[發明專利]一種激光增材修復的軌跡規劃方法

在審

• 申請號: 201910984533.0
• 申請日: 2019-10-16
• 公開（公告）號: CN112663042A
• 公開（公告）日: 2021-04-16
• 發明（設計）人: 趙雷;高雅琳;徐連勇;韓永典;荊洪陽
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: C23C24/10
• 分類號: C23C24/10;B22F3/105;B33Y10/00;B33Y50/02
• 代理公司: 天津創智天誠知識產權代理事務所(普通合伙) 12214
• 代理人: 李薇

本發明公開了一種激光增材修復的軌跡規劃方法，包括以下步驟：步驟1，根據待修復工件，通過掃描確定受損傷部位、缺陷規格尺寸，建立模型，對缺陷部位進行半橢球形挖補；步驟2，依據挖補區域規劃形狀和尺寸，對激光增材修復路徑和層數進行規劃，采用相互平行于XZ坐標平面并且相距均為δ的一組切平面，對挖補所得的半橢球型模型進行切割，從而得到一組相交的軌跡線即為相應的熔覆軌跡線。采用本發明的激光增材修復的軌跡規劃方法，可以準確規劃缺陷模型修復軌跡，便于推廣。

技術領域

本發明涉及激光增材修復技術領域，特別是涉及一種激光增材修復的軌跡規劃方法。

背景技術

目前，針對大面積缺陷大尺寸零件、復雜曲面零件，通過激光熔覆技術對其進行修復仍然存在一定的不足。實現復雜不規則零件的再制造和修復是激光熔覆再制造修復的主要研究內容之一。在過去，數控技術的應用使激光熔覆技術大大提高了系統的靈活性，然而，其不能很好的滿足復雜表面激光熔覆及熔覆光粉作用姿態變化的需要，機器人的應用為再制造系統的柔性提供了較好的解決方式，它可以使光粉作用離焦量有效范圍方向平行于曲面的法矢方向而作用于曲面零件的表面。因此，通過對激光束的軌跡進行規劃對激光熔覆質量會產生相對應的影響。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術中存在的復雜不規則零件的修復軌跡不易確定的問題，而提供一種激光增材修復的軌跡規劃方法。

為實現本發明的目的所采用的技術方案是：

本發明的激光增材修復的軌跡規劃方法，包括以下步驟：

步驟1，根據待修復工件，通過掃描確定受損傷部位、缺陷規格尺寸，建立模型，對缺陷部位進行半橢球形挖補；

步驟2，依據挖補區域規劃形狀和尺寸，對激光增材修復路徑和熔覆層數進行規劃，采用相互平行于XZ坐標平面并且相距均為δ的一組切平面，對挖補所得的半橢球型模型進行切割，從而得到一組相交的軌跡線即為相應的熔覆軌跡線，其中，

激光熔覆路徑間距也即切平面間的間距δ由搭接率來控制，然后通過式(1)計算得到切片寬度δ，代入式(2)得到相應的搭接率η_s；

式中(1)和(2)中，l為單道熔覆層寬度，單位為mm；h為單道熔覆層高度，單位為mm；

每個熔覆層Z軸的提升量ΔZ(單位為mm)通過式(3)獲得：

然后通過切片寬度δ和Z軸的提升量為ΔZ(單位為mm)規劃激光增材修復的軌跡。

作為優選方式，第一個單道焊道結合實際中最佳熔覆工藝試驗來確定其具體數值，選取最優的激光熔覆工藝參數來作為實驗參數，以此工藝參數焊接完第一個焊道后，通過游標卡尺的測量獲得該單道焊道的寬度和高度，后續焊道參數通過式(1)-(3)計算得到。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

1.本發明針對零件的復雜形狀的挖補曲面，提供了修復軌跡規劃方法，在修復的過程中避免了影響修復其未失效區域，進一步提高修復過程的針對性和效率，通過提取受損區域的邊界，并提供零部件受損區域的位置信息，為熔覆區域規劃等提供一定的參考基礎。

2.采用本發明的激光增材修復的軌跡規劃方法，可以準確規劃缺陷模型修復軌跡，便于推廣。

3.本發明在激光增材修復缺陷區域的過程中，避免了影響修復其未失效區域，進一步提高了修復的針對性。

附圖說明

圖1是半橢球形挖補形狀處理示意圖

圖2是挖補模型切片圖

圖3是多層熔覆Z軸提升量模型計算示意圖