一种增材构件应力分布控制系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种增材构件应力分布控制系统和方法，该增材构件应力分布控制方法包括通过三维立体视觉相机重建增材构件的三维形貌，匹配增材模型库，获得增材构件相应的增材路径和工艺参数，导入至应力仿真软件，计算增材构件的理论应力分布云图，确定理论最大应力位置；采用磁光成像传感仪对理论最大应力位置进行裂纹缺陷检测，判别增材构件的表面是否存在裂纹缺陷；采用超声应力仪对理论最大应力位置进行应力实时监测，标记超过设定应力阈值的位置，通过火焰加热枪局部加热消应力处理，调整应力值的大小，控制增材构件的应力分布。本发明专利技术结合数值仿真和关键点位的应力检测能够降低应力检测的时间和成本。降低应力检测的时间和成本。降低应力检测的时间和成本。

【技术实现步骤摘要】
一种增材构件应力分布控制系统和方法


[0001]本专利技术属于工业机器人电弧增材制造领域，涉及一种增材构件应力分布控制系统和方法。

技术介绍

[0002]在大型多金属构件机器人电弧增材中，多金属交织堆积界面由于两相金属物理、化学性能的差异性，导致成分偏析、应力分布复杂；随着增材尺寸增大，应力累积至超过一定阈值后易产生微裂纹缺陷，严重影响构件的力学性能。通常，为了掌握构件应力变化情况防止产生裂纹缺陷，往往采用超声应力仪对整个增材构件的全部表面进行应力测量，主要利用超声探头贴合构件的局部小区域(2cm*2cm)单次测量应力，由机械装置带动超声探头测量整个构件表面，从而获得构件增材应力情况，判别哪些区域存在高应力，对高应力区域进行消应力处理。这种全面的应力测量方法虽然能够精确获得应力分布，但需要消耗大量时间且大量的低应力区域也被测量，检测成本较高。
[0003]因此，一种大型多金属增材构件声、光、磁协同感知与应力控制方法具有一定的实际意义。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种增材构件应力分布控制系统和方法。本专利技术所采用的技术方案是：
[0005]一种增材构件应力分布控制系统，包括：增材构件、三维立体视觉相机、工业计算机、磁光成像传感仪、超声应力仪和火焰加热枪；
[0006]所述三维立体视觉相机用于对所述增材构件进行整体三维扫描，重建所述增材构件的三维形貌；
[0007]所述工业计算机与所述三维立体视觉相机连接，所述工业计算机安装有增材模型库和应力仿真软件，根据所述三维形貌匹配所述增材模型库，获得所述增材构件相应的增材路径和工艺参数，将所述增材路径和所述工艺参数导入至所述应力仿真软件，计算所述增材构件的理论应力分布云图，确定理论最大应力位置；
[0008]所述磁光成像传感仪与所述工业计算机连接，用于对所述理论最大应力位置进行裂纹缺陷检测，判别所述增材构件的表面是否存在裂纹缺陷；
[0009]所述超声应力仪与所述工业计算机连接，用于对所述理论最大应力位置进行应力实时监测，将检测的应力值与设定应力阈值对比，标记超过所述设定应力阈值的位置；
[0010]所述火焰加热枪与所述工业计算机连接，用于对超过所述设定应力阈值的位置进行局部加热消应力处理，调整应力值的大小，控制所述增材构件的应力分布。
[0011]在本专利技术的一个实施例中，所述三维立体视觉相机设置有主动激光光栅和双目立体视觉相机；
[0012]所述主动激光光栅用于发射条纹结构光至增材构件的表面区域；
[0013]所述双目立体视觉相机拍摄所述条纹结构光的图像。
[0014]在本专利技术的一个实施例中，所述超声应力仪为多通道超声应力仪。
[0015]一种增材构件应力分布控制方法，包括如下步骤：
[0016]步骤1：由三维立体视觉相机对增材构件进行整体三维扫描，重建增材构件的三维形貌；
[0017]步骤2：根据所述三维形貌匹配增材模型库，获得所述增材构件相应的增材路径和工艺参数；
[0018]步骤3：将所述增材路径和所述工艺参数导入至应力仿真软件，计算所述增材构件的理论应力分布云图，确定理论最大应力位置；
[0019]步骤4：采用磁光成像传感仪对理论最大应力位置进行裂纹缺陷检测，判别所述增材构件的表面是否存在裂纹缺陷；
[0020]步骤5：若存在所述裂纹缺陷，则进行刨根清理，去除裂纹区域，重新进行金属增材修补；
[0021]步骤6：采用超声应力仪对所述理论最大应力位置进行应力实时监测，将检测的应力值与设定应力阈值对比，标记超过所述设定应力阈值的位置；
[0022]步骤7：对超过所述设定应力阈值的位置通过火焰加热枪局部加热消应力处理，调整应力值的大小，控制所述增材构件的应力分布。
[0023]在本专利技术的一个实施例中，所述步骤1包括：
[0024]由所述三维立体视觉相机发射条纹结构光至增材构件的表面区域，通过所述三维立体视觉相机的双目立体视觉相机拍摄所述条纹结构光的图像，经过数据坐标标定后，计算得到所述增材构件上所述表面区域的点云数据；
[0025]利用所述三维立体视觉相机对所述增材构件不同的表面区域进行扫描，将多次扫描的点云数据进行拼接和滤波处理，三维重建得到整个所述增材构件的三维形貌。
[0026]在本专利技术的一个实施例中，所述超声应力仪由20通道超声波发射探头和20通道超声波接收探头组成，同时非破坏性测量20个关键位置的应力值，确定20个理论最大应力位置作为应力检测区域。
[0027]在本专利技术的一个实施例中，所述步骤3包括：将所述增材路径和所述工艺参数导入至应力仿真软件，计算所述增材构件的理论应力分布云图，确定20个理论最大应力位置作为应力检测区域。
[0028]本专利技术的有益效果：
[0029]本专利技术通过三维立体视觉相机扫描整个增材构件，与增材模型库对比获得相应的增材轨迹和工艺参数，将增材轨迹和工艺参数导入至应力仿真软件得到理论最大应力位置作为监测点，通过超声应力仪发射超声波测量应力、磁光传感仪发射磁场信号测量裂纹缺陷，获得实际应力和裂纹缺陷情况，表征构件整体的最大应力位置，从而快速实现大型多金属构件的应力检测和缺陷检测，有效避免了对大型增材构件的整体全面应力测量，节约了一定的时间和成本。
附图说明
[0030]图1为本专利技术实施例提供的增材构件应力分布控制系统的结构框图；
[0031]图2为本专利技术实施例提供的增材构件应力分布控制方法的流程图；
[0032]图3为本专利技术实施例提供的三维立体视觉相机重建增材构件示意图；
[0033]图4为本专利技术实施例提供的超声应力仪测量增材构件表面应力的示意图；
[0034]图5为本专利技术实施例提供的磁光成像传感仪检测增材构件表面裂纹的示意图。
具体实施方式
[0035]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。
[0036]实施例1：
[0037]本实施例提供了一种增材构件应力分布控制系统，参照附图1，该增材构件应力分布控制系统包括增材构件1、三维立体视觉相机2、工业计算机3、磁光成像传感仪4、超声应力仪5和火焰加热枪6。
[0038]三维立体视觉相机2用于对增材构件1进行整体三维扫描，三维重建增材构件1的三维形貌。工业计算机3与三维立体视觉相机2连接，工业计算机3安装有增材模型库和应力仿真软件，根据三维形貌匹配增材模型库，获得增材构件1相应的增材路径和工艺参数，将增材路径和工艺参数导入至应力仿真软件，计算增材构件1的理论应力分布云图，确定理论最大应力位置。
[0039]磁光成像传感仪4与工业计算机3连接，用于对理论最大应力位置进行裂纹缺陷检测，判别增材构件1的表面是否存在裂纹缺陷。超声应力仪5与工业计算机3连接，用于对理论最大应力位置进行应力实时监测，将检测的应力值与设定应力阈值对比，标记超过设定应力阈值的位置。火焰加热枪6与工业计算机3连接，用于对超过设定本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种增材构件应力分布控制系统，其特征在于，包括：增材构件(1)、三维立体视觉相机(2)、工业计算机(3)、磁光成像传感仪(4)、超声应力仪(5)和火焰加热枪(6)；所述三维立体视觉相机(2)用于对所述增材构件(1)进行整体三维扫描，重建所述增材构件(1)的三维形貌；所述工业计算机(3)与所述三维立体视觉相机(2)连接，所述工业计算机(3)安装有增材模型库和应力仿真软件，根据所述三维形貌匹配所述增材模型库，获得所述增材构件(1)相应的增材路径和工艺参数，将所述增材路径和所述工艺参数导入至所述应力仿真软件，计算所述增材构件(1)的理论应力分布云图，确定理论最大应力位置；所述磁光成像传感仪(4)与所述工业计算机(3)连接，用于对所述理论最大应力位置进行裂纹缺陷检测，判别所述增材构件(1)的表面是否存在裂纹缺陷；所述超声应力仪(5)与所述工业计算机(3)连接，用于对所述理论最大应力位置进行应力实时监测，将检测的应力值与设定应力阈值对比，标记超过所述设定应力阈值的位置；所述火焰加热枪(6)与所述工业计算机(3)连接，用于对超过所述设定应力阈值的位置进行局部加热消应力处理，调整应力值的大小，控制所述增材构件(1)的应力分布。2.根据权利要求1所述的增材构件应力分布控制系统，其特征在于，所述三维立体视觉相机(2)设置有主动激光光栅和双目立体视觉相机；所述主动激光光栅用于发射条纹结构光至增材构件(1)的表面区域；所述双目立体视觉相机拍摄所述条纹结构光的图像。3.根据权利要求1所述的增材构件应力分布控制系统，其特征在于，所述超声应力仪(5)为多通道超声应力仪。4.一种增材构件应力分布控制方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：由三维立体视觉相机对增材构件进行整体三维扫描，重建增材...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄勇，王克鸿，周琦，彭勇，朱敏凤，罗茜，
申请(专利权)人：江苏烁石焊接科技有限公司，
类型：发明
国别省市：