[发明专利]一种基于数据链共享与智能知识库的激光一体化修复系统

说明书

本发明涉及一种基于数据链共享与智能知识库的激光一体化修复系统与方法，系统包括外壳结构、激光器、送丝机构、分光机构。智能控制主机在接收到结构件的表面损伤警示信号后，下方的光栅组件在伺服直线步进电机的带动下相互组合，将分解激光为细小光束，控制激光器对结构件表面进行三维坐标测量，获取特征点位置信息数据后对损伤区域进行三维重构与智能分层切片，配合激光热源对损伤区域进行修复与，分别存储各环节的位置、参数、损伤率等数据并生成知识库。本发明提供了通过数据链共享与光栅开合的方式串联激光修复前后各环节，最终形成一体化耦合系统，有效提高能量的利用率，为激光修复的未来应用提供了新的技术支撑。

作者：占小红，章宇盟，王磊磊，郭骥之

技术领域：

本发明涉及激光修复领域，特别是涉及一种基于数据链共享与智能知识库的激光一体化修复系统与方法。

背景技术

结构件在长时间的服役进程中，容易产生许多损伤与缺陷，在损伤与缺陷出现之后必须及时地利用外部辅助手段进行修复，否则在后续的使用过程中会造成许多无法挽回的经济与人身事故。修复的方式有很多，其中目前比较常用的修复方式是利用熔化焊对结构件患处进行焊接或再制造，其中激光作为一种高能能源，目前正在逐步成为比较重要的修复方式。

目前在使用激光作为直接能量熔化金属修复结构件时，大多是单独进行切割、焊接、增材再制造等步骤，在修复时使用了许多额外的装备与能量。另外，在修复过程中，单一激光修复部件会提高各修复环节之间数据传递与共享的难度与成本。如果能将激光切割、焊接、再制造等步骤组合在同一个系统中，会节省许多不必要的工装，同时修复环节的组合也便于数据链之间的交互与共享融合。

发明内容

基于以上背景，本发明提出了一种基于数据链共享与智能知识库的激光一体化修复装备，同时设计了对应的修复方法，该系统中的激光光源在接收智能控制主机的命令之后可较为灵活地调整离焦量与激光功率等参数，使得该修复系统可以实现三维坐标扫描、切割、修复、无损检测等“一光多能”的一体化修复过程，其特殊之处在于：。

设计了可相对移动的光栅组件，该组件一侧设置了可配合丝杠将旋转运动转化为直线运动的伺服直线步进电机，该系统将送丝机构、激光器、分光机构相互组合形成一体化装置，同时提出了可配合该系统使用的数据链共享算法理论与智能知识库，设计出了激光一体化修复方法。

激光器位于焊机外壳内第一支撑平台中央，借助M10机械螺栓与第一支撑平台紧固连接，在第一支撑平台中央开设直径20mm的通孔，激光器装置用于实现激光热源的产生，激光由通孔内垂直入射于试板表面；

外壳结构用于固定激光器装置、送丝嘴与分光机构，外壳结构上方设置有第一支撑平台，其下方设置有第二支撑平台，支撑平台与外壳结构侧壁之间由M10机械螺栓紧固连接；

送丝机构设置于外壳结构外壁，送丝嘴与第二支撑平台通过螺纹紧固连接，同时送丝机构与智能控制主机直接相连，可接收来自智能控制主机的命令灵活调整送丝速率，从而确保修复过程中的熔宽与熔深；

分光机构位于系统下方，该机构包括光栅组件与伺服直线步进电机，在接收智能控制主机的命令后可灵活组合与拆分，在修复过程开始前的扫描阶段与预清洗阶段相互组合，扩大激光束作用范围，在修复过程开始后可拆分离开中心轴位置；

另外，在上述一种基于数据链共享与智能知识库的激光一体化修复系统的基础上，本发明还提出一种基于粉末感应预热的可回收火箭激光修复方法，其特征在于：

(1)激光三维扫描阶段：