【技术实现步骤摘要】
：本专利技术涉及一种激光原位修复气体保护装置及方法，尤其是指一种针对原位修复复杂修复工况下的保护气体自适应调节装置，属于原位修复设备及质量控制领域。
技术介绍
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技术介绍
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1、原位修复是一种针对工程结构中出现的损伤或缺陷进行修补的方法，其基本思想是在不拆除或移动结构的情况下，直接在现场对缺陷进行修复。通常原位修复发生在需要修复的部件或设备无法轻易移除或不能停机维修的情况下。这种修复方式可以减少维修时间和停机时间，从而提高部件或设备的可用性，这个过程包括清洁受损区域、补充或更换所需的材料、进行焊接、切割或修复操作等。修复人员可能会使用各种手工工具、焊接设备、切割设备、涂层材料等，以便在受损部件所在的环境中完成修复。原位修复可以应用于多个领域，包括建筑维修、设备维修、机械维修等。它能够解决常见的损坏问题，如裂纹、断裂、磨损等，以恢复部件的功能和性能。
2、在激光原位修复过程中，若气体保护效果不好，粉末与环境中的氧或氮发生化学反应，可能导致氧化或氮化物的生成，这些化合物会严重影响修复层的质量。同时，气体保护不佳会导致熔池中存在过量的气泡，形成气孔或夹杂，这些缺陷均会降低零件的力学性能和抗腐蚀能力。所以面对原位修复，应着重提高熔池保护力度来避免因气体保护不佳而导致的缺陷。但在实际原位修复中，待修复表面并不总是很理想，针对一些复杂的待修复表面，如不规则孔洞、角落等，现有的气体保护装置及方法面对这些极端复杂的环境并不能起到很好的保护效果，主要是因为传统的气体保护装置面向平坦开阔环境下的原位激光再制造，其中大多数气
3、综上所述，复杂环境激光原位修复技术的气体保护装置及方法尚未完善。本专利技术创新性的提出了一种原位激光再制造自保护气适应调节装置及方法，可以精确控制激光原位修复过程中的质量控制，减少修复过程中的缺陷产生，提高修复件的安全性和可靠性，实现高质量、高效率、稳定性更强的原位修复。
技术实现思路
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技术实现思路
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1、本专利技术是针对传统原位修复在复杂工作环境下气体保护效果不佳，现有气体保护装置及方法尚未完善等不足，提出一种原位激光再制造自保护气适应调节装置及方法。
2、本专利技术的技术通过以下技术方案实现：
3、一种原位激光再制造自保护气适应调节装置及方法，其特征在于，包括气体保护装置变形系统、激光增材制造系统及电机控制系统。所述的气体保护装置变形系统包含气骨、变形环、气管、供气伸缩盘、总进气孔、柔性耐热布。激光增材制造系统包含激光头、激光。电机控制系统包括视觉传感器、视觉信号接收设备、信号处理设备和电机总控设备。其中：
4、所述气体保护装置变形系统包含变形环、气骨、柔性耐热布、气管、总进气孔和供气伸缩盘，变形环上端的气管相连用于气体传输，变形环侧面与气骨相连，将总进气孔的保护气体通过气管传入气骨中。气管上端和供气伸缩盘相连，用以传输保护气体并实现竖直方向的拉伸，在供气伸缩盘的左侧有一个总进气孔来输送保护气体。同时，气骨的外部还包裹一层柔性耐热布。气体保护装置变形系统包裹在激光头外部，实现高效气体保护。
5、所述的气体保护装置变形系统的供气伸缩盘，内部含有16个均匀分布的齿轮，依靠微型电机驱动。气管上端伸入供气伸缩盘并且端部含有一排与齿轮啮合的齿，微型电机驱动齿轮带动气管实现气管和气骨在竖直方向上的运动。
6、所述的气体保护装置变形系统，其特征在于，电机总控设备与变形环和供气伸缩盘相连，与气骨相连的变形环与在接收电机总控设备的信号后进行二维平面的运动进而带动气骨实现变形，气体保护装置的平面形貌在气骨的运动下会与变形环的形貌保持一致，进而调节气体保护范围。
7、所述的气体保护装置变形系统，其特征在于，所述的供气伸缩盘，其特征在于，电机总控设备按照处理过的视觉信号需求驱动16个齿轮带动气管上下运动，实现气骨在竖直方向上的运动，其中气管为软性气管，在齿轮的传动下实现伸缩运动。
8、所述的电机控制系统，其特征在于，视觉信号接收设备接收到视觉传感器的视觉信号后立刻传递给信号处理设备，将信号经过处理传递给电机总控设备，电机总控设备驱动变形环和供气伸缩盘进行运动，带动气体保护装置的协调变形，进而自适应调整成适合该时刻待修复表面下的形态。随着视觉传感器跟随激光头的运动，视觉传感器持续提供视觉信号，在经过处理后电机总控设备又反馈于气体保护装置变形系统，实现气体保护装置的随形实时变化。
9、所述的气体保护装置变形系统，其特征在于，气骨的内侧含有一排气孔，气孔开孔位置避开气骨的滑动范围，同时气骨的尺寸可替换，使得气体保护装置的应用更为灵活，方便维修。装置中气骨的数目为16根。
10、所述的激光增材制造系统，其特征在于，激光头位于气体保护装置内部，伴随着气体保护区域充满保护气，激光头发射激光，并且在待修复区域形成修复熔池。在激光头运动原位修复时，保护气装置跟随其一起与运动，实时调控气体保护装置形貌，保证激光原位修复的无氧环境。
11、本专利技术的有益效果为：
12、1、本专利技术的气体保护装置变形系统可以根据复杂原位待修复表面的变化而自适应调节保护范围，通过调整保护气装置的形貌可以有效地提高修复质量，同时可以调整气骨的尺寸，具有很强的灵活性与适用性。
13、2、本专利技术的气体保护装置变形系统的软性气管是通过供气伸缩盘来实现伸缩的，通过供气伸缩盘内部的转机带动气管实现下方气骨在竖直方向上的运动。并且内部配置多数电机，可以实现不同气管的伸缩配合，进而更好的适应竖直方向上的环境形貌，其与二维平面上变形环所控制的变形之间协调配合，充分适应复杂的原位修复工作环境。
14、3、本专利技术的自适应调节气体保护装置及方法可以自适应实时调控气体保护装置的形貌，原位修复过程中的实时调节可以有效适应工况，保证原位修复过程中的高水平的气体保护。
15、4、本专利技术的自适应调节气体保护装置及方法不仅适用于激光原位修复领域，同时还可以适用于激光增材及再制造开阔环境和复杂表面的激光焊接领域。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种原位激光再制造自保护气适应调节装置及方法，其特征在于，包括气体保护装置变形系统、激光增材制造系统及电机控制系统。所述的气体保护装置变形系统包含气骨(13)、变形环(11)、气管(15)、供气伸缩盘(12)、总进气孔(16)、柔性耐热布(14)。激光增材制造系统包含激光头(21)、激光(22)。电机控制系统包括视觉传感器(31)、视觉信号接收设备(32)、信号处理设备(33)和电机总控设备(34)。其中：
2.根据权利要求1所述的一种原位激光再制造自保护气适应调节装置及方法，所述的气体保护装置变形系统，其特征在于，电机总控设备(34)与变形环(11)和供气伸缩盘(12)相连，与气骨(13)相连的变形环(11)与在接收电机总控设备(34)的信号后进行二维平面的运动进而带动气骨(13)实现变形，气体保护装置的平面形貌在气骨(13)的运动下会与变形环(11)的形貌保持一致，进而调节气体保护范围。
3.根据权利要求1所述的一种原位激光再制造自保护气适应调节装置及方法，所述的气体保护装置变形系统，其特征在于，所述的供气伸缩盘(12)，其特征在于，电机总控设备(
4.根据权利要求1所述的一种原位激光再制造自保护气适应调节装置及方法，所述的电机控制系统，其特征在于，视觉信号接收设备(32)接收到视觉传感器(31)的视觉信号后立刻传递给信号处理设备(33)，将信号经过处理传递给电机总控设备(34)，电机总控设备(34)驱动变形环(11)和供气伸缩盘(12)进行运动，带动气体保护装置的协调变形，进而自适应调整成适合该时刻待修复表面下的形态。随着视觉传感器(31)跟随激光头(21)的运动，视觉传感器(31)持续提供视觉信号，在经过处理后电机总控设备(34)又反馈于气体保护装置变形系统，实现气体保护装置的随形实时变化。
5.根据权利要求1所述的一种原位激光再制造自保护气适应调节装置及方法，所述的气体保护装置变形系统，其特征在于，气骨(13)的内侧含有一排气孔，气孔开孔位置避开气骨(13)的滑动范围，同时气骨(13)的尺寸可替换，使得气体保护装置的应用更为灵活，方便维修。装置中气骨(13)的数目为16根。
6.根据权利要求1所述的一种原位激光再制造自保护气适应调节装置及方法，所述的激光增材制造系统，其特征在于，激光头(21)位于气体保护装置内部，伴随着气体保护区域充满保护气，激光头(21)发射激光(22)，并且在待修复区域形成修复熔池(23)。在激光头(21)运动原位修复时，保护气装置跟随其一起与运动，实时调控气体保护装置形貌，保证激光原位修复的无氧环境。
...【技术特征摘要】
1.一种原位激光再制造自保护气适应调节装置及方法，其特征在于，包括气体保护装置变形系统、激光增材制造系统及电机控制系统。所述的气体保护装置变形系统包含气骨(13)、变形环(11)、气管(15)、供气伸缩盘(12)、总进气孔(16)、柔性耐热布(14)。激光增材制造系统包含激光头(21)、激光(22)。电机控制系统包括视觉传感器(31)、视觉信号接收设备(32)、信号处理设备(33)和电机总控设备(34)。其中：
2.根据权利要求1所述的一种原位激光再制造自保护气适应调节装置及方法，所述的气体保护装置变形系统，其特征在于，电机总控设备(34)与变形环(11)和供气伸缩盘(12)相连，与气骨(13)相连的变形环(11)与在接收电机总控设备(34)的信号后进行二维平面的运动进而带动气骨(13)实现变形，气体保护装置的平面形貌在气骨(13)的运动下会与变形环(11)的形貌保持一致，进而调节气体保护范围。
3.根据权利要求1所述的一种原位激光再制造自保护气适应调节装置及方法，所述的气体保护装置变形系统，其特征在于，所述的供气伸缩盘(12)，其特征在于，电机总控设备(34)按照处理过的视觉信号需求驱动16个齿轮(121)带动气管(15)上下运动，实现气骨(13)在竖直方向上的运动，其中气管(15)为软性气管，在齿轮(121)的传动下实现伸缩运动。
4.根据权利要求1所...
【专利技术属性】
技术研发人员：占小红，原帅超，凌万里，王磊磊，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
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