【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及水下修复，特别是涉及一种水下激光增材一体化末端作业装置。
技术介绍
1、近年来，海洋资源的大力开发、核电工程的快速发展及海洋工程的维护修复等均需要先进的水下修复技术作为技术支撑。
2、水下激光增材技术，是指以激光为热源，由修复对象三维数字化模型驱动的水下近净成形修复技术，主要以局部干法为主，即利用排水装置将作业区域的水环境排开，进而形成稳定的局部干燥空腔而进行增材作业。与传统的水下修复技术相比，水下激光增材技术具有精度好、效率高、可控性强、受水压影响小等优点，在水下修复领域具有明显的优势。
3、由于激光头价格昂贵、结构复杂，在水下激光增材过程中需要对其进行防水密封保护，目前所用的密封方法均采用密封壳体将激光头等末端作业装置整体封装在一个大型壳体内部，体积臃肿且操作不便，难以适应复杂的水下作业环境。
4、此外，现有的水下激光增材装置的使用过程中，随着水下增材过程的进行，末端作业装置进行抬升，水介质通过装置底部与工件之间的间隙进入局部干腔影响增材质量，目前的解决方式是通过在末端装置底部设置橡胶圈或海绵等可折叠材料填充间隙，但只适用于平整表面的工件增材作业，且软性材料的体积膨胀有限，增材作业高度存在限制，无法满足大高度工件的水下增材作业。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种水下激光增材一体化末端作业装置，以解决上述现有技术存在的问题，提高水下激光增材过程的稳定性。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：>
3、本专利技术提供一种水下激光增材一体化末端作业装置，包括：
4、激光头，所述激光头包括视觉模块和依次密封连接且同轴的qbh光纤接头、准直筒、分光筒和聚焦筒，所述准直筒内固设有准直镜片，所述分光筒内固设有分光镜片，所述聚焦筒内固设有聚焦镜片，所述视觉模块包括ccd相机和呈l型的收光筒，所述收光筒一端与所述分光筒的中部密封连接，所述ccd相机设置在所述收光筒的另一端，所述收光筒内的拐角处设置有反射镜片，增材区域的可见光能够通过所述分光镜片、所述反射镜片的反射传输至所述ccd相机；
5、转接机构，所述转接机构包括依次固连的第一连接件、伸缩模块和第二连接件，所述第一连接件与所述聚焦筒远离所述分光筒的一端固连，所述第一连接件和所述第二连接件都固设有正对所述聚焦筒的通孔，所述第一连接件的通孔处固设有第一保护镜片，所述第二连接件的通孔处固设有第二保护镜片；
6、排水机构，所述排水机构包括防水罩体和环形柔性衬套，所述防水罩体一端与所述第二连接件密封连接，所述环形柔性衬套一端的内壁与所述防水罩体的另一端密封连接，且所述环形柔性衬套的另一端用于与待增材工件的表面抵接；所述防水罩体上设置有正对所述第二保护镜片的光束通孔，所述防水罩体上还固设有正对焊接区域且分别与上位机信号连接的环境扫描模块、激光测距模块、温度监测模块和光谱监测模块，所述上位机能够控制所述伸缩模块进行伸缩。
7、优选的，所述伸缩模块包括固定环、第一伸缩环和第二伸缩环，所述固定环与所述第一连接件固连，所述第二伸缩环与所述第二连接件固连；所述固定环中空，所述第一伸缩环和所述第二伸缩环都一端伸入所述固定环内，且所述第一伸缩环与所述固定环滑动密封连接，所述第二伸缩环与所述第一伸缩环滑动密封连接，所述固定环上设置有通气孔，所述通气孔通过连接管与气源连通，所述上位机通过控制所述气源改变所述固定环内的气压使得所述第一伸缩环和所述第二伸缩环进行伸缩。
8、优选的，所述qbh光纤接头上固设有密封端盖，所述准直筒上固设有密封安装环，所述密封端盖与所述密封安装环螺纹连接，且所述密封安装环与所述密封端盖之间夹设有弹性密封垫。
9、优选的，所述准直筒与所述分光筒之间夹设有第一密封圈，所述准直筒靠近所述分光筒的一端和所述分光筒靠近所述准直筒的一端分别与第一密封套筒螺纹连接。
10、优选的，所述分光筒与所述聚焦筒之间夹设有第二密封圈，所述分光筒靠近所述聚焦筒的一端和所述聚焦筒靠近所述分光筒的一端分别与第二密封套筒螺纹连接。
11、优选的，所述聚焦筒与所述第一连接件之间夹设有第三密封圈。
12、优选的，所述环境扫描模块采用三维激光传感器。
13、优选的，所述第一保护镜片和所述第二保护镜片的材料均为增透玻璃。
14、优选的，所述防水罩体上设置有进气口，所述进气口与保护气体气源连通。
15、本专利技术相对于现有技术取得了以下技术效果：
16、本专利技术的水下激光增材一体化末端作业装置的密封性好，能够直接置于水中进行作业，不用封装在大型壳体内部，有效缩小了末端作业装置的防水密封结构体积，大大增强了水下激光增材作业的灵活性。
17、进一步的，通过激光测距模块检测防水罩体与待增材工件表面直接的距离，并通过控制伸缩模块伸缩来使得环形柔性衬套与待增材工件表面紧密接触，加强了作业装置底端与工件之间的密封性，保证了水下激光增材过程的稳定性。
18、进一步的，在排水装置内部设有在线监测装置，包括环境扫描模块、温度监测模块和光谱监测模块，对增材过程进行实时监测，极大的保证了水下激光增材的成形质量。
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1.一种水下激光增材一体化末端作业装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的水下激光增材一体化末端作业装置，其特征在于：所述伸缩模块包括固定环、第一伸缩环和第二伸缩环，所述固定环与所述第一连接件固连，所述第二伸缩环与所述第二连接件固连；所述固定环中空，所述第一伸缩环和所述第二伸缩环都一端伸入所述固定环内，且所述第一伸缩环与所述固定环滑动密封连接，所述第二伸缩环与所述第一伸缩环滑动密封连接，所述固定环上设置有通气孔，所述通气孔通过连接管与气源连通，所述上位机通过控制所述气源改变所述固定环内的气压使得所述第一伸缩环和所述第二伸缩环进行伸缩。
3.根据权利要求1所述的水下激光增材一体化末端作业装置，其特征在于：所述QBH光纤接头上固设有密封端盖，所述准直筒上固设有密封安装环，所述密封端盖与所述密封安装环螺纹连接，且所述密封安装环与所述密封端盖之间夹设有弹性密封垫。
4.根据权利要求1所述的水下激光增材一体化末端作业装置，其特征在于：所述准直筒与所述分光筒之间夹设有第一密封圈，所述准直筒靠近所述分光筒的一端和所述分光筒靠近所述准直筒的一端分别与
5.根据权利要求1所述的水下激光增材一体化末端作业装置，其特征在于：所述分光筒与所述聚焦筒之间夹设有第二密封圈，所述分光筒靠近所述聚焦筒的一端和所述聚焦筒靠近所述分光筒的一端分别与第二密封套筒螺纹连接。
6.根据权利要求1所述的水下激光增材一体化末端作业装置，其特征在于：所述聚焦筒与所述第一连接件之间夹设有第三密封圈。
7.根据权利要求1所述的水下激光增材一体化末端作业装置，其特征在于：所述环境扫描模块采用三维激光传感器。
8.根据权利要求1所述的水下激光增材一体化末端作业装置，其特征在于：所述第一保护镜片和所述第二保护镜片的材料均为增透玻璃。
9.根据权利要求1所述的水下激光增材一体化末端作业装置，其特征在于：所述防水罩体上设置有进气口，所述进气口与保护气体气源连通。
...【技术特征摘要】
1.一种水下激光增材一体化末端作业装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的水下激光增材一体化末端作业装置，其特征在于：所述伸缩模块包括固定环、第一伸缩环和第二伸缩环，所述固定环与所述第一连接件固连，所述第二伸缩环与所述第二连接件固连；所述固定环中空，所述第一伸缩环和所述第二伸缩环都一端伸入所述固定环内，且所述第一伸缩环与所述固定环滑动密封连接，所述第二伸缩环与所述第一伸缩环滑动密封连接，所述固定环上设置有通气孔，所述通气孔通过连接管与气源连通，所述上位机通过控制所述气源改变所述固定环内的气压使得所述第一伸缩环和所述第二伸缩环进行伸缩。
3.根据权利要求1所述的水下激光增材一体化末端作业装置，其特征在于：所述qbh光纤接头上固设有密封端盖，所述准直筒上固设有密封安装环，所述密封端盖与所述密封安装环螺纹连接，且所述密封安装环与所述密封端盖之间夹设有弹性密封垫。
4.根据权利要求1所述的水下激光增材一体化末端作业装置，其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员：付云龙，吴笛，郭宁，童俊珲，于梦秋，王德欣，赵志明，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
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