[發明專利]基于電弧熔積的便攜式在線修復再制造設備及方法

在審

• 申請號: 202011381128.9
• 申請日: 2020-12-01
• 公開（公告）號: CN112676764A
• 公開（公告）日: 2021-04-20
• 發明（設計）人: 周祥曼;傅子川;羅彬;費世港;王華;田啟華;付君健
• 申請（專利權）人: 三峽大學
• 主分類號: B23P6/00
• 分類號: B23P6/00;B23P23/00;B25J11/00;B25J9/12;B25J15/00;B22F7/08;B33Y10/00
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務所 42103
• 代理人: 李登橋

1.基于電弧熔積的便攜式在線修復再制造設備，其特征在于：它包括用于對整個設備進行支撐的車體部分，所述車體部分的頂部通過快速拆裝方式安裝有底座（8），所述底座（8）的頂部固定安裝有多自由度的機械臂；所述車體部分的頂部并位于底座（8）的側面安裝有操作臺。

2.根據權利要求1所述的基于電弧熔積的便攜式在線修復再制造設備，其特征在于：所述車體部分包括柜體和底部轉輪，所述柜體上安裝有對稱分布的兩個大柜門（4）和兩對小柜門（3），所述柜體設有對稱分布的兩個工具柜（2），所述柜體的內部設置有整機電源，所述柜體的其中一個側面設置有散熱蓋板（5），所述柜體的底部四角固定有用于對整個設備移動的萬向輪（1）。

3.根據權利要求1所述的基于電弧熔積的便攜式在線修復再制造設備，其特征在于：所述操作臺包括二軸轉盤（6）和計算機（7），所述二軸轉盤（6）的底部與轉盤一級電機（26）和轉盤二級電機（27）相配合并驅動其轉動，所述轉盤一級電機（26）和轉盤二級電機（27）與電源（25）相連并提供電能；所述計算機（7）設置在底座（8）的側邊位置。

4.根據權利要求1所述的基于電弧熔積的便攜式在線修復再制造設備，其特征在于：所述機械臂包括旋轉底盤（9），所述旋轉底盤（9）上固定有頭部關節，所述頭部關節上安裝有一級機械臂（10），所述一級機械臂（10）的末端安裝有二級機械臂（11），所述一級機械臂（10）和二級機械臂（11）連接處有三級電機（22），所述二級機械臂（11）末端安裝可更換機械手裝置；所述二級機械臂（11）的頂端安裝有送絲機（28），所述送絲機（28）后端電線通過底座（8）上的小孔連接到車身內部電焊機（24）和電源（25）進行控制和供能；所述二級機械臂（11）上安裝有四級電機（23）。

5.根據權利要求4所述的基于電弧熔積的便攜式在線修復再制造設備，其特征在于：所述可更換機械手裝置包括機械小臂（12）和焊槍機械臂手腕（13），所述焊槍機械臂手腕（13）上安裝有反求裝置（14），所述反求裝置（14）底端安裝有反求攝像裝置（15），所述焊槍機械臂手腕（13）前端安裝有轉換頭（16）。

6.根據權利要求5所述的基于電弧熔積的便攜式在線修復再制造設備，其特征在于：所述轉換頭（16）的各個接頭分別安裝有焊槍頭（17）、旋轉銑刀頭（18）和旋轉刷頭（19），所述旋轉銑刀頭（18）配備有不同尺寸的可更換刀頭。

7.根據權利要求4所述的基于電弧熔積的便攜式在線修復再制造設備，其特征在于：所述反求攝像裝置（15）能夠通過掃描獲取大型結構件的表面圖形信息數據，通過在線反求計算得出大型結構件有缺省部位的三維模型，并通過與原沒有缺省部位的模型作對比，從而對大型結構件上的缺省部位進行識別和建模，在計算機（7）中操作，相關程序會對缺省部位模型分層并做出焊接機械手上末端焊槍頭（17）的融覆路徑規劃，進而生成相應的機械手運行指令，通過機械手上末端焊槍頭（17）增材融覆成型來修復缺陷，從而自動執行修復工作。

8.根據權利要求4所述的基于電弧熔積的便攜式在線修復再制造設備，其特征在于：所述旋轉底盤（9）上有支撐結構，各級機械臂配合時留出空隙，當設備處于保養和停止狀態時可以折疊設備，機械臂設備的伸展和收縮便捷，適用于便攜式野外設備的在線修復作業。

9.采用權利要求1-8任意一項所述基于電弧熔積的便攜式在線修復再制造設備進行在線修復的方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟一：通過計算機（7）的相關軟件，控制旋轉底盤（9）、一級機械臂（10）、二級機械臂（11）帶動可更換機械手裝置移動，進而使反求攝像裝置（15）處于待修復的位置；

步驟二：啟動反求攝像裝置（15），通過反求攝像裝置（15）對待修復面進行掃描，反求攝像裝置（15）會獲取大型結構件的圖形信息數據，通過在線反求計算得出大型結構件有缺省部位的三維模型，并通過與原沒有缺省部位的模型作對比，從而對大型結構件上的缺省部位進行識別和建模，計算機程序會對缺省部位模型分層并做出焊接機械手上末端焊槍頭（17）的融覆路徑規劃，生成相應的機械手運行指令，通過機械手上末端焊槍頭（17）增材融覆成型來修復缺陷，從而自動執行修復工作；

步驟三：旋轉轉換頭（16）更換機械手裝置為旋轉銑刀頭（18），選取合適尺寸的銑刀頭，通過四級電機（23）驅動，對修復表面進行銑削和打磨，消除修復平面的不平整，進一步消除應力集中，提升加工精度和修復效果；

步驟四：最后，旋轉轉換頭更換機械手裝置為旋轉刷頭（19），對修復平面進行清刷，去除銑削過程產生的切屑和加工廢料，完成基于電弧熔積的便攜式設備在線修復工作。