[發(fā)明專利]一種用于水下船體表層缺陷修復(fù)的激光熔覆裝置及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010836724.5
• 申請(qǐng)日: 2020-08-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112144053B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-10-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 倪中華;顧曹涵;孫桂芳;王占棟
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號(hào): C23C24/10
• 分類號(hào): C23C24/10;G06T7/00
• 代理公司: 北京德崇智捷知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11467
• 代理人: 王斌

本發(fā)明提供一種用于水下船體表層缺陷修復(fù)的激光熔覆裝置及方法，定位缺陷后根據(jù)缺陷所處曲面位置對(duì)自身位置進(jìn)行調(diào)整，提高修復(fù)性能。本發(fā)明實(shí)施例的激光熔覆裝置，包括激光熔覆頭、視覺(jué)定位機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和三維移動(dòng)機(jī)構(gòu)，視覺(jué)定位機(jī)構(gòu)與激光熔覆頭連接，激光熔覆頭與轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接，轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)與三維移動(dòng)機(jī)構(gòu)連接。本發(fā)明實(shí)施例的激光熔覆裝置及方法，通過(guò)視覺(jué)定位機(jī)構(gòu)拍攝得到缺陷圖像信息，確定船板上缺陷的類型以及缺陷位置信息，進(jìn)而得到熔覆角度的參考角及熔覆位置，三維移動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)激光熔覆頭進(jìn)行三維坐標(biāo)的直線運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)激光熔覆頭進(jìn)行角度上的轉(zhuǎn)動(dòng)，最終移動(dòng)到熔覆位置，以及轉(zhuǎn)動(dòng)到熔覆角度，對(duì)缺陷進(jìn)行激光熔覆，大大提高了激光熔覆的修復(fù)性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及激光增材修復(fù)技術(shù)領(lǐng)域，具體來(lái)說(shuō)，涉及一種用于水下船體表層缺陷修復(fù)的激光熔覆裝置及方法。

背景技術(shù)

船舶等海洋設(shè)備在長(zhǎng)期服役過(guò)程中，由于外部環(huán)境如風(fēng)浪、腐蝕、水力沖刷以及溫度應(yīng)力等的變化以及人為失誤的影響，會(huì)出現(xiàn)各種不同程度的損傷(裂縫，腐蝕等)，其安全性及可使役性降低。

激光熔覆修復(fù)技術(shù)是在激光增材制造技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種新興修復(fù)技術(shù)，被廣泛應(yīng)用于各領(lǐng)域的制造與修復(fù)。在海洋領(lǐng)域，水下設(shè)施的損傷時(shí)有發(fā)生，如海底管路容易發(fā)生腐蝕和裂縫等。現(xiàn)有的激光熔覆修復(fù)手段一種是人工直接進(jìn)行水下激光熔覆，但費(fèi)時(shí)費(fèi)力，同時(shí)水下作業(yè)具有一定的危險(xiǎn)性，人眼長(zhǎng)期接觸激光也會(huì)造成不可逆的損傷。另一種手段是通過(guò)帶有視覺(jué)裝置的智能機(jī)器輔助進(jìn)行水下激光熔覆，但現(xiàn)有的視覺(jué)定位方法往往是定位缺陷后便直接開(kāi)始進(jìn)行激光熔覆作業(yè)，沒(méi)有考慮到船板缺陷所處曲面位置對(duì)缺陷造成的影響，最后往往會(huì)造成熔覆修復(fù)的性能較差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是：提供一種用于水下船體表層缺陷修復(fù)的激光熔覆裝置及方法，定位缺陷后根據(jù)缺陷所處曲面位置對(duì)自身位置進(jìn)行調(diào)整，提高修復(fù)性能。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明一方面提供一種用于水下船體表層缺陷修復(fù)的激光熔覆裝置，包括激光熔覆頭、視覺(jué)定位機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和三維移動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述視覺(jué)定位機(jī)構(gòu)與激光熔覆頭連接，所述激光熔覆頭與轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接，所述轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)與三維移動(dòng)機(jī)構(gòu)連接；所述視覺(jué)定位機(jī)構(gòu)用于獲得船體表層缺陷圖像；所述轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)用于帶動(dòng)激光熔覆頭轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)整熔覆角度；所述三維移動(dòng)機(jī)構(gòu)用于帶動(dòng)激光熔覆頭1在三維空間內(nèi)移動(dòng)。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述視覺(jué)定位機(jī)構(gòu)包括雙目相機(jī)和相機(jī)固定架，所述相機(jī)固定架轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置在所述激光熔覆頭的頭部，雙目相機(jī)安裝在相機(jī)固定架上，相機(jī)固定架帶動(dòng)雙目相機(jī)沿激光熔覆頭的軸線旋轉(zhuǎn)；所述雙目相機(jī)的兩個(gè)相機(jī)的光軸平行，且雙目相機(jī)的拍攝方向與激光熔覆頭的激光發(fā)射方向相同。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括第一轉(zhuǎn)動(dòng)本體和第二轉(zhuǎn)動(dòng)本體，所述第一轉(zhuǎn)動(dòng)本體的一端與第二轉(zhuǎn)動(dòng)本體的一端轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述第一轉(zhuǎn)動(dòng)本體的另一端與所述激光熔覆頭的尾部固定連接，所述第二轉(zhuǎn)動(dòng)本體的另一端與三維移動(dòng)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)連接。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述三維移動(dòng)機(jī)構(gòu)包括X軸移動(dòng)組件、Y軸移動(dòng)組件和Z軸移動(dòng)組件，所述轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)與所述Z軸移動(dòng)組件轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述Z軸移動(dòng)組件安裝在Y軸移動(dòng)組件上，所述Y軸移動(dòng)組件安裝在X軸移動(dòng)組件上；所述Z軸移動(dòng)組件用于帶動(dòng)激光熔覆頭上下移動(dòng)，所述Y軸移動(dòng)組件用于帶動(dòng)激光熔覆頭左右移動(dòng)，所述X軸移動(dòng)組件用于帶動(dòng)激光熔覆頭前后移動(dòng)。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述Z軸移動(dòng)組件包括第一底板、第一導(dǎo)軌、第一滑塊和支板，所述第一導(dǎo)軌固定在第一底板上，所述第一滑塊滑動(dòng)設(shè)置在第一導(dǎo)軌上，支板與第一滑塊固定連接，轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)與支板轉(zhuǎn)動(dòng)連接；使用時(shí)，在外力驅(qū)動(dòng)下，第一滑塊在第一導(dǎo)軌上滑動(dòng)，帶動(dòng)激光熔覆頭上下移動(dòng)；

所述Y軸移動(dòng)組件包括第二底板、第二導(dǎo)軌和第二滑塊，所述第二導(dǎo)軌固定在第二底板上，所述第二滑塊滑動(dòng)設(shè)置在第二導(dǎo)軌上，第一底板與第二滑塊固定連接；使用時(shí)，在外力驅(qū)動(dòng)下，第二滑塊在第二導(dǎo)軌上滑動(dòng)，帶動(dòng)激光熔覆頭左右移動(dòng)；