一种水下激光冲击强化装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种水下激光冲击强化装置，包括传输光纤、控制模块、激光冲击头、水下相机、测距仪、用于带动所述激光冲击头移动的连接臂以及用于带动所述激光冲击头转动的旋转机构，所述测距仪固定在所述激光冲击头上，所述水下相机和测距仪与所述控制模块连接。本实用新型专利技术的水下激光冲击强化装置，水下工业相机可以实时监测，规划冲击路径和实时反馈激光冲击效果；激光测距仪的设置可以快速反馈并调整激光冲击头与试样表面距离，获得最佳工作效果；连接臂对激光冲击头的位置进行调整，旋转机构对激光冲击头的角度进行微调，使得激光冲击头对准工件，实现最优的强化效果。实现最优的强化效果。实现最优的强化效果。

【技术实现步骤摘要】
一种水下激光冲击强化装置


[0001]本技术属于激光加工
，具体涉及一种用于水下激光冲击的水下激光传输及控制装置。

技术介绍

[0002]核电厂内存在大量关键部件，对核电厂的安全运行至关重要。但是，在长期的运行过程中，某些部件承受高温、腐蚀、振动、冲刷等服役环境，出现裂纹等失效现象，严重威胁核电安全。因此，关键部件的强化处理是核电厂日常运行中重要的维修手段，关乎核电厂可靠、安全、稳定运行。
[0003]激光冲击强化作为一种新型强化技术，通过高功率密度、短脉冲的激光作用于材料表面，诱导产生等离子冲击波使材料的表面发生塑性变形，并产生残余压应力，以此改善零部件服役工况下的疲劳寿命和降低应力腐蚀开裂倾向。较机械喷丸、滚压等处理方式相比，激光冲击具有非接触、无热影响区、精度可控、应力影响层更深等优点。目前，激光冲击已经开始在航空航天、汽车等领域逐渐应用。
[0004]因激光冲击强化系统可以通过光纤实现远距离传输激光束，且激光冲击头能够通过机器人实现自动化操作，针对核电厂内部放射性环境是个有效的解决方法。因而，该强化技术特别适用于在核电站核岛放射性环境下作业。目前，核电厂内部尤其是核岛内关键部件的强化维修工作基本难以实施，存在水下作业困难、人员受照剂量大等问题。水下激光冲击的应用目前还未成熟，装置及工艺的研究还处于初始阶段，一是目前主流激光冲击是大能量(＞10J)激光器，强化程度深，对部件寿命容易产生负面影响；二是常规光纤传输激光冲击能量的损伤率较高。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，为了克服现有技术的缺陷和达到上述目的，本技术的目的是提供一种水下激光冲击强化装置，能够在水下实现对激光冲击头的快速调整和反馈，保证强化效果。
[0006]为了达到上述目的，本技术采用以下的技术方案：
[0007]一种水下激光冲击强化装置，包括传输光纤、控制模块、激光冲击头、水下相机、测距仪、用于带动所述激光冲击头移动的连接臂以及用于带动所述激光冲击头转动的旋转机构，所述测距仪固定在所述激光冲击头上，所述水下相机和测距仪与所述控制模块连接。
[0008]根据本技术的一些优选实施方面，所述连接臂包括转动连接的第一转动臂和第二转动臂，所述第一转动臂的一端与所述激光冲击头连接，所述第一转动臂的另一端与所述第二转动臂转动连接；所述第二转动臂的另一端与转动控制箱连接，所述转动控制箱与所述控制模块连接。
[0009]根据本技术的一些优选实施方面，所述旋转机构设置在所述第一转动臂内。
[0010]根据本技术的一些优选实施方面，所述旋转机构包括连接轴、齿轮以及用于
驱动所述齿轮转动的电机，所述连接轴的一端与激光冲击头固定，所述齿轮套设在连接轴上。电机驱动齿轮转动，齿轮与连接轴固定，进而驱动连接轴，控制夹具和激光冲击头转动，实现角度的控制。
[0011]根据本技术的一些优选实施方面，所述第一转动臂远离所述第二转动臂的一端设置有夹具，所述激光冲击头设置在所述夹具上，所述连接轴远离所述第二转动臂的一端与所述夹具固定连接。
[0012]根据本技术的一些优选实施方面，所述传输光纤为由多根光纤耦合形成。
[0013]根据本技术的一些优选实施方面，所述传输光纤包括位于中间的芯光纤、对称设置在所述芯光纤外的外光纤以及包裹在最外侧的覆层。
[0014]根据本技术的一些优选实施方面，所述芯光纤外对称设置有偶数根外光纤。在一些实施例中，优选芯光纤外对称设置有4根外光纤，即采用5根光纤耦合成传输光纤，控制可传输激光面积占比＞95％，保障激光光纤耦合传输的效率和可靠性，减少激光能量的损失。
[0015]根据本技术的一些优选实施方面，包括将所述激光冲击头容纳在内的保护罩，所述保护罩为透明材质如透明有机玻璃。透明有机玻璃保护罩的设置，一方面可以保护激光冲击头不被水浸润损坏，另一方面和水形成复合约束层，保证激光质量。
[0016]根据本技术的一些优选实施方面，所述保护罩对应激光冲击头发出的激光区域的壁厚小于剩余部分的壁厚。
[0017]由于采用了以上的技术方案，相较于现有技术，本技术的有益之处在于：本技术的水下激光冲击强化装置，水下工业相机可以实时监测，规划冲击路径和实时反馈激光冲击效果；激光测距仪的设置可以快速反馈并调整激光冲击头与试样表面距离，获得最佳工作效果；连接臂对激光冲击头的位置进行调整，旋转机构对激光冲击头的角度进行微调，使得激光冲击头对准工件，实现最优的强化效果。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，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。
[0019]图1为本技术优选实施例中传输光纤的截面结构示意图；
[0020]图2为本技术优选实施例中水下激光冲击强化装置的结构示意图；
[0021]附图中，1
‑
水下工业相机；2
‑
激光测距仪；3
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夹具；4
‑
激光冲击头；5
‑
保护罩；6
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连接轴；7
‑
伺服电机；8
‑
传输光纤；81
‑
芯光纤；82
‑
外光纤；83
‑
覆层；91
‑
第一转动臂；92
‑
第二转动臂，10
‑
转动控制箱；11
‑
控制模块。
具体实施方式
[0022]为了使本
的人员更好地理解本技术的技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本技术
中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本技术保护的范围。
[0023]如图2所示，本实施例中的水下激光冲击强化装置包括传输光纤8、控制模块11、激光冲击头4、水下相机1、测距仪2、用于带动激光冲击头4移动的连接臂、用于带动激光冲击头4转动的旋转机构、用于将激光冲击头4容纳在内的保护罩5。传输光纤8连接激光发生器和激光冲击头4。测距仪2固定在激光冲击头4上，水下相机1和测距仪2与控制模块11连接。连接臂和旋转机构相互配合，便于激光冲击头4在水下可以自由转动，冲击效果更好。
[0024]在激光冲击头4附近设置一套基于摄像头和机器视觉系统的CCD水下工业相机1，其具有的智能快速识别系统能够自动判断激光冲击的范围、效果；同时，在激光冲击头4侧边配备一个激光测距仪2，实时检测激光冲击头4与工件表面的距离，用于反馈和调整激光冲击头4与工件之本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水下激光冲击强化装置，其特征在于，包括传输光纤、控制模块、激光冲击头、水下相机、测距仪、用于带动所述激光冲击头移动的连接臂以及用于带动所述激光冲击头转动的旋转机构，所述测距仪固定在所述激光冲击头上，所述水下相机和测距仪与所述控制模块连接。2.根据权利要求1所述的水下激光冲击强化装置，其特征在于，所述连接臂包括转动连接的第一转动臂和第二转动臂，所述第一转动臂的一端与所述激光冲击头连接，所述第一转动臂的另一端与所述第二转动臂转动连接；所述第二转动臂的另一端与转动控制箱连接，所述转动控制箱与所述控制模块连接。3.根据权利要求2所述的水下激光冲击强化装置，其特征在于，所述旋转机构设置在所述第一转动臂内。4.根据权利要求2或3所述的水下激光冲击强化装置，其特征在于，所述旋转机构包括连接轴、套设在所述连接轴上的齿轮以及用于驱动所述齿轮转动的电机，所述连接轴的一端与激光冲击头固...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆海峰，吴树辉，陈国星，魏少翀，史一岭，覃恩伟，潘晨阳，刘成威，王博，邓春银，陆壮，邹扬，叶林，罗扬，尹嵩，
申请(专利权)人：广东核电合营有限公司，
类型：新型
国别省市：