層12移除過(guò)程中，持續(xù)地掃描組件15以提供激光16a的功率水平的閉環(huán)控制。掃描是系統(tǒng)過(guò)程，通過(guò)該過(guò)程，第一電磁輻射流的源16a通過(guò)被移除了涂層12的組件15的表面17。這個(gè)過(guò)程可以包括:關(guān)于第一電磁輻射流的源16a移動(dòng)組件15 ;關(guān)于組件15移動(dòng)電磁福射的源16a,引導(dǎo)電磁福射光束16a在組件15的特定部分；和/或?qū)㈦姶鸥Ｉ涔馐?6a提供得足夠大，以包圍整個(gè)組件15。
[0019]激光16a被引導(dǎo)到組件15的區(qū)域，其包括在上面布置有涂層12的基板14。因?yàn)橥繉?2在整個(gè)基板14上可以具有不同的厚度26a、26b、26c、26d，基于涂層12上的厚度26a、26b、26c、26d，在組件15被引導(dǎo)的電磁輻射的量可能需要是變化的。當(dāng)激光16a在組件15被引導(dǎo)時(shí)，涂層12的燒蝕產(chǎn)生可測(cè)量水平的光(強(qiáng)度和波長(zhǎng))，其具有特性34，這提供了激光16a正碰觸在什么材料上的重要指示。因此，傳感器20被設(shè)置為檢測(cè)其中應(yīng)用了第一電磁輻射流16a的涂層12的第一特性21a。第一特性21a可以是光的可見(jiàn)和/或不可見(jiàn)的輻射的形式。檢測(cè)到的第一特性21a連同由第一能量源18提供的功率水平輸出被傳輸?shù)娇刂破?2。控制器22分析檢測(cè)到的第一特性21a，且將信號(hào)32傳輸?shù)降谝荒芰吭?8，以持續(xù)從基板14移除涂層12。如果被傳輸?shù)娇刂破?2的第一特性21a與涂層12在區(qū)域中被全部移除一致，則信號(hào)從控制器22中被發(fā)送到第一能量源18中，以停止涂層12的移除。這樣阻止電磁輻射16a滲透超過(guò)待移除的層25，并且進(jìn)入到基板14或其它中間層25。這也允許具有足夠精度地來(lái)僅僅移除期望的層25，同時(shí)留下未被激光16a接觸的其它層25。
[0020]被傳感器20感知的第一特性21a可以包括通過(guò)應(yīng)用第一電磁輻射流16a而產(chǎn)生的任意第一特性21a，該特性按照絕對(duì)值計(jì)算或相對(duì)于基線值是可以被測(cè)量的，包括但不限于，功率、相角、波長(zhǎng)、以及組件15的極化狀態(tài)。更具體地，一個(gè)或多個(gè)感測(cè)到的特性34可以指示涂層12的特定類(lèi)型的層25，或者指示基板14。當(dāng)傳感器20在整個(gè)組件15上掃描并且電磁輻射16a被引導(dǎo)至層25上時(shí)，傳感器20測(cè)量一個(gè)或多個(gè)所感測(cè)的特性34，如圖5所描述的。一個(gè)或多個(gè)所感測(cè)的特性34的變化36指示組件15的表面17的不同處。通過(guò)非限制性舉例的方式，某些所感測(cè)的特性34的增長(zhǎng)值可以指示基板14上的層25的出現(xiàn)，然而某些所感測(cè)的特性34的增長(zhǎng)值的缺乏指示了基板14。更具體地，參考圖5所示的例子，光強(qiáng)度中的尖峰36指示了基板14上層25的存在，然而，沒(méi)有尖峰36或者幾乎沒(méi)有尖峰36則指示了基板14。圖5進(jìn)一步圖示說(shuō)明了組件15的特性34，此時(shí)激光16a在相同組件15上通過(guò)14次，即，通路I到通路14。變化的峰值強(qiáng)度和波長(zhǎng)指示了不同類(lèi)型涂層12和/或僅僅存在表層14。通過(guò)非限制性舉例的方式，通路I被顯示為具有在大約589nm下的大約12500的峰值強(qiáng)度。通路14被顯示為具有在大約589nm下的大約250的峰值強(qiáng)度。與通路I相關(guān)的值等同于頂端涂層25的移除，而與通路14相關(guān)的值等同于僅僅基板14的出現(xiàn)。應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，這些值可以根據(jù)涂層12的類(lèi)型、基板14、和/或由第一能量源18提供的功率水平而變化。還應(yīng)認(rèn)識(shí)到，需要移除涂層的通路的數(shù)量范圍可以從I個(gè)到所期望的數(shù)量。
[0021]從功率源引導(dǎo)到組件15的激光16a的功率的范圍是從沒(méi)有功率到實(shí)現(xiàn)涂層移除所需要的功率水平，并且，在一些實(shí)施方式中，功率范圍通常可以在3kW和6kW之間。更具體地，當(dāng)基板14被傳感器20檢測(cè)到時(shí)，功率源可以在3kW功率引導(dǎo)激光16a，以便于保護(hù)基板14，并且當(dāng)指示層25的出現(xiàn)時(shí)，功率源可以在6kW功率引導(dǎo)激光16a，以便于移除層25。此外，如果期望僅僅移除涂層12的層25a，并留下層25a之下沒(méi)有被激光16a接觸過(guò)的涂層12的層25b，當(dāng)傳感器20檢測(cè)到與層25b相關(guān)的強(qiáng)度時(shí)，能量源18可以被控制器22引導(dǎo)，以將功率降低到3kW，從而防止層25b被激光16a移除。應(yīng)認(rèn)識(shí)到，也可以使用其它水平的功率，以便層25如期望的從基板14中被移除以及不從基板14中被移除。根據(jù)控制器22從傳感器20接收的持續(xù)反饋，激光16a的功率調(diào)節(jié)可以被持續(xù)地調(diào)節(jié)。因此，通過(guò)增大特性34的采樣頻率，可以達(dá)到更高的精確度和控制。
[0022]此外，參考圖2，芯片級(jí)光傳感器20可以被使用，它對(duì)于在被關(guān)注的特定波長(zhǎng)附近的很小范圍的波長(zhǎng)都很敏感。該敏感度可以通過(guò)使用光學(xué)濾波器來(lái)進(jìn)一步地重新定義。這些具有合適偏壓的傳感器20a、20b可以把光學(xué)電平第一特性21a轉(zhuǎn)化為模擬電壓或者電流輸出。該模擬信號(hào)通過(guò)高速微控制器38被監(jiān)控。微控制器38將提供適當(dāng)?shù)牟僮鹘缑?，以能夠設(shè)置合適的閾值電平。然后，信號(hào)電平上升到閾值之上，由第一能量源18提供的激光16a的功率可以上升到最高水平，例如，6kW ;并且當(dāng)信號(hào)電平下降到閾值之下時(shí)，由第一能量源18提供的激光16a的功率將下降到最低水平，例如3kW。功率水平下降到最低水平在避免基板14損壞方面，將產(chǎn)生顯著的益處。進(jìn)一步減少激光16a的不必要的應(yīng)用的其它方法也是可能的，包括:周期地發(fā)射的激光16a的縮短的取樣，以確定組件15的表面17的情況。參照?qǐng)D3，也可以使用多個(gè)傳感器20a、20b。
[0023]顯示單元24可以被設(shè)置為給用戶提供關(guān)于移除系統(tǒng)10的狀態(tài)的信息。更具體地，顯示單元24可以顯示由第一能量源18輸出的激光16a的功率水平、由傳感器所感測(cè)的特性24、以及類(lèi)似物。
[0024]在特定環(huán)境下，取決于基板14配置和涂層12類(lèi)型配置，一旦所選的涂層12被移除，可能需要移除第一能量源18的激光16a。為了在再次遇到組件15上的所選取的涂層的區(qū)域時(shí)便于啟用所選取的涂層移除過(guò)程，第二能量源19的激勵(lì)會(huì)被激活。第二能量源19可以引導(dǎo)第二激光16b，這在第二功率水平將諸如第二電磁輻射流16b的能量加以引導(dǎo)，以提供唯一的波長(zhǎng)，從而提供激勵(lì)來(lái)檢測(cè)第二特性21b，所述第二功率水平不同于第一能量源18的功率水平。檢測(cè)第二特性21b的能力提供了被選涂層12和基板14之間的明顯的可檢測(cè)的不同響應(yīng)。傳感器20比較對(duì)這些涂層12的響應(yīng)，并且，當(dāng)再一次遇到被選涂層12時(shí)，第一能量源18的激光16a能量被再次啟用，并且響應(yīng)于傳感器20設(shè)置合適的能量水平。
[0025]詳細(xì)說(shuō)明和附圖或圖示支持和描述了本發(fā)明，但是本發(fā)明的范圍僅由權(quán)利要求限定。盡管用于執(zhí)行所要求權(quán)利的本發(fā)明的最佳和其它實(shí)施方式中的一些被詳細(xì)描述，但是存在各種可選方案和實(shí)施方式，以用于實(shí)踐在所附權(quán)利要求中被限定的本發(fā)明。
【權(quán)利要求】
1.一種移除系統(tǒng)，其被配置為從組件的基板移除涂層，所述系統(tǒng)包括: 第一能量源，其被配置為被以第一功率水平賦能，以將第一電磁輻射流引導(dǎo)到所述組件上，以便所述第一電磁輻射流產(chǎn)生所述組件上的第一特性； 第二能量源，其被配置為被以第二功率水平賦能，以將第二電磁輻射流引導(dǎo)到所述組件上，以便所述第二電磁輻射流產(chǎn)生所述組件上的第二特性； 傳感器，其被配置為檢測(cè)由所述第一電磁輻射流和所述第二電磁輻射流產(chǎn)生的所述第一特性和所述第二特性； 控制器，其可操作地連接到所述第一能量源和所述第二能量源以及所述傳感器； 其中，所述控制器被配置為從所述傳感器接收檢測(cè)到的所述第一特性和所述第二特性，以及從分別的所述第一能量源和所述第二能量源接收相關(guān)的所述第一功率水平和所述第二功率水平；以及 其中，所述控制器被配置為響應(yīng)于從所述傳感器接收的所述第一特性和所述第二特性以及從所述第一能量源和所述第二能量源接收的相關(guān)的所述功率水平，將更新的第一功率水平和第二功率水平發(fā)送到所述第一能量源和所述第二能量源中的至少一個(gè)能量源。
2.如權(quán)利要求1所述的移除系統(tǒng)，其中所述第一能量源被配置為將所述第一電磁輻射流引導(dǎo)到所述組件上，以便產(chǎn)生的所述第一特性表示所述涂層從所述基板的移除。
3.如權(quán)利要求2所述的移除系統(tǒng)，其中所述第二能量源被配置為將所述第二電磁輻射流引導(dǎo)到所述組件上，以便 產(chǎn)生的所述第二特性表示所述涂層是否存在于所述基板上。
4.如權(quán)利要求3所述的移除系統(tǒng)，還包括功率源，該功率源可操作地連接到所述第一能量源和所述第二能量源； 其中，所述控制器是閉環(huán)過(guò)程控制器，該閉環(huán)控制器配置為從所述傳感器和所述功率源接收輸入；以及 其中，所述控制器被配置為響應(yīng)于從所述傳感器和所述功率源接收的輸入，為所述功率源中的至少一個(gè)提供信號(hào)，以控制由所述第一能量源和所述第二能量源中的至少一個(gè)所發(fā)射的功率。
5.如權(quán)利要求4所述的移除系統(tǒng)，其中所述傳感器是光學(xué)傳感器和光譜分析器之一。
6.如權(quán)利要求1所述的移除系統(tǒng)，其中所述第一特性和所述第二特性包括波長(zhǎng)和強(qiáng)度。
7.—種從組件的基板移除涂層的方法，所述方法包括: 將第一電磁輻射流從第一能量源引導(dǎo)到所述組件上；其中所述第一能量源被以第一功率水平賦能，以便所述第一電磁輻射流使第一特性在所述組件上產(chǎn)生； 將第二電磁輻射流從處在第二功率水平的第二能量源引導(dǎo)到所述組件上，以便所述第二電磁輻射流使第二特性在所述組件上產(chǎn)生；其中所述第二能量源被以第二功率水平賦能，以便所述第二電磁輻射流使第二特性在所述組件上產(chǎn)生； 檢測(cè)所述組件的第一特性以及所述第一能量源的相關(guān)的所述第一功率水平； 檢測(cè)所述組件的第二特性以及所述第二能量源的相關(guān)的所述第二功率水平； 將檢測(cè)到的所述第一特性和所述第二特性以及相關(guān)的所述第一功率水平和所述第二功率水平中的至少一個(gè)發(fā)送給控制器； 根據(jù)檢測(cè)到的所述第一特性和所述第二特性，在所述控制器中確定所述涂層是否布置在所述組件的基板上；以及 響應(yīng)于確定所述涂層是否被布置在所述基板上，將更新的功率水平發(fā)送到所述第一能量源和所述第二能量源中的至少一個(gè)能量源。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，產(chǎn)生的所述第一特性表示所述涂層從所述基板的移除。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中，產(chǎn)生的所述第二特性表示所述涂層是否存在于所述基板上。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，還包括: 從傳感器和所述功率源接收輸入；以及 響應(yīng)于從所述傳感器和所述功率源接收的輸入，為所述第一能量源和所述第二能量源中的至少一個(gè)能量源提供信號(hào)，以控制功率的發(fā)射。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中所述傳感器是光學(xué)傳感器和光譜分析器之一。
12.如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述第一特性和所述第二特性包括波長(zhǎng)和強(qiáng)度。
【文檔編號(hào)】B23K26/36GK104010759SQ201280063143
【公開(kāi)日】2014年8月27日 申請(qǐng)日期:2012年10月22日 優(yōu)先權(quán)日:2011年10月21日
【發(fā)明者】唐納德·E·斯普倫塔爾, 基思·A·杰弗里斯 申請(qǐng)人:美國(guó)激光企業(yè)有限責(zé)任公司