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輝銳產(chǎn)品介紹 | 08 自適應(yīng)隨形激光熔覆
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作者:pmo672b0b
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發(fā)布時(shí)間: 2019-08-08
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在激光熔覆和激光再制造應(yīng)用中，待加工對象經(jīng)常為不規(guī)則形狀工件，或者具有起伏不平表面。而激光熔覆噴嘴需要與工件表面保持一定距離恒定不變，才能維持穩(wěn)定的工藝質(zhì)量。因此在實(shí)際工程應(yīng)用中，經(jīng)常需要較長時(shí)間的編程工作，影響了工作效率，延長了工期。對于機(jī)器人激光熔覆系統(tǒng)，主要體現(xiàn)為的繁重的機(jī)器人示教校點(diǎn)工作。通常情況下，機(jī)器人示教完全依賴于人工操作，對操作者經(jīng)驗(yàn)要求較高，容易出錯，是實(shí)現(xiàn)高效率、高精度激光熔覆和修復(fù)應(yīng)用的一個瓶頸。
自適應(yīng)隨形激光熔覆是解決上述難題一個行之有效的方法，主要包括以下三個基本步驟：
1. 采用傳感器進(jìn)行在線檢測：傳感器可以是接觸式、機(jī)器視覺、激光位移等多種，而且必須要建立起傳感器測量坐標(biāo)系與機(jī)器人激光熔覆工具坐標(biāo)系間的對應(yīng)關(guān)系；
2. 自動數(shù)據(jù)處理：包括數(shù)據(jù)濾波、重構(gòu)、建模等，一些應(yīng)用還需要實(shí)現(xiàn)自動模型匹配、缺陷辨識等智能算法；
3. 自動路徑生成和工藝參數(shù)配置：在自動數(shù)據(jù)處理所建立模型基礎(chǔ)上，進(jìn)行分層切片、生成填充軌跡，并根據(jù)缺陷類型，自動選擇優(yōu)化工藝參數(shù)。
自適應(yīng)隨形激光熔覆功能有三個典型的應(yīng)用場景：
1. 大幅減少人工示教工作，縮短編程時(shí)間，提高校點(diǎn)精度；
2. 自動建立工件坐標(biāo)系或用戶坐標(biāo)系，使離線編程生成的機(jī)器人路徑能夠快速、準(zhǔn)確應(yīng)用到工件上，提高生產(chǎn)節(jié)拍；能夠取代常規(guī)的找特征點(diǎn)定位方法，也可以解決一些人工無法探測場景定位問題；
3. 具有簡單的三維掃描功能，結(jié)合自動辨識算法和切片路徑生成算法，可以實(shí)現(xiàn)快速缺陷定位和現(xiàn)場自適應(yīng)修復(fù)；雖然一般測量精度低于常規(guī)三維測量系統(tǒng)，但是對于激光修復(fù)已經(jīng)足夠，而且效率高、成本低。
1. 水輪機(jī)槳葉隨形激光熔覆
水輪機(jī)槳葉具有較為復(fù)雜的型線，在修復(fù)時(shí)通常沒有可用的高精度模型，而且在長期服役以后，葉片會有一定的變形，表面會有不均衡磨損，因此無法通過離線編程方法，而必須采用密集的人工示教來完成機(jī)器人編程。以間隔50mm為例，在1平方米范圍內(nèi)需要完成400個點(diǎn)的人工示教，按照每個點(diǎn)1分鐘計(jì)算，耗時(shí)接近7個小時(shí)，嚴(yán)重影響工程效率，而且因?yàn)楸仨毴斯ね瓿?，現(xiàn)場工作勞動強(qiáng)度大，還有可能因?yàn)槭д`碰撞照成工件和設(shè)備損壞。
采用輝銳研發(fā)的自適應(yīng)隨形激光熔覆功能，在實(shí)際生產(chǎn)中只需要人工示教熔覆區(qū)域4個角點(diǎn)，而中間點(diǎn)通過激光熔覆頭側(cè)面安裝的激光位移傳感器進(jìn)行自動掃描測量，測量得到的數(shù)據(jù)用于建立葉片待熔覆區(qū)域形貌，再由機(jī)器人程序和上位機(jī)軟件自動完成分區(qū)、插補(bǔ)、填充、參數(shù)設(shè)定等工作，生成可用的機(jī)器人激光熔覆路徑。只需要不到20分鐘時(shí)間就能完成1平方米曲面范圍內(nèi)的測量和路徑生成工作，節(jié)省人工時(shí)間超過95%。而且，經(jīng)過激光位移測量校正后的機(jī)器人路徑，熔覆頭噴嘴到工件表面距離誤差在0.1mm之內(nèi)，完美貼合葉片復(fù)雜、有畸變的表面，工藝一致性非常高。實(shí)踐表面，自適應(yīng)隨形激光熔覆功能非常適合這種大面積曲面熔覆應(yīng)用需求。
2. 鏈輪組件自適應(yīng)修復(fù)
鏈輪作為刮板輸送機(jī)的主要傳動部件，鏈輪鏈窩在和圓環(huán)鏈嚙合過程中承受巨大的交變載荷和附加的沖擊載荷，同時(shí)工況條件惡劣，充斥煤水混合物，作為一對運(yùn)動副，每次嚙合都對鏈輪進(jìn)行一次高強(qiáng)度沖擊，且會產(chǎn)生滑動摩擦以及磨料磨損。想要提高鏈輪使用壽命，就要求強(qiáng)韌性、優(yōu)良的綜合性能，高的強(qiáng)度和硬度，與良好的耐磨性。
采用激光修復(fù)鏈輪組件，可以達(dá)到比基材更高的強(qiáng)度、硬度和耐磨性，大幅延長使用壽命。而且采用激光修復(fù)精度高，可以實(shí)現(xiàn)“近凈成型”修復(fù)，在增材后就基本接近原工件尺寸，而不需要費(fèi)時(shí)費(fèi)力的打磨、機(jī)加工等后續(xù)工藝，節(jié)省了材料更節(jié)省了工時(shí)，有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。而實(shí)現(xiàn)“近凈成型”修復(fù)的關(guān)鍵是自適應(yīng)激光修復(fù)。以下幾張圖片說明自適應(yīng)激光修復(fù)的主要流程。
軟件界面視頻
自適應(yīng)隨形激光熔覆是解決上述難題一個行之有效的方法，主要包括以下三個基本步驟：
1. 采用傳感器進(jìn)行在線檢測：傳感器可以是接觸式、機(jī)器視覺、激光位移等多種，而且必須要建立起傳感器測量坐標(biāo)系與機(jī)器人激光熔覆工具坐標(biāo)系間的對應(yīng)關(guān)系；
2. 自動數(shù)據(jù)處理：包括數(shù)據(jù)濾波、重構(gòu)、建模等，一些應(yīng)用還需要實(shí)現(xiàn)自動模型匹配、缺陷辨識等智能算法；
3. 自動路徑生成和工藝參數(shù)配置：在自動數(shù)據(jù)處理所建立模型基礎(chǔ)上，進(jìn)行分層切片、生成填充軌跡，并根據(jù)缺陷類型，自動選擇優(yōu)化工藝參數(shù)。
基于3D掃描的激光熔覆自動修復(fù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
自適應(yīng)隨形激光熔覆功能有三個典型的應(yīng)用場景：
1. 大幅減少人工示教工作，縮短編程時(shí)間，提高校點(diǎn)精度；
2. 自動建立工件坐標(biāo)系或用戶坐標(biāo)系，使離線編程生成的機(jī)器人路徑能夠快速、準(zhǔn)確應(yīng)用到工件上，提高生產(chǎn)節(jié)拍；能夠取代常規(guī)的找特征點(diǎn)定位方法，也可以解決一些人工無法探測場景定位問題；
3. 具有簡單的三維掃描功能，結(jié)合自動辨識算法和切片路徑生成算法，可以實(shí)現(xiàn)快速缺陷定位和現(xiàn)場自適應(yīng)修復(fù)；雖然一般測量精度低于常規(guī)三維測量系統(tǒng)，但是對于激光修復(fù)已經(jīng)足夠，而且效率高、成本低。
應(yīng)用案例
1. 水輪機(jī)槳葉隨形激光熔覆
水輪機(jī)槳葉具有較為復(fù)雜的型線，在修復(fù)時(shí)通常沒有可用的高精度模型，而且在長期服役以后，葉片會有一定的變形，表面會有不均衡磨損，因此無法通過離線編程方法，而必須采用密集的人工示教來完成機(jī)器人編程。以間隔50mm為例，在1平方米范圍內(nèi)需要完成400個點(diǎn)的人工示教，按照每個點(diǎn)1分鐘計(jì)算，耗時(shí)接近7個小時(shí)，嚴(yán)重影響工程效率，而且因?yàn)楸仨毴斯ね瓿?，現(xiàn)場工作勞動強(qiáng)度大，還有可能因?yàn)槭д`碰撞照成工件和設(shè)備損壞。
采用輝銳研發(fā)的自適應(yīng)隨形激光熔覆功能，在實(shí)際生產(chǎn)中只需要人工示教熔覆區(qū)域4個角點(diǎn)，而中間點(diǎn)通過激光熔覆頭側(cè)面安裝的激光位移傳感器進(jìn)行自動掃描測量，測量得到的數(shù)據(jù)用于建立葉片待熔覆區(qū)域形貌，再由機(jī)器人程序和上位機(jī)軟件自動完成分區(qū)、插補(bǔ)、填充、參數(shù)設(shè)定等工作，生成可用的機(jī)器人激光熔覆路徑。只需要不到20分鐘時(shí)間就能完成1平方米曲面范圍內(nèi)的測量和路徑生成工作，節(jié)省人工時(shí)間超過95%。而且，經(jīng)過激光位移測量校正后的機(jī)器人路徑，熔覆頭噴嘴到工件表面距離誤差在0.1mm之內(nèi)，完美貼合葉片復(fù)雜、有畸變的表面，工藝一致性非常高。實(shí)踐表面，自適應(yīng)隨形激光熔覆功能非常適合這種大面積曲面熔覆應(yīng)用需求。
槳葉熔覆視頻
2. 鏈輪組件自適應(yīng)修復(fù)
鏈輪作為刮板輸送機(jī)的主要傳動部件，鏈輪鏈窩在和圓環(huán)鏈嚙合過程中承受巨大的交變載荷和附加的沖擊載荷，同時(shí)工況條件惡劣，充斥煤水混合物，作為一對運(yùn)動副，每次嚙合都對鏈輪進(jìn)行一次高強(qiáng)度沖擊，且會產(chǎn)生滑動摩擦以及磨料磨損。想要提高鏈輪使用壽命，就要求強(qiáng)韌性、優(yōu)良的綜合性能，高的強(qiáng)度和硬度，與良好的耐磨性。
采用激光修復(fù)鏈輪組件，可以達(dá)到比基材更高的強(qiáng)度、硬度和耐磨性，大幅延長使用壽命。而且采用激光修復(fù)精度高，可以實(shí)現(xiàn)“近凈成型”修復(fù)，在增材后就基本接近原工件尺寸，而不需要費(fèi)時(shí)費(fèi)力的打磨、機(jī)加工等后續(xù)工藝，節(jié)省了材料更節(jié)省了工時(shí)，有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。而實(shí)現(xiàn)“近凈成型”修復(fù)的關(guān)鍵是自適應(yīng)激光修復(fù)。以下幾張圖片說明自適應(yīng)激光修復(fù)的主要流程。
修復(fù)前
三維測量和數(shù)模對比
分層切片和填充路徑生成
修復(fù)后
鏈輪熔覆視頻
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