CN112317956A - 一种可移动式野外激光修复装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种可移动式野外激光修复装置，用于对设备进行修复加工，所述装置包括主体机箱、活动轮板、六轴机器人、末端执行器、防风罩；所述活动轮板分别设置在主体机箱的左右两侧面，且所述活动轮板的底部设置用于移动的轮子组件；所述六轴机器人与主体机箱电连接，且安装在主体机箱的上端面；所述末端执行器安装在所述六轴机器人的末端执行法兰上，由主体机箱控制六轴机器人带动末端执行器对设备进行修复加工；所述防风罩安装在末端执行器外，用于防风防粉尘。

Description

一种可移动式野外激光修复装置

技术领域

本发明属于数控机械加工修复技术领域，具体地说，涉及一种可移动式野外激光修复装置。

背景技术

目前的野外金属零件修复设备，大多数是以便携式为主，便携式设备机动性强，可以随人携带到很多需要处理与焊接的故障处，便携式设备结构简单，一般包括电源线、操作区、散热隔热板、工作区和整体支架，但同时便携式设备的缺点也很明显，其在修复过程中每个步骤都需要人工手动操作，而焊接过程中环境较为恶劣，工人容易疲劳，对身体会产生不良影响，而且焊接质量难以保证，即使修复后该处依然存在人工误差，而且便携式设备一般为小型设备，对于较大的管道故障问题无能为力，而且便携式设备修复方式单一，对于不通过种类的管道故障和破损只能用一种修复方式，这对于管道修复存在明显的不足。

目前的可自移动的野外金属零件焊接设备，一般以汽车作为焊接设备的承载器，电弧焊作为焊接方法，依靠机械手臂进行焊接操作，这类焊接设备可以解决一部分便携式焊接设备所存在的问题，以机械操作代替人工操作，一定程度上保证了焊接的质量，提高了工人的工作环境，并且可以长时间的进行作业，此类自动焊接车一般由车体、工作舱、机械臂和用于控制机械臂和工作舱的控制系统组成，焊枪主要通过驱动滑块机进行移动；但这类野外金属零件修复方式单一，大多以电弧焊为主，存在焊接时热输入量大，焊缝深宽比较小，焊缝和热影响区大，焊后变形大，冷却速度慢，焊缝精粒尺寸粗大等缺点，由于其修复时是靠工作舱进行修复，这就限定了其修复对象的尺寸范围，而且范围不大。因此，需要提出一种新型的装置用于野外金属零件修复。

发明内容

本发明针对现有技术的上述缺点及需求，提出了一种可移动式野外激光修复装置。通过可移动的主体机箱及六轴机器人和执行末端等，实现了野外的便捷高效准确的自动化野外金属零件的激光修复。

本发明具体实现内容如下：

本发明提出了一种可移动式野外激光修复装置，用于对设备进行修复加工，所述装置包括主体机箱、活动轮板、六轴机器人、末端执行器、防风罩；

所述活动轮板分别设置在主体机箱的左右两侧面，且所述活动轮板的底部设置用于移动的轮子组件；

所述六轴机器人与主体机箱电连接，且安装在主体机箱的上端面；

所述末端执行器安装在所述六轴机器人的末端执行法兰上，由主体机箱控制六轴机器人带动末端执行器对设备进行修复加工；

所述防风罩安装在末端执行器外，用于防风防粉尘。

为了更好地实现本发明，进一步地，所述末端执行器包括与六轴机器人的末端执行法兰连接的执行架体，还包括送粉送气喷头、激光镜头、活动连接板、送丝头；所述执行架体上安装执行轴，所述激光镜头设置在执行轴末端，用于激光加工；所述送粉送气喷头围绕安装在激光镜头周围；

所述活动连接板安装在执行架体上，所述送丝头安装在活动连接板上，且送丝头的送丝端与激光镜头的激光端配合用于对设备进行激光修复加工。

为了更好地实现本发明，进一步地，所述末端执行器还包括CCD摄像机，所述CCD摄像机安装在执行架体上，用于拍摄设备的待修复部位图像。

为了更好地实现本发明，进一步地，所述活动连接板上设置两个送丝连接槽，所述送丝头分别与两个送丝连接槽滑动调节连接，实现送丝头角度调节。

为了更好地实现本发明，进一步地，还包括底座，所述底座设置在主体机箱的上端面，所述六轴机器人通过底座与主题机箱连接。

为了更好地实现本发明，进一步地，所述主体机箱包括设置在箱体中的中央数控系统、机器人控制箱、电机驱动箱；

所述中央数控系统分别与机器人控制箱、电机驱动箱连接；

所述机器人控制箱与六轴机器人连接，所述电机驱动箱与所述活动轮板连接。

为了更好地实现本发明，进一步地，所述主体机箱还包括激光器、水冷机，所述中央数控系统分别与激光器和水冷机连接，且水冷机设置在所述激光器的后端，所述激光器的输出端与所述激光镜头连接。

为了更好地实现本发明，进一步地，所述主体机箱还包括送粉装置及气瓶，所述中央数控系统分别与送粉装置、气瓶连接，所述送粉装置、气瓶的输出端与所述送粉送气喷头连接。

为了更好地实现本发明，进一步地，还包括控制面板、电缆线，所述控制面板通过电缆线与主体机箱的中央数控系统连接。

为了更好地实现本发明，进一步地，所述活动轮板包括设置在主体机箱侧面的板体以及设置在板体下端的活动轮组，所述活动轮组包括第一轮子、第二轮子和第三轮子。

为了更好地实现本发明，进一步地，所述主体机箱还包括送丝装置，所述中央数控系统与送丝装置连接，所述送丝装置的输出端与所述送丝头连接。

本发明与现有技术相比具有以下优点及有益效果：

（1）实现了野外自动化的修复金属零件设备；

（2）可移动性强，便于运输，野外适应性强；

（3）末端执行器设有故障检测的CCD摄像机，其结合中央数控系统可以在人工粗定位下精确锁定裂纹位置，得到起止坐标和裂纹深宽等裂纹参数，实现裂纹自动识别和自动修复，从而提高了工作效率和自动化程度提高了野外修复的精准度；

（4）采用激光修复既可以送丝焊接也可以送粉激光熔敷，具有传统的修复技术不可比拟的优越性，对于不同的零件故障问题可以有更多的解决方案可供选择，能够更好地根据实际情况来修复故障，从而提高修复质量和效率；

（5）采用六轴机器人来实现末端执行器的运动，其机动性、可靠性、精确性和可操作性优越于其他机械臂，从而提高了对零件的修复质量；

（6）采用控制面板的两种控制方式来控制机器人，即实现了自动化又可以根据实际情况来调整修复工艺方案，自由度和可操作性大大增加，修复质量和效率得到提升。

附图说明

图1为本发明整体装置结构示意图；

图2为本发明主体机箱部分装置结构示意图；

图3为本发明末端执行器的结构示意图；

图4为本发明装置修复时的步骤流程示意图。

其中：1、主体机箱，100、激光器，101、水冷机，102、外置电源，103、送丝装置，104、中央数控系统，105、气瓶，106、送粉装置，2、活动轮板，200、第一轮子，201、第二轮子，202、第三轮子，203、板体，3、六轴机器人，4、控制面板，5、末端执行器，500、CCD摄像机，501、送粉送气喷头，502、激光镜头，503、送丝头，504、送丝连接槽，505、活动连接板，6、防风罩，7、电缆线，8、底座。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，应当理解，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，因此不应被看作是对保护范围的限定。基于本发明中的实施例，本领域普通技术工作人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；也可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1：

本发明提出了一种可移动式野外激光修复装置，用于对设备进行修复加工，如图1所示，所述装置包括主体机箱1、活动轮板2、六轴机器人3、末端执行器5、防风罩6；

所述活动轮板2分别设置在主体机箱1的左右两侧面，且所述活动轮板2的底部设置用于移动的轮子组件；

所述六轴机器人3与主体机箱1电连接，且安装在主体机箱1的上端面；

所述末端执行器5安装在所述六轴机器人3的末端执行法兰上，由主体机箱1控制六轴机器人3带动末端执行器5对设备进行修复加工；

所述防风罩6安装在末端执行器5外，用于防风防粉尘。

为了更好地实现本发明，进一步地，所述末端执行器5包括与六轴机器人3的末端执行法兰连接的执行架体，还包括送粉送气喷头501、激光镜头502、活动连接板505、送丝头503；所述执行架体上安装执行轴，所述激光镜头502设置在执行轴末端，用于激光加工；所述送粉送气喷头501围绕安装在激光镜头502周围；

所述活动连接板505安装在执行架体上，所述送丝头503安装在活动连接板505上，且送丝头503的送丝端与激光镜头502的激光端配合用于对设备进行激光修复加工。

为了更好地实现本发明，进一步地，所述末端执行器5还包括CCD摄像机500，所述CCD摄像机500安装在执行架体上，用于拍摄设备的待修复部位图像。

为了更好地实现本发明，进一步地，所述活动连接板505上设置两个送丝连接槽504，所述送丝头503分别与两个送丝连接槽504滑动调节连接，实现送丝头503角度调节。

实施例2：

本发明在上述实施例1的基础上，为了更好地实现本发明，如图1所示，进一步地，还包括底座8，所述底座8设置在主体机箱1的上端面，所述六轴机器人3通过底座8与主题机箱连接。

工作原理：所述六轴机器人3通过底座8固定在所述主体机箱1上端，所述底座8通过螺栓与所述主体机箱1固定连接，六轴机器人3通过底座8内的电线与主体机箱1连接。

本实施例的其他部分与上述实施例1相同，故不再赘述。

实施例3：

本发明在上述实施例1-2任一项的基础上，如图2、图3所示，为了更好地实现本发明，进一步地，所述主体机箱1包括设置在箱体中的中央数控系统104、机器人控制箱、电机驱动箱；

所述中央数控系统104分别与机器人控制箱、电机驱动箱连接；

所述机器人控制箱与六轴机器人3连接，所述电机驱动箱与所述活动轮板2连接。

为了更好地实现本发明，进一步地，所述主体机箱1还包括激光器100、水冷机101，所述中央数控系统104分别与激光器100和水冷机101连接，且水冷机101设置在所述激光器100的后端，所述激光器100的输出端与所述激光镜头502连接。

为了更好地实现本发明，进一步地，所述主体机箱1还包括送粉装置106及气瓶105，所述中央数控系统104分别与送粉装置106、气瓶105连接，所述送粉装置106、气瓶105的输出端与所述送粉送气喷头501连接。

为了更好地实现本发明，进一步地，还包括控制面板4、电缆线7，所述控制面板4通过电缆线7与主体机箱1的中央数控系统104连接。

为了更好地实现本发明，进一步地，所述主体机箱1还包括送丝装置103，所述中央数控系统104与送丝装置103连接，所述送丝装置103的输出端与所述送丝头503连接。

工作原理：通过送丝装置103进行送丝，并在送丝头503处出丝，同时，通过固定所述送丝头503的送丝连接槽504可以实现送丝头503的角度调整；通过送粉装置106进行送粉，并在送粉送气喷头501处出粉；所述送粉送气喷头501不仅可以出粉，所述送粉送气喷头501通过气瓶105可进行送气，在激光修复的同时提供保护气体。

本实施例的其他部分与上述实施例1-2任一项相同，故不再赘述。

实施例4：

本发明在上述实施例1-3任一项的基础上，如图1所示，为了更好地实现本发明，进一步地，所述活动轮板2包括设置在主体机箱1侧面的板体203以及设置在板体203下端的活动轮组，所述活动轮组包括第一轮子200、第二轮子201和第三轮子202。

工作原理：所述活动轮板2均包括第一轮子200，第二轮子201和第三轮子202以及板体203，所述第一轮子200、第二轮子201和第三轮子202按顺序依次和所述板体203的底端连接，所述第一轮子200通过第一轴与所述板体203的底端连接，所述第二轮子201通过第二轴与所述板体203的底端连接，所述第三轮子202通过第三轴与所述板体203的底端连接，所述第一轴可实现所述第一轮子200的360°自由旋转，所述第二轴实现所述第二轮子201的360°自由旋转，第三轴可实现所述第三轮子202的360°自由旋转。

本实施例的其他部分与上述实施例1-3任一项相同，故不再赘述。

实施例5：

本实施例在上述实施例1-4任一项的基础上，进一步地，主体机箱1中还包括外置电源102，所述外置电源与激光器100、水冷机101、送丝装置103、中央数控系统104、气瓶105、送粉装置106、机器人控制箱、电机控制箱、控制面板4等等连接，用于野外供电。

实施例6：

本实施例提出了本发明装置的具体操作流程举例，如图4所示，通过控制面板4可实现两种操作，一是中央数控系统104将故障分析通过控制面板4呈现，由人工通过操作控制面板4进行修复方案和工艺参数的选择；二是可以直接通过控制面板4进行具体的装置的操作，不限于激光修复、机器人行走、六轴机器人3运动和摄像头拍摄等；

在野外修复故障中，活动轮板2可以用于使装置能够在野外作业时复杂的野外地形中行动，在遇到水平高度高于装置的活动轮组所在平面的高度的故障时，在电动机驱动下轮子向前滚动，收到障碍物阻力在力矩的作用下活动轮板2逆时针转动，使得前轮到达障碍物水平面，最终使得整个装置翻越障碍物继续前进，在装置需要转弯时即可通过轮子的转动实现，并且活动轮板2通过中央数控系统104进行装置的行动控制，本发明的活动轮板2可以翻越复杂的野外地形；

在野外修复故障中，CCD摄像机500将拍摄到的图像反馈给中央数控系统104，中央数控系统104通过内置的裂纹识别分析软件先确定裂纹的位置，再将图像信息转化为裂纹的具体坐标、起止坐标和裂纹的宽度深度等参数；中央数控系统104再次分析参数得出多个可供选择的零件修复方案，通过控制面板4将裂纹的具体坐标、起止位置和裂纹宽度深度等参数以及所给出的修复方案呈现给操作人员，由人工根据零件的具体情况和故障的实际情况来选择最合理的工艺参数和修复方案。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种可移动式野外激光修复装置，用于对设备进行修复加工，其特征在于，包括主体机箱（1）、活动轮板（2）、六轴机器人（3）、末端执行器（5）、防风罩（6）；

所述活动轮板（2）分别设置在主体机箱（1）的左右两侧面，且所述活动轮板（2）的底部设置用于移动的轮子组件；

所述六轴机器人（3）与主体机箱（1）电连接，且安装在主体机箱（1）的上端面；

所述末端执行器（5）安装在所述六轴机器人（3）的末端执行法兰上，由主体机箱（1）控制六轴机器人（3）带动末端执行器（5）对设备进行修复加工；

所述防风罩（6）安装在末端执行器（5）外，用于防风防粉尘。

2.如权利要求1所述的一种可移动式野外激光修复装置，其特征在于，所述末端执行器（5）包括与六轴机器人（3）的末端执行法兰连接的执行架体，还包括送粉送气喷头（501）、激光镜头（502）、活动连接板（505）、送丝头（503）；所述执行架体上安装执行轴，所述激光镜头（502）设置在执行轴末端，用于激光加工；所述送粉送气喷头（501）围绕安装在激光镜头（502）周围；

所述活动连接板（505）安装在执行架体上，所述送丝头（503）安装在活动连接板（505）上，且送丝头（503）的送丝端与激光镜头（502）的激光端配合用于对设备进行激光修复加工。

3.如权利要求2所述的一种可移动式野外激光修复装置，其特征在于，所述末端执行器（5）还包括CCD摄像机（500），所述CCD摄像机（500）安装在执行架体上，用于拍摄设备的待修复部位图像。

4.如权利要求2-3任一项所述的一种可移动式野外激光修复装置，其特征在于，所述活动连接板（505）上设置两个送丝连接槽（504），所述送丝头（503）分别与两个送丝连接槽（504）滑动调节连接，实现送丝头（503）角度调节。

5.如权利要求1所述的一种可移动式野外激光修复装置，其特征在于，还包括底座（8），所述底座（8）设置在主体机箱（1）的上端面，所述六轴机器人（3）通过底座（8）与主题机箱连接。

6.如权利要求2所述的一种可移动式野外激光修复装置，其特征在于，所述主体机箱（1）包括设置在箱体中的中央数控系统（104）、机器人控制箱、电机驱动箱；

所述中央数控系统（104）分别与机器人控制箱、电机驱动箱连接；

所述机器人控制箱与六轴机器人（3）连接，所述电机驱动箱与所述活动轮板（2）连接。

7.如权利要求6所述的一种可移动式野外激光修复装置，其特征在于，所述主体机箱（1）还包括激光器（100）、水冷机（101），所述中央数控系统（104）分别与激光器（100）和水冷机（101）连接，且水冷机（101）设置在所述激光器（100）的后端，所述激光器（100）的输出端与所述激光镜头（502）连接。

8.如权利要求6所述的一种可移动式野外激光修复装置，其特征在于，所述主体机箱（1）还包括送粉装置（106）及气瓶（105），所述中央数控系统（104）分别与送粉装置（106）、气瓶（105）连接，所述送粉装置（106）、气瓶（105）的输出端与所述送粉送气喷头（501）连接。

9.如权利要求6所述的一种可移动式野外激光修复装置，其特征在于，还包括控制面板（4）、电缆线（7），所述控制面板（4）通过电缆线（7）与主体机箱（1）的中央数控系统（104）连接。

10.如权利要求6所述的一种可移动式野外激光修复装置，其特征在于，所述主体机箱（1）还包括送丝装置（103），所述中央数控系统（104）与送丝装置（103）连接，所述送丝装置（103）的输出端与所述送丝头（503）连接。

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