一种双机器人协同控制激光冲击强化装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种双机器人协同控制激光冲击强化装置，轨迹机器人、送水机器人和外光路系统依次设置在同一直线上；轨迹机器人以实现拾取零件并调整零件姿态；送水机器人与去离子水系统连接以实现配合轨迹机器人对零件表面进行喷水作业；外光路系统与高能脉冲激光器系统连接，且外光路系统的出光口朝向轨迹机器人；集中控制系统操作台对各部分进行控制。通过离线仿真编程软件将整个装置及待加工零件的数模导入，实现虚拟现实的结合，经过对加工过程的仿真优化加工过程轨迹避免干涉，实现冲击强化过程中零件运动路径、喷水姿态自动调节，激光器脉冲出光、去离子水流量调节自动运行，整个加工过程实现不停机工作，极大提高生产效率。产效率。产效率。

【技术实现步骤摘要】
一种双机器人协同控制激光冲击强化装置及方法


[0001]本专利技术涉及激光加工
，特别是涉及一种双机器人协同控制激光冲击强化装置及方法。

技术介绍

[0002]激光冲击强化是通过高功率密度、短脉冲的激光通过透明约束层作用在金属表面所涂覆的能量吸收层时，吸收层吸收激光能量迅速气化，形成高温高压的等离子体。等离子体继续吸收激光能量急剧升温膨胀，然后爆炸形成高强度冲击波作用于金属表面。当冲击波峰值压力超过金属材料的屈服强度时，材料发生塑性变形并在表层产生垂直于材料表面的压应力。残余压应力会降低交变载荷中的应力水平，从而提高零件的疲劳寿命。通常情况下，需要在材料表面布置吸收层(铝箔胶带)和约束层(去离子水等)进行激光冲击强化加工。
[0003]目前，激光冲击强化技术广泛应用在航空领域。现有激光冲击强化装备加工过程耗时费力，尤其是约束层的施加需要人工不断停机调整喷水位置，系统协同性差，生产效率低，无法实现相同产品的连续重复加工，急需提高自动化水平。

技术实现思路

[0004](1)要解决的技术问题
[0005]本专利技术实施例提供了一种双机器人协同控制激光冲击强化装置及方法，解决了现有激光冲击强化装备加工过程耗时费力，系统协同性差，生产效率低，无法实现相同产品的连续重复加工的技术问题。
[0006](2)技术方案
[0007]第一方面，本专利技术的实施例提出了一种双机器人协同控制激光冲击强化装置，包括：轨迹机器人、送水机器人、去离子水系统、高能脉冲激光器系统、外光路系统以及集中控制系统操作台；所述轨迹机器人、送水机器人和外光路系统依次设置在同一直线上；所述轨迹机器人以实现拾取零件并调整零件姿态；所述送水机器人与所述去离子水系统连接以实现配合所述轨迹机器人对零件表面进行喷水作业；所述外光路系统与所述高能脉冲激光器系统连接，且所述外光路系统的出光口朝向所述轨迹机器人；所述轨迹机器人、送水机器人、去离子水系统、高能脉冲激光器系统、外光路系统均电性连接所述集中控制系统操作台，并由所述集中控制系统操作台控制。
[0008]进一步地，还包括工装转运车，所述工装转运车活动设置在所述轨迹机器人一侧以实现运输零件。
[0009]进一步地，还包括除尘器，所述除尘器的收集口设置在靠近所述轨迹机器人和所述送水机器人之间的上方以实现加工过程中的除尘。
[0010]进一步地，所述轨迹机器人、送水机器人、去离子水系统、工装转运车以及除尘器均设置在强化加工间，所述高能脉冲激光器系统和外光路系统设置在激光发生间，所述集
中控制系统操作台设置在操作控制间。
[0011]进一步地，所述强化加工间、激光发生间和操作控制间分别由隔音墙分隔开，所述强化加工间与所述激光发生间的隔音墙上设置有供激光通过的孔洞，所述强化加工间设置有地漏。
[0012]进一步地，所述高能脉冲激光器系统包括激光器水冷机、激光器电源柜和激光器主机。
[0013]进一步地，所述送水机器人包括龙门架和机械手，所述龙门架底部与地面固定连接，所述外光路系统产生的激光穿过所述龙门架的中心，所述机械手设置在所述龙门架顶部，并作用于激光区域。
[0014]第二方面，提供了一种采用第一方面的一种双机器人协同控制激光冲击强化方法，包括步骤：
[0015]S1，待强化零件通过工装转运车放置在轨迹机器人一侧；
[0016]S2，轨迹机器人通过末端的快换盘抓取零件；
[0017]S3，轨迹机器人将零件移动到加工起始位置，等待加工；
[0018]S4，去离子水系统制备去离子水并输送到储水罐中；
[0019]S5，通过集中控制系统操作台设置激光光斑形状、光斑大小、脉冲能量、脉冲频率的工艺参数，并传输到高能脉冲激光器和外光路系统；
[0020]S6，根据零件数模及零件加工位置，通过集中控制系统操作台的离线编程模块完成对轨迹机器人和送水机器人的程序编制，并通过集中控制系统操作台的仿真模块进行仿真确认，最后将运动程序传输到轨迹机器人和送水机器人；
[0021]S7，送水机器人按照预设程序将喷水口移动至强化加工位置；
[0022]S8，加工开始，送水机器人的喷水口出水，同时外光路系统出光；
[0023]S9，轨迹机器人和送水机器人按照运动程序进行运动，轨迹机器人在调整零件的不同加工位置时，送水机器人运动到不干涉位置等待，轨迹机器人调整完成后送水机器人再回到强化区域，并根据强化区域的位置特点，送水机器人调整喷水角度，然后开始新的位置加工；
[0024]S10，完成单个零件的全部加工过程后，送水机器人返回原始位置，且喷水口停止出水，同时外光路系统停止出光，轨迹机器人将零件放到工装转运车上，并抓取下一个零件；
[0025]S11，循环上述步骤，直至依次完成全部零件的冲击强化加工过程。
[0026](3)有益效果
[0027]综上，本专利技术通过集中控制系统操作台的离线仿真编程软件将整个装置的各部件以及待加工零件的数模导入，实现虚拟现实的结合，经过对加工过程的仿真优化和加工过程轨迹的避免干涉，实现在冲击强化过程中，通过程序实现轨迹机器人控制零件运动路径和送水机器人控制喷水姿态的自动调节，以及高能脉冲激光器系统和外光路系统的激光器脉冲出光，和去离子水系统的去离子水流量调节自动运行，使整个加工过程实现不停机工作，极大提高生产效率。
附图说明
[0028]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对本专利技术实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0029]图1是一种双机器人协同控制激光冲击强化装置的结构示意图；
[0030]图2是图1中送水机器人的结构示意图；
[0031]图3是一种双机器人协同控制激光冲击强化方法的逻辑控制程序结构图；
[0032]图中：001、工装转运车；002、轨迹机器人；003、送水机器人；004、机器人控制柜；005、强化加工间；006、去离子水系统；007、除尘器；008、总电源柜；009、激光器水冷机；010、激光器电源柜；011、激光器主机；012、外光路系统；013、集中控制系统操作台；104、龙门架；105、机械手；106、外光路系统产生的激光。
具体实施方式
[0033]下面结合附图和实施例对本专利技术的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本专利技术的原理，但不能用来限制本专利技术的范围，即本专利技术不限于所描述的实施例，在不脱离本专利技术的精神的前提下覆盖了零件、部件和连接方式的任何修改、替换和改进。
[0034]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参照附图并结合实施例来详细说明本申请。
[0035]请参考图1，第一方面，本专利技术的实施例提出了一种双机器人本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双机器人协同控制激光冲击强化装置，其特征在于，包括：轨迹机器人、送水机器人、去离子水系统、高能脉冲激光器系统、外光路系统以及集中控制系统操作台；所述轨迹机器人、送水机器人和外光路系统依次设置在同一直线上；所述轨迹机器人以实现拾取零件并调整零件姿态；所述送水机器人与所述去离子水系统连接以实现配合所述轨迹机器人对零件表面进行喷水作业；所述外光路系统与所述高能脉冲激光器系统连接，且所述外光路系统的出光口朝向所述轨迹机器人；所述轨迹机器人、送水机器人、去离子水系统、高能脉冲激光器系统、外光路系统均电性连接所述集中控制系统操作台，并由所述集中控制系统操作台控制。2.根据权利要求1所述的一种双机器人协同控制激光冲击强化装置，其特征在于，还包括工装转运车，所述工装转运车活动设置在所述轨迹机器人一侧以实现运输零件。3.根据权利要求2所述的一种双机器人协同控制激光冲击强化装置，其特征在于，还包括除尘器，所述除尘器的收集口设置在靠近所述轨迹机器人和所述送水机器人之间的上方以实现加工过程中的除尘。4.根据权利要求3所述的一种双机器人协同控制激光冲击强化装置，其特征在于，所述轨迹机器人、送水机器人、去离子水系统、工装转运车以及除尘器均设置在强化加工间，所述高能脉冲激光器系统和外光路系统设置在激光发生间，所述集中控制系统操作台设置在操作控制间。5.根据权利要求4所述的一种双机器人协同控制激光冲击强化装置，其特征在于，所述强化加工间、激光发生间和操作控制间分别由隔音墙分隔开，所述强化加工间与所述激光发生间的隔音墙上设置有供激光通过的孔洞，所述强化加工间设置有地漏。6.根据权利要求1所述的一种双机器人协同控制激光冲击强化装置，其特征在于，所述高能脉冲激光器系统包括激光器水冷机、激光器电源柜和激...

【专利技术属性】
技术研发人员：李超，陈虎，曹子文，岳玉英，
申请(专利权)人：中国航空制造技术研究院，
类型：发明
国别省市：