[發明專利]基于機器人的三維數字化激光熔敷系統及其激光修復方法

無效

• 申請號: 201210103502.8
• 申請日: 2012-04-09
• 公開（公告）號: CN102658429A
• 公開（公告）日: 2012-09-12
• 發明（設計）人: 劉博;劉軍傳;岳紅強
• 申請（專利權）人: 北京拓博爾機器人科技有限公司
• 主分類號: B23K26/34
• 分類號: B23K26/34;B23K26/42;G05B19/4097;C23C24/10
• 代理公司: 北京康盛知識產權代理有限公司 11331
• 代理人: 張良

技術領域

本發明涉及一種激光熔敷系統，具體地說，涉及一種基于機器人的三維數字化激光熔敷系統及其激光修復方法。

背景技術

在工業生產領域中，許多重大工程裝備造價十分昂貴，缺少備件，一旦出現損壞，使生產線中斷，有可能造成重大經濟損失與人身傷害。同時，這些裝備大都價格高，生產周期長，具有較高的修復價值。常規修復技術存在著修復層結合強度低、工件易變形、操作難度大等問題。不僅如此，由于手工操作，修復尺寸不能精確控制，后加工量大，造成財力、物力和時間的浪費，而且對于精度要求高的零件或特殊材料，常規技術幾乎無法修復，致使一些貴重部件因得不到修復而報廢。因此，迫切需要發展精密可控的快速修復技術，激光熔敷技術就是其中之一。

目前，市場上存在的激光熔敷設備主要包括：

1、以數控機床為運動載體，結合大型CO₂激光器，利用成熟的機床數控加工技術，對工件進行激光加工處理。優點在于，設備簡單可靠；控制技術相對成熟；成本較低；缺點在于，工件需要固定在工作臺上，無法在線修復，且工件尺寸受到工作臺限制；

2、以工業機器人為運動載體，結合大功率光纖傳導激光器，利用機器人控制技術，對工件進行激光加工處理；優點在于，設備具有移動性能，可以實現在線修復；機器人控制技術相對成熟；缺點在于，需要人工示教規劃機器人加工路徑，精度低，勞動量大，而且配套激光器價格較高。

目前，精密數字化的激光修復基本都是在數控機床平臺上實現的。工件固定在工作臺上，在具有零件原型的CAD/CAM軟件支持下，數控系統根據預定軌跡逐層熔敷，最后生成與原型零件同形的三維實體。在數控機床上的大量修復工作都采用逐層二維激光熔敷方法，只能解決部分零件的修復。事實上在生產中還有大量的復雜貴重裝備需要三維激光修復技術，特別是不能移動的大型設備需要解決現場在線修復問題。這種大型設備既不能固定到數控機床的工作臺上，也無法通過簡單的逐層二維熔敷進行修復，因此對激光修復系統提出了新的要求。

機器人作為工業生產中的有效裝備，具有使用靈活方便、工作空間大、精度高等特點，是進行三維數字化修復的理想平臺。同時，實施大型設備三維修復需要構建工件破損部位的三維模型，而利用激光三維掃描儀多角度多方位地獲取物體的三維信息，已經在逆向工程上得到了廣泛的應用。因此，將三維模型重構技術、機器人控制技術和激光熔敷技術相結合，開發基于機器人的三維數字化激光熔敷系統，可滿足高精度、高靈活、可移動的修復任務需求，可用來完成對大型工件破損部位的在線修復。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種基于機器人的三維數字化激光熔敷系統，完成對工件破損部位的修復，提高了生產自動化程度，得到了更優的加工精度和質量。

本發明的技術方案如下：

一種基于機器人的三維數字化激光熔敷系統，包括：機器人、激光三維掃描儀、激光焊槍、送粉器和工控機；所述激光三維掃描儀、所述激光焊槍和所述送粉器設置在所述機器人上；機器人，用于接收機器人移動命令，根據所述機器人移動命令移動所述激光三維掃描儀、所述激光焊槍和所述送粉器；激光三維掃描儀，用于接收掃描命令，掃描工件破損部位，得到所述工件破損部位的三維形狀和位置信息，并將所述三維形狀和位置信息發送到所述工控機；激光焊槍，用于接收激光焊槍修復命令，根據所述激光焊槍修復命令修復所述工件破損部位；送粉器，用于接收送粉器修復命令，根據所述送粉器修復命令將修復原料輸送到所述工件破損部位；工控機，用于接收外部指令，解析所述外部指令并生成掃描命令、機器人移動命令、激光焊槍修復命令和送粉器修復命令；用于將所述機器人移動命令發送至所述機器人，用于發送所述掃描命令至所述激光三維掃描儀；接收和處理所述三維形狀和位置信息，生成激光焊槍修復命令和送粉器修復命令，并將所述激光焊槍修復命令發送至所述激光焊槍，將所述送粉器修復命令發送至所述送粉器。

進一步：所述機器人電連接有機器人控制器；所述機器人控制器和所述工控機電連接，用于接收所述工控機發送的所述機器人移動命令。

進一步：所述激光三維掃描儀電連接有視頻采集卡；所述視頻采集卡和所述工控機電連接，用于采集所述三維形狀和位置信息并發送至所述工控機。

進一步：所述激光焊槍電連接有激光控制器；所述激光控制器和所述工控機電連接，用于將所述工控機生成的所述激光焊槍修復命令發送至所述激光焊槍；所述激光焊槍修復命令包括所述激光焊槍的通斷控制命令和強弱控制命令。