[發明專利]一種用于水下船體表層缺陷修復的激光熔覆裝置及方法

有效

• 申請號: 202010836724.5
• 申請日: 2020-08-19
• 公開（公告）號: CN112144053B
• 公開（公告）日: 2022-10-25
• 發明（設計）人: 倪中華;顧曹涵;孫桂芳;王占棟
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: C23C24/10
• 分類號: C23C24/10;G06T7/00
• 代理公司: 北京德崇智捷知識產權代理有限公司 11467
• 代理人: 王斌

本發明提供一種用于水下船體表層缺陷修復的激光熔覆裝置及方法，定位缺陷后根據缺陷所處曲面位置對自身位置進行調整，提高修復性能。本發明實施例的激光熔覆裝置，包括激光熔覆頭、視覺定位機構、轉動機構和三維移動機構，視覺定位機構與激光熔覆頭連接，激光熔覆頭與轉動機構連接，轉動機構與三維移動機構連接。本發明實施例的激光熔覆裝置及方法，通過視覺定位機構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，進而得到熔覆角度的參考角及熔覆位置，三維移動機構帶動激光熔覆頭進行三維坐標的直線運動，轉動機構帶動激光熔覆頭進行角度上的轉動，最終移動到熔覆位置，以及轉動到熔覆角度，對缺陷進行激光熔覆，大大提高了激光熔覆的修復性能。

技術領域

本發明涉及激光增材修復技術領域，具體來說，涉及一種用于水下船體表層缺陷修復的激光熔覆裝置及方法。

背景技術

船舶等海洋設備在長期服役過程中，由于外部環境如風浪、腐蝕、水力沖刷以及溫度應力等的變化以及人為失誤的影響，會出現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。

激光熔覆修復技術是在激光增材制造技術基礎上發展起來的一種新興修復技術，被廣泛應用于各領域的制造與修復。在海洋領域，水下設施的損傷時有發生，如海底管路容易發生腐蝕和裂縫等。現有的激光熔覆修復手段一種是人工直接進行水下激光熔覆，但費時費力，同時水下作業具有一定的危險性，人眼長期接觸激光也會造成不可逆的損傷。另一種手段是通過帶有視覺裝置的智能機器輔助進行水下激光熔覆，但現有的視覺定位方法往往是定位缺陷后便直接開始進行激光熔覆作業，沒有考慮到船板缺陷所處曲面位置對缺陷造成的影響，最后往往會造成熔覆修復的性能較差。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：提供一種用于水下船體表層缺陷修復的激光熔覆裝置及方法，定位缺陷后根據缺陷所處曲面位置對自身位置進行調整，提高修復性能。

為解決上述技術問題，本發明一方面提供一種用于水下船體表層缺陷修復的激光熔覆裝置，包括激光熔覆頭、視覺定位機構、轉動機構和三維移動機構，所述視覺定位機構與激光熔覆頭連接，所述激光熔覆頭與轉動機構連接，所述轉動機構與三維移動機構連接；所述視覺定位機構用于獲得船體表層缺陷圖像；所述轉動機構用于帶動激光熔覆頭轉動調整熔覆角度；所述三維移動機構用于帶動激光熔覆頭1在三維空間內移動。

作為本發明的進一步改進，所述視覺定位機構包括雙目相機和相機固定架，所述相機固定架轉動設置在所述激光熔覆頭的頭部，雙目相機安裝在相機固定架上，相機固定架帶動雙目相機沿激光熔覆頭的軸線旋轉；所述雙目相機的兩個相機的光軸平行，且雙目相機的拍攝方向與激光熔覆頭的激光發射方向相同。

作為本發明的進一步改進，所述轉動機構包括第一轉動本體和第二轉動本體，所述第一轉動本體的一端與第二轉動本體的一端轉動連接，所述第一轉動本體的另一端與所述激光熔覆頭的尾部固定連接，所述第二轉動本體的另一端與三維移動機構轉動連接。

作為本發明的進一步改進，所述三維移動機構包括X軸移動組件、Y軸移動組件和Z軸移動組件，所述轉動機構與所述Z軸移動組件轉動連接，所述Z軸移動組件安裝在Y軸移動組件上，所述Y軸移動組件安裝在X軸移動組件上；所述Z軸移動組件用于帶動激光熔覆頭上下移動，所述Y軸移動組件用于帶動激光熔覆頭左右移動，所述X軸移動組件用于帶動激光熔覆頭前后移動。

作為本發明的進一步改進，所述Z軸移動組件包括第一底板、第一導軌、第一滑塊和支板，所述第一導軌固定在第一底板上，所述第一滑塊滑動設置在第一導軌上，支板與第一滑塊固定連接，轉動機構與支板轉動連接；使用時，在外力驅動下，第一滑塊在第一導軌上滑動，帶動激光熔覆頭上下移動；

所述Y軸移動組件包括第二底板、第二導軌和第二滑塊，所述第二導軌固定在第二底板上，所述第二滑塊滑動設置在第二導軌上，第一底板與第二滑塊固定連接；使用時，在外力驅動下，第二滑塊在第二導軌上滑動，帶動激光熔覆頭左右移動；