一种3D快速成型扫描再制造修复系统技术方案

本发明专利技术公开一种3D快速成型扫描再制造修复系统，包括激光扫描仪，用于扫描待修复工件形成待修复工件轮廓数据；激光熔覆加工头，用于通过激光熔覆完成待修复工件修复工作；送粉器，用于配合激光熔覆加工头供给激光熔覆金属粉；激光器，用于激发激光为激光熔覆头提供光源；机器人，配合激光扫描仪和激光熔覆加工头完成相关工作；PLC，用于接收激光扫描仪获取的数据并控制相关部件配合完成激光熔覆修复工作；所述激光扫描仪与PLC通信连接，所述机器人、激光器、激光熔覆加工头及送粉器分别与PLC控制连接，本系统操作方便，便于调试维修；同时能节省材料，节约成本，整套设备自动化程度高，减少人工成本，适合推广。

【技术实现步骤摘要】
一种3D快速成型扫描再制造修复系统
本专利技术属于零件修复
，具体地说涉及一种3D快速成型扫描再制造修复系统。
技术介绍
工业级金属3D打印技术成为高附加值零件修复与再制造，钛合金等多种金属的激光增材制造的新兴技术。现有技术中，存在较多限制问题，如：工件的损伤缺失部分不统一，对于批量工件，一般先整体加工到一定尺寸，然后再制定统一标准的增材检材方案，造成原材料的大量浪费；某些特殊合金材料，当前气氛保护不彻底，容易造成材料氧化。因此现有技术需要进一步发展。
技术实现思路
针对现有技术的种种不足，为了解决上述问题，现提出一种3D快速成型扫描再制造修复系统。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种3D快速成型扫描再制造修复系统，其中，包括：激光扫描仪，用于扫描待修复工件形成待修复工件轮廓数据；激光熔覆加工头，用于通过激光熔覆完成待修复工件修复工作；送粉器，用于配合激光熔覆加工头供给激光熔覆金属粉；激光器，用于激发激光为激光熔覆头提供光源；机器人，用于分别配合激光扫描仪和激光熔覆加工头完成扫描和激光熔覆修复工作；PLC，用于接收激光扫描仪获取的待修复工件轮廓数据并控制机器人、激光器、激光熔覆加工头及送粉器配合完成激光熔覆修复工作；所述激光扫描仪与PLC通信连接，所述机器人、激光器、激光熔覆加工头及送粉器分别与PLC控制连接。优选的，还包括用于放置待修复工件并配合机器人动作的移动工作台，所述移动工作台与PLC控制连接，所述移动工作台包括双轴变位机和立卧单轴变位机。优选的，所述机器人和移动工作台设置于充装有氩气的密封舱中。优选的，所述3D快速成型扫描再制造修复系统还包括用于向密封舱中供给氩气的氩气供气站，所述氩气工作站与PLC控制连接。优选的，系统还包括用于对激光熔覆过程中的氩气进行净化的惰性气体净化系统，所述惰性气体净化系统通过管路与密闭箱体连通，所述惰性气体净化系统与PLC控制连接。优选的，还包括用于对激光器进行降温冷却的水冷机，所述水冷机与PLC控制连接。优选的，PLC与机器人、激光器分别通过Profinet通讯。优选的，激光器与水冷机之间通过IO电缆进行通信连接。优选的，所述机器人为六自由度机器人。有益效果：本专利技术设备操作方便，便于工件安装拆卸以及设备的调试及维修；控制系统性能稳定、成熟可靠、抗干扰能力强；能同时满足激光测量、激光修复加工、激光3D打印的要求；同时能节省材料，节约成本，整套设备自动化程度高，减少人工成本，适合推广。附图说明图1是本专利技术具体实施例中3D快速成型扫描再制造修复系统的整机控制系统图。具体实施方式为了使本领域的人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合本专利技术的附图，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整的描述，基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其它类同实施例，都应当属于本申请保护的范围。此外，以下实施例中提到的方向用词，例如“上”“下”“左”“右”等仅是参考附图的方向，因此，使用的方向用词是用来说明而非限制本专利技术创造。如图1所示为本专利技术提供一种3D快速成型扫描再制造修复系统，其中，包括：激光扫描仪，用于扫描待修复工件形成待修复工件轮廓数据；激光熔覆加工头，用于通过激光熔覆完成待修复工件修复工作；送粉器，用于配合激光熔覆加工头供给激光熔覆金属粉；激光器，用于激发激光为激光熔覆头提供光源，本实施例使用德国IPG公司4000W光纤激光器作为光源；机器人，用于分别配合激光扫描仪和激光熔覆加工头完成扫描和激光熔覆修复工作，本实施例采用库卡机器人；PLC，用于接收激光扫描仪获取的待修复工件轮廓数据并控制机器人、激光器、激光熔覆加工头及送粉器配合完成激光熔覆修复工作，本实施例中采用西门子S7-1200PLC；所述激光扫描仪与PLC通信连接，所述机器人、激光器、激光熔覆加工头及送粉器分别与PLC控制连接。具体的，还包括用于放置待修复工件并配合机器人动作的移动工作台，所述移动工作台与PLC控制连接，所述移动工作台包括双轴变位机和立卧单轴变位机，确保在进行激光扫描，加工的过程中，实现扫描加工无死角。具体的，所述机器人和移动工作台设置于充装有氩气的密封舱中。具体的，所述3D快速成型扫描再制造修复系统还包括用于向密封舱中供给氩气的氩气供气站，所述氩气工作站与PLC控制连接，使整个加工过程全部处于惰性气体中，且惰性气体不会随工作时间出现流失，可以确保加工过程中不会出现材料氧化现象。具体的，系统还包括用于对激光熔覆过程中的氩气进行净化的惰性气体净化系统，所述惰性气体净化系统通过管路与密闭箱体连通，所述惰性气体净化系统与PLC控制连接。具体的，还包括用于对激光器进行降温冷却的水冷机，所述水冷机与PLC控制连接。具体的，PLC与机器人、激光器分别通过Profinet通讯，该通讯方式能使机器人与激光器能够实时快速响应，增加系统运行的可靠性。具体的，激光器与水冷机之间通过IO电缆进行通信连接。具体的，所述机器人为六自由度机器人。通过该系统，可以实现如下功能：高精度扫描测量与修复路径规划。通过机器人夹持高精度测量传感器自动快速的3D扫描测量，获取各种轴类、盘类、壳体类、平板类等形状零件待修复工件轮廓数据，与机器人运动数据相耦合，形成工件整体点云数据，通过去除冗余点并对稀疏数据插补，构建拓扑结构的三角形网络模型，然后将该测量模型与CAD模型进行对比，获得偏差部位和偏差量，根据评估偏差结果，获得需要进行修复加工的三角网络模型，并进行分层切片计算与加工路径规划，输出机器人修复加工路径代码程序。轴类、盘类、壳体类及平板类破损零件的三维几何形状可以在线测量，生成待修复部位的加工路径，实现激光再制造修复，具有较高的柔性。激光熔覆再制造修复，机器人激光修复系统接收加工路径代码程序，启动激光器作为光源，光纤传导作为外光路传导系统，实现激光3D打印及修复等功能，以满足激光加工的需要和新产品的开发，采用同轴送粉方式，由辅助气体将金属粉末送至激光焦点，激光将粉末熔融于基材表面，完成激光熔覆。同轴送粉激光3D打印，通过协调控制6轴机器人的运动路径与轴变位运动路径，实现包括钛合金在内的多种金属复杂结构件的3D打印，利用激光熔覆原理，基于离散材料逐层堆积成型原理，依据产品三维CAD模型，将金属粉末送到激光聚焦焦点处，形成熔池，由点到线，由线到面，由面到体层层堆积成型，快速打印出产品原型和零部件。整个设备运行过程中PLC分别与机器人、激光器通过Profinet通讯，使机器人和激光器快速响应；集成电器控制系统将机器人系统、激光器、水冷机、送粉器、双轴变位机、立卧单轴变位机、惰性气体净化系统、激光扫描测量系统、激光熔覆加工头等集中控制，并且协调运行工作，使操本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种3D快速成型扫描再制造修复系统，其特征在于，包括：/n激光扫描仪，用于扫描待修复工件形成待修复工件轮廓数据；/n激光熔覆加工头，用于通过激光熔覆完成待修复工件修复工作；/n送粉器，用于配合激光熔覆加工头供给激光熔覆金属粉；/n激光器，用于激发激光为激光熔覆头提供光源；/n机器人，用于分别配合激光扫描仪和激光熔覆加工头完成扫描和激光熔覆修复工作；/nPLC，用于接收激光扫描仪获取的待修复工件轮廓数据并控制机器人、激光器、激光熔覆加工头及送粉器配合完成激光熔覆修复工作；/n所述激光扫描仪与PLC通信连接，所述机器人、激光器、激光熔覆加工头及送粉器分别与PLC控制连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种3D快速成型扫描再制造修复系统，其特征在于，包括：
激光扫描仪，用于扫描待修复工件形成待修复工件轮廓数据；
激光熔覆加工头，用于通过激光熔覆完成待修复工件修复工作；
送粉器，用于配合激光熔覆加工头供给激光熔覆金属粉；
激光器，用于激发激光为激光熔覆头提供光源；
机器人，用于分别配合激光扫描仪和激光熔覆加工头完成扫描和激光熔覆修复工作；
PLC，用于接收激光扫描仪获取的待修复工件轮廓数据并控制机器人、激光器、激光熔覆加工头及送粉器配合完成激光熔覆修复工作；
所述激光扫描仪与PLC通信连接，所述机器人、激光器、激光熔覆加工头及送粉器分别与PLC控制连接。


2.根据权利要求1所述的3D快速成型扫描再制造修复系统，其特征在于，还包括用于放置待修复工件并配合机器人动作的移动工作台，所述移动工作台与PLC控制连接，所述移动工作台包括双轴变位机和立卧单轴变位机。


3.根据权利要求2所述的3D快速成型扫描再制造修复系统，其特征在于，所述机器人和移动工作台设置于充装有氩气的密封舱中。

【专利技术属性】
技术研发人员：曹成铭，陈波，吕会贤，马忠涛，刘智强，高婷婷，
申请(专利权)人：山东能源重装集团恒图科技有限公司，北京戎鲁机械产品再制造技术有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37