[发明专利]基于爬壁机器人磁再约束等离子弧类激光切割系统及方法

权利要求书

1.一种基于爬壁机器人磁再约束等离子弧类激光切割系统，其特征在于：包括：爬壁机器人、大功率等离子切割电源、等离子切割枪、励磁电源、切割枪磁约束装置、视觉传感装置、空气压缩系统、水冷系统和集控系统；

所述爬壁机器人、大功率等离子切割电源、励磁电源、视觉传感装置、空气压缩系统和水冷系统分别与集控系统信号连接；大功率等离子切割电源还与等离子切割枪连接；励磁电源还与切割枪磁约束装置连接；

所述水冷系统分别与所述等离子切割枪和切割枪磁约束装置的进/出水口连接；所述空气压缩系统与等离子切割枪的进气口连接；

所述等离子切割枪、切割枪磁约束装置和视觉传感装置均设置在爬壁机器人上；所述切割枪磁约束装置包括至少四个电磁场发生模块；各个电磁场发生模块分别连接有导磁件；所有导磁件沿等离子切割枪的喷嘴外侧布设，以通过励磁电源调节各个电磁场发生模块产生的电磁场来将等离子切割枪产生的等离子弧柱压缩成扁平状、并调节扁平状等离子弧柱的方向；

所述大功率等离子切割电源与集控系统信号连接，以实现集控系统对大功率等离子切割电源的启动、停止、电流调节输出进行控制；

所述励磁电源与集控系统信号连接，以实现集控系统对励磁电源进行启动、停止、励磁电流调节输出控制；

根据切割路径曲率，励磁电源调节对各个电磁场发生模块的输出励磁电流大小，同时大功率等离子切割电源调节电流输出大小，从而调整扁平状等离子弧柱的大小和角度。

2.根据权利要求1所述的基于爬壁机器人磁再约束等离子弧类激光切割系统，其特征在于：所述视觉传感装置与集控系统信号连接，以实现集控系统对视觉传感装置进行视频信息处理及反馈显示控制。

3.根据权利要求1所述的基于爬壁机器人磁再约束等离子弧类激光切割系统，其特征在于：所述空气压缩系统和水冷系统分别与集控系统信号连接，以实现集控系统分别对空气压缩系统和水冷系统的启动和停止进行控制。

4.根据权利要求1所述的基于爬壁机器人磁再约束等离子弧类激光切割系统，其特征在于：所述爬壁机器人包括爬壁机器人本体和爬壁机器人执行机构；所述爬壁机器人执行机构安装于所述爬壁机器人本体上；所述等离子切割枪、切割枪磁约束装置和视觉传感装置均置于爬壁机器人执行机构上；

所述爬壁机器人本体和爬壁机器人执行机构分别与集控系统信号连接，以实现集控系统对爬壁机器人本体的启动、停止、运动速度和运动方向进行控制，以及集控系统对爬壁机器人执行机构的启动、停止、运动速度和位姿进行控制。

5.根据权利要求4所述的基于爬壁机器人磁再约束等离子弧类激光切割系统，其特征在于：所述爬壁机器人执行机构通过夹持装置夹持安装等离子切割枪和视觉传感装置。

6.根据权利要求5所述的基于爬壁机器人磁再约束等离子弧类激光切割系统，其特征在于：所述切割枪磁约束装置安装在所述等离子切割枪上，所述等离子切割枪从切割枪磁约束装置的内圆柱孔插入并通过均匀布置在切割枪磁约束装置的若干连接件紧固，实现所述切割枪磁约束装置与等离子切割枪的同轴紧固。

7.根据权利要求1所述的基于爬壁机器人磁再约束等离子弧类激光切割系统，其特征在于：所述空气压缩系统的减压阀通过送气软管与所述等离子切割枪的进气口连接；

所述水冷系统分别通过两路水循环软管与等离子切割枪和切割枪磁约束装置的进/出水口连接。

8.一种磁再约束等离子弧类激光切割方法，其特征在于：用于权利要求1至7中任一项所述的基于爬壁机器人磁再约束等离子弧类激光切割系统；包括如下步骤：

S1、集控系统、爬壁机器人、大功率等离子切割电源和励磁电源分别上电待机，视觉传感装置初始化待机；

S2、爬壁机器人运动到待切割的工作区域，并调整成切割位姿就位；

S3、判断等离子切割枪是否处于待切割位置：若等离子切割枪未处于待切割位置，则根据视觉传感装置监测到的等离子切割枪的喷嘴位置及与工件之间间距，爬壁机器人调整位置和位姿直到等离子切割枪处于待切割位置；之后跳至S4；否则直接跳至S4；

S4、爬壁机器人根据切割路径运动；大功率等离子切割电源控制等离子切割枪喷出等离子弧柱，励磁电源控制切割枪磁约束装置各个电磁场发生模块的电磁场使等离子弧柱压缩成扁平状；

在等离子切割枪和切割枪磁约束装置启动过程中，空气压缩系统提供压缩空气输入到等离子切割枪的气流通道，水冷系统提供循环冷却水输入到等离子切割枪的水流通道，同时循环冷却水输入到切割枪磁约束装置中对切割枪磁约束装置的电磁场发生模块线圈进行水流冷却；

所述步骤S4中，根据切割路径曲率，励磁电源调节对各个电磁场发生模块的输出励磁电流大小，同时大功率等离子切割电源调节输出功率大小，从而调整扁平状等离子弧柱的大小和角度。