利用手动填料进行激光焊接修补的半自动装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及激光堆焊技术，尤其是利用激光堆焊技术进行修补不规则形状的装置和方法。包括安装于三轴移动架上的成像系统，用于控制三轴移动架的控制系统，还包括运动控制卡，其特征在于该运动控制卡可以执行以下命令：通过成像系统对待修补件不规则形状缺陷的定位，采集n个点，通过软件计算形成一条与待修补件缺陷形状相吻合的第一条三维曲线，自动存储于运动控制卡中；信号发生器通过该运动控制卡可发送命令控制三轴移动架，沿着被存储的三维曲线运动；在此基础上，沿第一条三维曲线实施行偏移形成第二条三维曲线，信号发生器通过该运动控制卡可发送命令控制三轴移动架，沿着第二条三维曲线运动。如此一来，工作效率大幅降低，焊接的质量难以保证。

Semi automatic device for repairing laser welding with manual filler

The invention relates to laser surfacing technology, in particular to a device and method for repairing irregular shapes by using laser surfacing technology. Including the imaging system installed on the three-axis mobile frame, the control system used to control the three-axis mobile frame, and the motion control card. Its characteristics are that the motion control card can execute the following commands: through the imaging system to locate the irregular shape defects of the patches, collect n points, and form an and The first three-dimensional curve with the same defect shape of the repaired part is automatically stored in the motion control card; the signal generator can send commands through the motion control card to control the three-axis movable frame and move along the stored three-dimensional curve; on this basis, the second three-dimensional curve is formed by moving along the first three-dimensional curve. Through the motion control card, the signal generator can send commands to control the three-axis mobile frame and move along the second three-dimensional curve. As a result, the work efficiency is greatly reduced, and the quality of welding is difficult to guarantee.

【技术实现步骤摘要】
利用手动填料进行激光焊接修补的半自动装置
本专利技术涉及激光堆焊技术，尤其是利用激光堆焊技术进行修补不规则形状的装置和方法。
技术介绍
现有的激光焊接大体上可分为自动焊和手工焊。自动焊接适用于批量生产。比如在手机内部，把一个小螺丝焊接到金属薄片上，只要金属熔化能够保证小螺丝与金属薄片结合就没有问题了。这种情况焊接不需要添加如焊条、焊丝、粉末等材料。而利用激光堆焊技术对模具划伤和压痕以及机械零部件儿的加工失误的焊接修补，首先要恢复缺陷的形状，其次对于焊接的结合强度，致密性等质量要求很高，所以需要添加焊条或焊丝或粉末等材料，在这种情况下自动焊接不适用，其原因在于自动焊接途中不能停止，也不能进行速度的调整，激光的光点很小只有零点数毫米，焊料稍有偏离，熔化的状态不好，容易产生气孔，甚至焊料不熔化。再者，根据待焊接修补缺陷的形状，焊料的进给角度、进给速度、进给量等都是实时指标，焊工需要根据实际情况即时调整，以满足修补的要求。鉴于以上原因，对工件缺陷处的修补一般都是采用手动激光焊接进行的。手动激光焊接修补小型工件时，可以把工件放在工作台上一支手旋转机械手轮，控制工作台的X方向，Y方向，Z方向，以实现工作台上工件的三维运动，但是这种三维运动只能是各自方向的单独运动，不能联动，况且只能走直线运动，复杂形状的焊接修补非常困难，对于形状稍微有点复杂的工件的损伤之处，就难以实施高质量，快速焊接修补。手动激光焊接修补大型工件时，只能利用一种叫做3D支架的辅助设备(虽然叫做3D支架，但是Z轴和X，Y轴不能联动)，通过扳动摇杆，表面上看X轴，Y轴是在同时的运动，实际上摇杆是通过X，Y各自方向的摇杆摆动角度的大小，同一时间单独地控制着X轴和Y轴，来实现曲线的运动。这种操作非常困难，实际的运动方向和想要运动的方向很难吻合。并且，即使勉强能够实现曲线的运动也仅仅是二维的，三维的曲线运动根本无法实现。也就是说不规则形状的焊接修补非常困难。用现有的焊接方法焊接曲线或者曲面的时候，只能把曲线分成数个直线段，以折线的形式焊接。如此一来，工作效率大幅降低，焊接的质量难以保证。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供利用手动填料进行激光焊接修补的半自动装置，以及该装置的使用方法，以解决曲线或曲面修补过程中难以实施三维控制的问题，使曲线或曲面的修补沿预先设计的轨迹人工控制进行，以提高修补效率以及修补质量。本专利技术技术方案：利用手动填料进行激光焊接修补的半自动装置，包括安装于三轴移动架上的成像系统，用于控制三轴移动架的控制系统，该控制系统包括用于发送静态命令的控制面板和用于发送动态命令的信号发生器，还包括运动控制卡，其特征在于该运动控制卡可以执行以下命令：通过成像系统对待修补件不规则形状缺陷的定位，采集n个点，通过软件计算形成一条与待修补件缺陷形状相吻合的第一条三维曲线，自动存储于运动控制卡中；信号发生器通过该运动控制卡可发送命令控制三轴移动架，沿着被存储的三维曲线运动；在此基础上，沿第一条三维曲线实施偏移形成第二条三维曲线，信号发生器通过该运动控制卡可发送命令控制三轴移动架，沿着第二条三维曲线运动，按照此方法，不同位的N条三维曲线构成一个曲面；焊接材料通过人工送给的方式添加到每一条三维曲线对应的待修补件的缺陷处；所述信号发生器可发送命令控制三轴移动架沿着每一条三维曲线进行前进，后退，任意时刻的中途停止，以及前进和后退的速度。上述的利用手动填料进行激光焊接修补的半自动装置，其成像系统包括激光聚焦装置，显微镜和CCD摄像头装置，该成像系统用于观察和确定待修补件缺陷处的相对位置。上述的利用手动填料进行激光焊接修补的半自动装置，其特征在于所述三维曲线包括直线段，曲线段，圆弧，椭圆弧，抛物线弧，双曲线弧，以及上述任意两种以上线段所构成的曲线。上述的利用手动填料进行激光焊接修补的半自动装置，其特征在于运动控制卡所生成的第一条三维曲线与待修补件缺陷的吻合度可通过点的增加，点的删除，点的移动进行调整以完善第一条三维曲线。上述的利用手动填料进行激光焊接修补的半自动装置，其特征在于通过第一条三维曲线，第二条三维曲线，乃至第N条三维曲线的多行焊接，实现曲面的焊接；在此基础上，通过多次的三维曲面焊接，实现立体缺陷的焊接修补。上述的利用手动填料进行激光焊接修补的半自动装置，其特征在于所述信号发生器包括电动脉冲手轮，控制摇杆，按钮开关，脚踏开关，拨动开关，旋钮开关，或其组合；所述信号发生器通过运动控制卡可发送命令控制三轴移动架，沿第一条三维曲线实施偏移形成第二条三维曲线，乃至第N条三维曲线的偏移。上述的利用手动填料进行激光焊接修补的半自动装置，其特征在于所述信号发生器包括第一信号发生器，第二信号发生器，第三信号发生器；所述第一信号发生器控制轨迹的运动，所述第二信号发生器控制轨迹的偏移，所述第三信号发生器控制轨迹其他维度的偏移；可随时在任意点进行偏移，并且调整轨迹偏移的方向和偏移距离。所述第二信号发生器，第三信号发生器也可以通过切换第一信号发生器档位的方式来实现。一种使用权利要求1所述装置的方法，其特征在于：步骤一：利用成像系统沿着待修补件缺陷形状，信号发生器通过控制系统，分别移动X轴，Y轴，Z轴来定位，采集n个点；步骤二：通过控制面板使预设的软件根据步骤一采集的n个点，自动生成第一条三维曲线轨迹；步骤三：将生成的第一条三维曲线轨迹与待修补件缺陷形状进行吻合度比较，若有偏差可通过再次设置点的增加，点的删除，点的移动，使第一条三维曲线轨迹与待修补件缺陷形状完全吻合；步骤四：开启激光焊机，通过信号发生器1，控制激光的运动，使射出的激光沿着第一条三维曲线轨迹前进，后退，停止；其前进，后退的速度由信号发生器发出信号量的多少随时调节；步骤五：通过第二信号发生器，第三信号发生器给运动控制卡发出偏移数值指令；使第一条三维曲线可向任意方向，以任意距离偏移；经过多次偏移后可实现沿三维曲面的运动。在此基础上，通过多次的三维曲面焊接，实现立体缺陷的焊接修补。步骤六：根据激光沿每一条三维曲线轨迹前进，后退的速度，实时进行填料角度、填料量多少的调整。采用本专利技术的上述利用手动填料进行激光焊接修补的半自动装置，将需实时控制的焊接路径改变为沿预设的曲线轨迹或曲面轨迹进行实时控制，解决了手工焊时激光在焊接曲线或曲面时走折线，需要多次旋转工件角度，多次校准位置，避免了因多次焊接停顿所导致的焊缝衔接处的质量问题，大大提高了焊接效率和焊接质量。附图说明图1所示为本专利技术利用手动填料进行激光焊接修补的半自动装置示意图。图2所示为本专利技术针对模具以及机械零部件待修补件不规则形状缺陷的示意图。图3所示为本专利技术实施例的传统焊接方法所采用的折线示意图。图4所示为本专利技术实施例的半自动焊接方法所采用的曲线示意图。图5所示为本专利技术实施例采点形成曲线轨迹示意图。图6所示为本专利技术实施例维度Y偏移示意图。图7所示为本专利技术实施例维度Z偏移示意图。图8所示为本专利技术实施例的第一层第一条焊缝示意图。图9所示为本专利技术实施例的第一层第二条焊缝示意图。图10所示为本专利技术实施例的第一层第N条焊缝示意图。图11所示为本专利技术实施例的第二层第N条焊缝示意图。图12所示为本专利技术实施例的第M层第N条焊缝示意图。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步详细的说明。如图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.利用手动填料进行激光焊接修补的半自动装置，包括安装于三轴移动架上的成像系统，用于控制三轴移动架的控制系统，该控制系统包括用于发送静态命令的控制面板和用于发送动态命令的信号发生器，还包括运动控制卡，其特征在于该运动控制卡可以执行以下命令：通过成像系统对待修补件不规则形状缺陷的定位，采集n个点，通过软件计算形成一条与待修补件缺陷形状相吻合的第一条三维曲线，自动存储于运动控制卡中；信号发生器通过该运动控制卡可发送命令控制三轴移动架，沿着被存储的三维曲线运动；在此基础上，沿第一条三维曲线实施行偏移形成第二条三维曲线，信号发生器通过该运动控制卡可发送命令控制三轴移动架，沿着第二条三维曲线运动，按照此方法，不同位的N条三维曲线构成一个曲面；焊接材料通过人工送给的方式添加到每一条三维曲线对应的待修补件的缺陷处；所述信号发生器可发送命令控制三轴移动架沿着每一条三维曲线进行前进，后退，任意时刻的中途停止，以及前进和后退的速度。

【技术特征摘要】
1.利用手动填料进行激光焊接修补的半自动装置，包括安装于三轴移动架上的成像系统，用于控制三轴移动架的控制系统，该控制系统包括用于发送静态命令的控制面板和用于发送动态命令的信号发生器，还包括运动控制卡，其特征在于该运动控制卡可以执行以下命令：通过成像系统对待修补件不规则形状缺陷的定位，采集n个点，通过软件计算形成一条与待修补件缺陷形状相吻合的第一条三维曲线，自动存储于运动控制卡中；信号发生器通过该运动控制卡可发送命令控制三轴移动架，沿着被存储的三维曲线运动；在此基础上，沿第一条三维曲线实施行偏移形成第二条三维曲线，信号发生器通过该运动控制卡可发送命令控制三轴移动架，沿着第二条三维曲线运动，按照此方法，不同位的N条三维曲线构成一个曲面；焊接材料通过人工送给的方式添加到每一条三维曲线对应的待修补件的缺陷处；所述信号发生器可发送命令控制三轴移动架沿着每一条三维曲线进行前进，后退，任意时刻的中途停止，以及前进和后退的速度。2.根据权利要求1所述的利用手动填料进行激光焊接修补的半自动装置，其成像系统包括激光聚焦装置，显微镜和CCD摄像头装置，该成像系统用于观察和确定待修补件缺陷处的相对位置。3.根据权利要求1或2所述的利用手动填料进行激光焊接修补的半自动装置，其特征在于所述三维曲线包括直线段，曲线段，圆弧，椭圆弧，抛物线弧，双曲线弧，以及上述任意两种以上线段所构成的曲线。4.根据权利要求3所述的利用手动填料进行激光焊接修补的半自动装置，其特征在于运动控制卡所生成的第一条三维曲线与待修补件缺陷的吻合度可通过点的增加，点的删除，点的移动进行调整以完善第一条三维曲线。5.根据权利要求1或权利要求3所述的利用手动填料进行激光焊接修补的半自动装置，其特征在于通过第一条三维曲线，第二条三维曲线，乃至第N条三维曲线的多条焊接，实现曲面的焊接；在此基础上，通过多次的三维曲面焊接，实现立体缺陷的焊接修补。6.根据权利要求1或权利要求2所述的利用手动填料进行激光焊接修补的半自动装置，其特征在于所述信号发生器包括电动脉冲手轮，控制摇杆，按钮...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘闻司，
申请(专利权)人：刘闻司，
类型：发明
国别省市：广东,44