[发明专利]一种智能激光再制造方法和系统

说明书

一种智能激光再制造方法和系统，获取待修复零件的点云数据模型，并与待修复零件的标准CAD模型比对，判别待修复区域；通过路径自主规划模块自动生成熔覆路径，基于工艺参数数据库运用智能算法确定初始工艺参数；自动调整离焦量并确定初始加工位置；结合视觉算法通过监测熔池形貌及温度的变化实时调整工艺参数，实现激光熔覆过程的闭环反馈控制。具有自动化及智能化特点，适用于中大型结构零件的表面修复，可以降低激光再制造行业的操作门槛，提高激光熔覆的加工质量。

技术领域

本发明涉及先进制造及自动化领域，具体为一种智能激光再制造方法和系统，该系统具有自动化和智能化特征。

背景技术

随着激光应用的快速发展以及激光应用成本的不断降低，激光加工在各行业中的应用日益广泛。以激光熔覆为主要技术支撑的激光再制造技术能修复高附加值零部件，延长设备使用寿命，具有较好的市场应用前景。目前激光再制造设备存在以下几点不足：

1.激光熔覆是一种复杂的物理过程，涉及激光束、粉末气体流和熔池之间的相互作用。合理地确定初始加工参数，对获得高质量的熔覆层具有重要意义。当前主要依靠专业技术人员的实践经验设置初始加工参数，提高了激光再制造行业的应用门槛。

2.激光熔覆对激光离焦量的控制要求比较高(特别是光内送粉型激光熔覆工作头)，激光对焦的过程繁琐耗时，降低了生产效率，且由于粉末-气体流的存在，对操作人员的身体健康有不利影响。

3.激光熔覆工艺参数(激光功率、送粉量和扫描速度等)不能根据工况实时调整，无法保证熔覆层的质量稳定性。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术中的上述缺陷，提出一种智能激光再制造方法和系统，具有自动化及智能化特点，适用于中大型结构零件的表面修复，可以降低激光再制造行业的操作门槛，提高激光熔覆的加工质量。

本发明采用如下技术方案：

一种智能激光再制造方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)获取待修复零件的点云数据模型，并与待修复零件的标准CAD模型比对，判别待修复区域；

2)通过路径自主规划模块自动生成熔覆路径，基于工艺参数数据库运用智能算法确定初始工艺参数；

3)自动调整离焦量并确定初始加工位置；

4)结合视觉算法通过监测熔池形貌及温度的变化实时调整工艺参数，实现激光熔覆过程的闭环反馈控制。

在步骤1)中通过离线仿真系统验证熔覆路径的可行性。

所述步骤2)中，所述工艺参数数据库通过试验数据建立，并通过该数据库建立神经网络工艺参数优化系统以确定初始加工参数。

通过输入基底材料属性和性能指标至神经网络工艺参数优化系统，得出初始工艺参数，并推荐可用的粉末材料成分和牌号。

所述步骤3)中，根据激光三角测距原理，测量出激光工作头与待修复零件之间的距离并反馈给控制系统调整对位偏差实现离焦量的自动调整。

所述步骤3)中，通过CCD相机采集待修复零件的实际摆放位置数据并与标准CAD模型数据比对，通过分析比对结果控制机械臂完成初始加工位置的判别和定位。

所述步骤4)中，通过CCD相机监测激光熔覆过程中的熔池形貌和温度，应用人工智能算法构建熔池温度场分布与激光功率、扫描速度与送粉量之间的数值模型，根据该数值模型对激光功率、扫描速度和送粉量进行实时调整。