[发明专利]用于自动激光烧蚀的系统和方法

说明书

一种用于自动激光烧蚀的系统和方法，包括末端执行器，该末端执行器用于在接近受限的位置处执行激光烧蚀。本公开的系统和方法具体地提供了一种微型激光末端执行器，其可穿过端口或开孔插入以便烧蚀复杂组件的内部构件的表面。在本主题的若干实施例中，末端执行器安装在自动化机器上并联接到激光系统。

技术领域

本主题大体上涉及自动激光加工，并且更具体地涉及用于在接近受限的位置处的工件上执行激光烧蚀的系统和方法。

背景技术

大体上，当需要修理时，期望在不卸载和拆卸组件的情况下接近复杂组件的内部构件。例如，对燃气涡轮发动机的检查可发现第一发动机构件撞击第二发动机构件。在此情况下，可能期望移除第一发动机构件的一部分以减轻撞击。然而，接近组装的燃气涡轮发动机中的位置可能限制为小孔口（例如，具有小于22mm的直径）。由于修理位置的相对不易接近，通常通过从飞行器移除燃气涡轮发动机并拆卸发动机以露出构件来实现这种修理。可修理该构件，并且可重新组装和重新安装发动机，使得可进一步使用发动机。

为了避免发动机移除和拆卸的昂贵和费时的过程，从接近受限的位置移除材料可能依靠激光烧蚀。在组装的燃气涡轮发动机内部采用激光器的当前途径可基于将固定束激光器安装在管道镜或其它类似仪器上。然而，由于固定束激光器会产生静止激光束，因此该途径对于难以接近的位置处的所有激光烧蚀任务并非最佳。

用于执行激光烧蚀的其它当前途径可采用振镜的（振镜）系统。振镜系统可基于移动反射镜技术。在示例性的振镜系统中，可移动反射镜用于对反射镜角度进行小的调整，并在特定的切割或标记区域内沿不同方向移动静止激光束。尽管振镜系统可能适合于在拆卸后从构件移除材料，但系统的物理尺寸阻碍了在复杂的组件内使用振镜系统。

因此，用于修理复杂组件内的构件而不一定需要拆卸以接近此构件的系统和方法将是有益的。

发明内容

本发明的方面和优点将在以下描述中部分地阐明，或可从描述中清楚，或可通过实施本发明学习到。

根据本公开的一个实施例，提供了一种用于执行激光烧蚀的末端执行器。末端执行器可包括执行器壳体，该执行器壳体具有在近端和与其相对的远端之间纵向地延伸的本体。本体可限定孔隙，并且近端可限定束进入端口以将激光束接收到执行器壳体中。末端执行器可包括在近端下游包含在执行器壳体内的动态束转向器和联接到聚焦调整机构的聚焦透镜。聚焦透镜可在动态束转向器下游包含在执行器壳体内。末端执行器还可包括反射镜，该反射镜在聚焦透镜下游包含在执行器壳体内。束进入端口、动态束转向器、聚焦透镜和反射镜可在执行器壳体内限定束路径。反射镜可成角度以将来自聚焦透镜的激光束引导穿过孔隙。

根据本公开的另一个实施例，提供了一种用于在工件上执行激光烧蚀的修理系统。修理系统可包括具有第一控制器和末端执行器的自动化机器。该修理系统可包括具有第二控制器的激光系统，该激光系统可经由光纤线缆在束进入端口处可操作地联接到末端执行器。修理系统还可包括加压气体源，该加压气体源经由气体管线联接到末端执行器并联接到第一控制器。末端执行器可包括执行器壳体，该执行器壳体具有在近端和与其相对的远端之间纵向地延伸的本体。本体可限定束进入端口以将激光束接收到执行器壳体中。末端执行器可包括动态束转向器，该动态束转向器在近端下游包含在执行器壳体内。末端执行器还可包括联接到聚焦调整机构并在动态束转向器下游包含在执行器壳体内的聚焦透镜和在聚焦透镜下游包含在执行器壳体内的反射镜。束进入端口、动态束转向器、聚焦透镜和反射镜可在执行器壳体内限定束路径。反射镜可成角度以将来自聚焦透镜的激光束引导穿过孔隙。