CN103555928B - 一种车载激光冲击强化装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新型车载激光冲击强化装置，包括汽车、水箱、操控系统、机械手臂、喷嘴、视觉传感器、光路系统、激光器、电源、转台、工作台；转台安装在工作台上，转台能够绕Z轴转动，工作台为三自由度工作台，能够实现X、Y、Z轴的移动，工作台位于汽车上；外光路系统、激光器位于转台上，水箱、操控系统、机械手臂、电源位于汽车上；电源为操控系统、水箱中的水泵、外光路系统、激光器供电；激光器连接光路系统，激光器发射激光，激光通过光路系统得到激光束，激光束作用于工件上，工件上有约束层；本发明对于户外的大型管道，冲击效果好，对于不便在室内作业的工件也有很好的效果。

Description

一种车载激光冲击强化装置
技术领域
本发明涉及一种车载激光冲击强化装置。
背景技术
激光冲击强化技术，也称激光喷丸技术。当高功率密度(GW/cm2量级)、短脉冲(10～30ns量级)的激光通过透明约束层作用于金属表面所涂覆的能量吸收涂层时，涂层吸收激光能量迅速气化几乎同时形成大量稠密的高温(>10K)、高压(>1GPa)等离子体。该等离子体继续吸收激光能量急剧升温膨胀，然后爆炸形成高强度冲击波并作用于金属表面。当冲击波的峰值压力超过材料的动态屈服强度时，材料发生塑性变形并在表层产生平行于材料表面的拉应力。激光作用结束后，由于冲击区域周围材料的反作用，其力学效应表现为材料表面获得较高的残余压应力。残余压应力会降低交变载荷中的拉应力水平，使平均应力水平下降，从而提高疲劳裂纹萌生寿命。同时残余压应力的存在，可引起裂纹的闭合效应，从而有效降低疲劳裂纹扩展的驱动力，延长疲劳裂纹扩展寿命。
但由于现在激光冲击强化设备多数是安装在室内的，不能满足户外或厂房内大型工件实验要求。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述问题，提出一种车载激光冲击强化装置，为户外或厂房内大型构件进行激光冲击强化作业而设计。
一种车载激光冲击强化装置，包括汽车、水箱、操控系统、机械手臂、喷嘴、视觉传感器、光路系统、激光器、电源、转台、工作台；
转台安装在工作台上，转台能够绕Z轴转动，工作台为三自由度工作台，能够实现X、Y、Z轴的移动，工作台位于汽车上；
外光路系统、激光器位于转台上，水箱、操控系统、机械手臂、电源位于汽车上；
电源为操控系统、水箱中的水泵、外光路系统、激光器供电；
激光器连接光路系统，激光器发射激光，激光通过光路系统得到激光束，激光束作用于工件上，工件上有约束层；
水箱内设有水泵，水箱的开关及阀门由操控系统进行控制，水箱的出水口连接喷嘴，当操控系统控制开关及阀门打开，通过水泵，将水从喷嘴输出；
机械手臂的一端固定在汽车上，喷嘴夹持在机械手臂的另外一端上，视觉传感器固定在喷嘴的前面；
操控系统内设有激光束的预备行走路线，操控系统控制激光器开启，通过操控系统调节转台X、Y、Z方向移动、转台Z轴转动，激光束按照预备行走路线开始冲击，操控系统控制水箱的开关及阀门，使得与水箱连接的喷嘴喷水，水覆盖激光束冲击区域，视觉传感器采集激光束作用于工件的光信号，并且将光信号传输回操控系统，操控系统将光信号转换成实时画面，操控人员根据实时画面，通过操控机械手臂移动，使得喷嘴喷出的水覆盖激光束冲击区域。
本发明的优点在于：
本发明能够实现户外或厂房内大型构件的激光冲击强化，且对于不便在室内作业的工件也有很好的效果。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明转台系统的示意图。
图中：
1-汽车         2-水箱         3-操控室
4-机械手臂     5-喷嘴         6-视觉传感器
7-约束层       8-工件         9-激光束
10-光路系统    11-激光器      12-电源
13-转台        14-工作台
具体实施方式
下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。
本发明是一种车载激光冲击强化装置，如图1所示，包括汽车1、水箱2、操控系统3、机械手臂4、喷嘴5、视觉传感器6、光路系统10、激光器11、电源12、转台13、工作台14。
转台13安装在工作台14上，如图2所示，转台13能够绕Z轴转动，转动角度为正负90度，工作台14为三自由度工作台，能够实现X、Y、Z轴的移动。
工作台14位于汽车1上。
外光路系统10、激光器11位于转台13上，水箱2、操控系统3、机械手臂4、电源12位于汽车1上。
电源12为操控系统3、水箱2中的水泵、外光路系统10、激光器11供电，电源12为汽车1的电力系统或储能装置(例如电瓶)。
激光器11连接光路系统10，激光器11发射激光，激光通过光路系统10得到激光束9，激光束9作用于工件8上，工件8上有约束层7。结合转台13、工作台14，实现激光束9在X、Y、Z轴的平移以及绕Z轴的转动。
激光器11、光路系统10采用现有部件，采用现有市面上整套的带激光器11以及光路系统10的激光冲击强化装置，例如比如镭宝光电SGR-Extra-25。
水箱2为存贮水的设备，水箱2内设有水泵，通过水泵将水通过开关以及阀门输出，水箱2的开关及阀门由操控系统3进行控制，水箱2的出水口连接喷嘴5。
机械手臂4的一端固定在汽车1上，喷嘴5夹持在机械手臂4的另外一端上，视觉传感器6通过固定杆，固定在喷嘴5的前面。
操控系统3内设有激光束9的预备行走路线，操控系统3控制激光器11开启，激光束9按照预备行走路线开始冲击，操控系统3控制水箱2的开关及阀门，使得与水箱2连接的喷嘴5喷水，水覆盖激光束9冲击区域，视觉传感器6采集激光束9作用于工件8的光信号，并且将光信号传输回操控系统3，操控系统3将光信号转换成实时画面，操控人员根据实时画面，通过操控系统3调节转台X、Y、Z方向移动，操控机械手臂4移动，使得喷嘴5喷出的水覆盖激光束9冲击区域。
工作过程：
激光冲击前，通过操控系统3调节转台13和工作平台的位置14获得所需直径的光斑，通过操作系统3调节机械手臂4的位置，使激光冲击光斑中心、喷射中心和工件8预处理位置重合。打开高压水箱装置2，水流稳定后，打开激光器10，对工件8进行冲击处理。输出激光束9通过操作系统3的控制实现X、Y、Z轴的平移以及绕Z轴的转动，同时视觉传感器6采集激光束9作用于工件8的光信号，并且将光信号传输回操控系统3，操控系统3将光信号转换成实时画面，操作系统3再通过转台13和工作台14控制，实现喷嘴5位置的快速自动调节，同时操控系统3也将调节机械手臂4，实现喷嘴5的快速调节，从而实现工件多点连续冲击。
本发明将激光冲击强化装置安装在移动的汽车1上，具有很大的便捷性。

Claims (3)

1.一种车载激光冲击强化装置，包括汽车、水箱、操控系统、机械手臂、喷嘴、视觉传感器、光路系统、激光器、电源、转台、工作台；
转台安装在工作台上，转台能够绕Z轴转动，工作台为三自由度工作台，能够实现X、Y、Z轴的移动，工作台位于汽车上；
外光路系统、激光器位于转台上，水箱、操控系统、机械手臂、电源位于汽车上；
电源为操控系统、水箱中的水泵、外光路系统、激光器供电；
激光器连接光路系统，激光器发射激光，激光通过光路系统得到激光束，激光束作用于工件上，工件上有约束层；
水箱内设有水泵，水箱的开关及阀门由操控系统进行控制，水箱的出水口连接喷嘴，当操控系统控制开关及阀门打开，通过水泵，将水从喷嘴输出；
机械手臂的一端固定在汽车上，喷嘴夹持在机械手臂的另外一端上，视觉传感器固定在喷嘴的前面；
操控系统内设有激光束的预备行走路线，操控系统控制激光器开启，通过操控系统调节转台X、Y、Z方向移动、转台Z轴转动，激光束按照预备行走路线开始冲击，操控系统控制水箱的开关及阀门，使得与水箱连接的喷嘴喷水，水覆盖激光束冲击区域，视觉传感器采集激光束作用于工件的光信号，并且将光信号传输回操控系统，操控系统将光信号转换成实时画面，操控人员根据实时画面，通过操控机械手臂移动，使得喷嘴喷出的水覆盖激光束冲击区域。
2.根据权利要求1所述的一种车载激光冲击强化装置，转台转动角度为正负90度。
3.根据权利要求1所述的一种车载激光冲击强化装置，电源为汽车的电力系统或储能装置。
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