CN112676764A - 基于电弧熔积的便携式在线修复再制造设备及方法 - Google Patents
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本发明公开了基于电弧熔积的便携式在线修复再制造设备及方法，它包括用于对整个设备进行支撑的车体部分，所述车体部分的顶部通过快速拆装方式安装有底座，所述底座的顶部固定安装有多自由度的机械臂；所述车体部分的顶部并位于底座的侧面安装有操作台。该设备结构简单，拆装方便，运输高效，能适应各种野外环境的结构件修复。
Description
技术领域
本发明涉及结构件在线修复与再制造领域，具体涉及一种基于电弧熔积的便携式在线修复再制造设备及方法。
背景技术
工程设备在长期使用中会产生磨损，尤其是自然环境下的野外设备，经受风吹日晒，表面容易出现裂纹、凹陷抑或是其他形式的屈服失效，这就需要对相关结构件进行维修和更换。但由于野外设备工作环境远离城市和主干道路，设备的更换工作很繁琐，需要大量的时间成本和运输成本，故当原有零件发生小范围故障时，在不更换零件的基础上进行再制造修复能有效解决上述问题，大大节约人力成本，延长其使用寿命，从而节约能源资源、降低生产成本，具有较强的实用性。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足，提供了基于电弧熔积的便携式在线修复再制造设备，该设备结构简单，拆装方便，运输高效，能适应各种野外环境的结构件修复。
为了实现上述的技术特征，本发明的目的是这样实现的：基于电弧熔积的便携式在线修复再制造设备，它包括用于对整个设备进行支撑的车体部分，所述车体部分的顶部通过快速拆装方式安装有底座，所述底座的顶部固定安装有多自由度的机械臂；所述车体部分的顶部并位于底座的侧面安装有操作台。
所述车体部分包括柜体和底部转轮，所述柜体上安装有对称分布的两个大柜门和两对小柜门，所述柜体设有对称分布的两个工具柜，所述柜体的内部设置有整机电源，所述柜体的其中一个侧面设置有散热盖板，所述柜体的底部四角固定有用于对整个设备移动的万向轮。
所述操作台包括二轴转盘和计算机，所述二轴转盘的底部与转盘一级电机和转盘二级电机相配合并驱动其转动，所述转盘一级电机和转盘二级电机与电源相连并提供电能；所述计算机设置在底座的侧边位置。
所述机械臂包括旋转底盘，所述旋转底盘上固定有头部关节，所述头部关节上安装有一级机械臂，所述一级机械臂的末端安装有二级机械臂，所述一级机械臂和二级机械臂连接处有三级电机，所述二级机械臂末端安装可更换机械手装置；所述二级机械臂的顶端安装有送丝机，所述送丝机后端电线通过底座上的小孔连接到车身内部电焊机和电源进行控制和供能；所述二级机械臂上安装有四级电机。
所述可更换机械手装置包括机械小臂和焊枪机械臂手腕，所述焊枪机械臂手腕上安装有反求装置，所述反求装置底端安装有反求摄像装置，所述焊枪机械臂手腕前端安装有转换头。
所述转换头的各个接头分别安装有焊枪头、旋转铣刀头和旋转刷头，所述旋转铣刀头配备有不同尺寸的可更换刀头。
所述反求摄像装置能够通过扫描获取大型结构件的表面图形信息数据，通过在线反求计算得出大型结构件有缺省部位的三维模型，并通过与原没有缺省部位的模型作对比，从而对大型结构件上的缺省部位进行识别和建模，在计算机中操作，相关程序会对缺省部位模型分层并做出焊接机械手上末端焊枪头的融覆路径规划，进而生成相应的机械手运行指令，通过机械手上末端焊枪头增材融覆成型来修复缺陷，从而自动执行修复工作。
所述旋转底盘上有支撑结构，各级机械臂配合时留出空隙，当设备处于保养和停止状态时可以折叠设备，机械臂设备的伸展和收缩便捷，适用于便携式野外设备的在线修复作业。
基于电弧熔积的便携式在线修复再制造设备进行在线修复的方法，包括以下步骤：
步骤一：通过计算机的相关软件，控制旋转底盘、一级机械臂、二级机械臂带动可更换机械手装置移动，进而使反求摄像装置处于待修复的位置；
步骤二：启动反求摄像装置，通过反求摄像装置对待修复面进行扫描，反求摄像装置会获取大型结构件的图形信息数据，通过在线反求计算得出大型结构件有缺省部位的三维模型，并通过与原没有缺省部位的模型作对比，从而对大型结构件上的缺省部位进行识别和建模，计算机程序会对缺省部位模型分层并做出焊接机械手上末端焊枪头的融覆路径规划，生成相应的机械手运行指令，通过机械手上末端焊枪头增材融覆成型来修复缺陷，从而自动执行修复工作；
步骤三：旋转转换头更换机械手装置为旋转铣刀头，选取合适尺寸的铣刀头，通过四级电机驱动，对修复表面进行铣削和打磨，消除修复平面的不平整，进一步消除应力集中，提升加工精度和修复效果；
步骤四：最后，旋转转换头更换机械手装置为旋转刷头，对修复平面进行清刷，去除铣削过程产生的切屑和加工废料，完成基于电弧熔积的便携式设备在线修复工作。
本发明有如下有益效果：
1、通过采用上述结构的在线修复设备，便携平台整体可以通过小型车辆直接运输到故障设备所在野外区域，就地完成装备的安装，只需要少量的人力成本即可在野外完成简单的修复作业，进而提高了大型结构件修复的效率和质量。
2、通过采用上述结构的修复设备，在工作过程中，首先将故障部分放置到加工平台，完成固定后，由机械臂底座带动上部其他机械臂运动，操纵反求装置使对准故障部位，通过反求摄像装置对待修复面进行扫描，反求摄像装置会获取大型结构件的图形信息数据，通过在线反求计算得出大型结构件有缺省部位的三维模型，并通过与原没有缺省部位的模型作对比，从而对结构件上的缺省部位进行识别和建模，计算机会对缺省部位模型分层并做出焊接机械手上末端焊枪的融覆路径和转换头工作情况进行规划，生成相应的机械手运行指令，通过机械手上末端焊枪增材融覆成型来修复缺陷，在初步修复完成后，旋转转换头更换铣刀部件进行表面再加工，修复应力集中或其他加工缺陷，然后旋转转换头为旋转刷头部件，对加工表面进行清刷作业，清理金属屑等加工废料，完成野外设备的在线修复工作。
3、通过反求方法，大大的提高了结构件的修复的精度。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1为本发明中基于电弧熔积的便携式设备在线修复再制造设备立体图一。
图2为本发明中基于电弧熔积的便携式设备在线修复再制造设备立体图二。
图3为本发明中基于电弧熔积的便携式设备在线修复再制造设备机械臂示意图。
图4为本发明中基于电弧熔积的便携式设备在线修复再制造设备机械手示意图。
图5为本发明中基于电弧熔积的便携式设备在线修复再制造设备车体示意图。
图6为本发明中基于电弧熔积的便携式设备在线修复再制造设备车体正视图。
图中：万向轮1、工具柜2、小柜门3、大柜门4、散热盖板5、二轴转盘6、计算机7、底座8、旋转底盘9、一级机械臂10、二级机械臂11、机械小臂12、焊枪机械臂手腕13、反求装置14、反求摄像装置15、转换头16、焊枪头17、旋转铣刀头18、旋转刷头19、一级电机20、二级电机21、三级电机22、四级电机23、电焊机24、电源25、转盘一级电机26、转盘二级电机27、送丝机28。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式做进一步的说明。
实施例1：
如图1-6所示，基于电弧熔积的便携式在线修复再制造设备，它包括用于对整个设备进行支撑的车体部分，所述车体部分的顶部通过快速拆装方式安装有底座8，所述底座8的顶部固定安装有多自由度的机械臂；所述车体部分的顶部并位于底座8的侧面安装有操作台。该设备结构简单，拆装方便，运输高效，能适应各种野外环境的结构件修复，通过采用反求工程能够大大的提高构件的修复质量和效率。
进一步的，所述车体部分包括柜体和底部转轮，所述柜体上安装有对称分布的两个大柜门4和两对小柜门3，所述柜体设有对称分布的两个工具柜2，所述柜体的内部设置有整机电源，所述柜体的其中一个侧面设置有散热盖板5，所述柜体的底部四角固定有用于对整个设备移动的万向轮1。通过采用上述的车体部分能够方便的对整个设备进行移动，进而增强了其使用的便捷性。
进一步的，所述操作台包括二轴转盘6和计算机7，所述二轴转盘6的底部与转盘一级电机26和转盘二级电机27相配合并驱动其转动，所述转盘一级电机26和转盘二级电机27与电源25相连并提供电能；所述计算机7设置在底座8的侧边位置。通过上述的二轴转盘6能够用于对工件进行放置，而且便于对工件的位置进行调整。
进一步的，所述机械臂包括旋转底盘9，所述旋转底盘9上固定有头部关节，所述头部关节上安装有一级机械臂10，所述一级机械臂10的末端安装有二级机械臂11，所述一级机械臂10和二级机械臂11连接处有三级电机22，所述二级机械臂11末端安装可更换机械手装置；所述二级机械臂11的顶端安装有送丝机28，所述送丝机28后端电线通过底座8上的小孔连接到车身内部电焊机24和电源25进行控制和供能；所述二级机械臂11上安装有四级电机23。通过上述的机械臂能够实现修复过程中，对可更换机械手装置的多自由度移动，进而提高了修复效率。
进一步的，所述可更换机械手装置包括机械小臂12和焊枪机械臂手腕13，所述焊枪机械臂手腕13上安装有反求装置14，所述反求装置14底端安装有反求摄像装置15，所述焊枪机械臂手腕13前端安装有转换头16。通过上述的可更换机械手装置能够用于搭载修复过程中的零部件。
进一步的，所述转换头16的各个接头分别安装有焊枪头17、旋转铣刀头18和旋转刷头19，所述旋转铣刀头18配备有不同尺寸的可更换刀头。通过上述的焊枪头17能够配合焊接机实现在线熔覆焊接修复，通过旋转铣刀头18能够对修复之后的部位进行打磨修复，通过旋转刷头19用于对打磨部位进行精细清刷作业，清理金属屑等加工废料。
进一步的，所述反求摄像装置15能够通过扫描获取大型结构件的表面图形信息数据，通过在线反求计算得出大型结构件有缺省部位的三维模型，并通过与原没有缺省部位的模型作对比，从而对大型结构件上的缺省部位进行识别和建模，在计算机7中操作，相关程序会对缺省部位模型分层并做出焊接机械手上末端焊枪头17的融覆路径规划，进而生成相应的机械手运行指令，通过机械手上末端焊枪头17增材融覆成型来修复缺陷，从而自动执行修复工作。
进一步的，所述旋转底盘9上有支撑结构，各级机械臂配合时留出空隙，当设备处于保养和停止状态时可以折叠设备，机械臂设备的伸展和收缩便捷，适用于便携式野外设备的在线修复作业。将闲置的可更换机械手部件收纳在工具柜2中，同时柜中根据不同需要亦可以放置其他小型工具。
实施例2：
基于电弧熔积的便携式在线修复再制造设备进行在线修复的方法，包括以下步骤：
步骤一：通过计算机7的相关软件，控制旋转底盘9、一级机械臂10、二级机械臂11带动可更换机械手装置移动，进而使反求摄像装置15处于待修复的位置；
步骤二：启动反求摄像装置15，通过反求摄像装置15对待修复面进行扫描，反求摄像装置15会获取大型结构件的图形信息数据，通过在线反求计算得出大型结构件有缺省部位的三维模型，并通过与原没有缺省部位的模型作对比，从而对大型结构件上的缺省部位进行识别和建模，计算机程序会对缺省部位模型分层并做出焊接机械手上末端焊枪头17的融覆路径规划，生成相应的机械手运行指令，通过机械手上末端焊枪头17增材融覆成型来修复缺陷，从而自动执行修复工作；
步骤三：旋转转换头16更换机械手装置为旋转铣刀头18，选取合适尺寸的铣刀头，通过四级电机23驱动，对修复表面进行铣削和打磨，消除修复平面的不平整，进一步消除应力集中，提升加工精度和修复效果；
步骤四：最后，旋转转换头更换机械手装置为旋转刷头19，对修复平面进行清刷，去除铣削过程产生的切屑和加工废料，完成基于电弧熔积的便携式设备在线修复工作。
Claims (9)
1.基于电弧熔积的便携式在线修复再制造设备，其特征在于：它包括用于对整个设备进行支撑的车体部分，所述车体部分的顶部通过快速拆装方式安装有底座（8），所述底座（8）的顶部固定安装有多自由度的机械臂；所述车体部分的顶部并位于底座（8）的侧面安装有操作台。
2.根据权利要求1所述的基于电弧熔积的便携式在线修复再制造设备，其特征在于：所述车体部分包括柜体和底部转轮，所述柜体上安装有对称分布的两个大柜门（4）和两对小柜门（3），所述柜体设有对称分布的两个工具柜（2），所述柜体的内部设置有整机电源，所述柜体的其中一个侧面设置有散热盖板（5），所述柜体的底部四角固定有用于对整个设备移动的万向轮（1）。
3.根据权利要求1所述的基于电弧熔积的便携式在线修复再制造设备，其特征在于：所述操作台包括二轴转盘（6）和计算机（7），所述二轴转盘（6）的底部与转盘一级电机（26）和转盘二级电机（27）相配合并驱动其转动，所述转盘一级电机（26）和转盘二级电机（27）与电源（25）相连并提供电能；所述计算机（7）设置在底座（8）的侧边位置。
4.根据权利要求1所述的基于电弧熔积的便携式在线修复再制造设备，其特征在于：所述机械臂包括旋转底盘（9），所述旋转底盘（9）上固定有头部关节，所述头部关节上安装有一级机械臂（10），所述一级机械臂（10）的末端安装有二级机械臂（11），所述一级机械臂（10）和二级机械臂（11）连接处有三级电机（22），所述二级机械臂（11）末端安装可更换机械手装置；所述二级机械臂（11）的顶端安装有送丝机（28），所述送丝机（28）后端电线通过底座（8）上的小孔连接到车身内部电焊机（24）和电源（25）进行控制和供能；所述二级机械臂（11）上安装有四级电机（23）。
5.根据权利要求4所述的基于电弧熔积的便携式在线修复再制造设备，其特征在于：所述可更换机械手装置包括机械小臂（12）和焊枪机械臂手腕（13），所述焊枪机械臂手腕（13）上安装有反求装置（14），所述反求装置（14）底端安装有反求摄像装置（15），所述焊枪机械臂手腕（13）前端安装有转换头（16）。
6.根据权利要求5所述的基于电弧熔积的便携式在线修复再制造设备，其特征在于：所述转换头（16）的各个接头分别安装有焊枪头（17）、旋转铣刀头（18）和旋转刷头（19），所述旋转铣刀头（18）配备有不同尺寸的可更换刀头。
7.根据权利要求4所述的基于电弧熔积的便携式在线修复再制造设备，其特征在于：所述反求摄像装置（15）能够通过扫描获取大型结构件的表面图形信息数据，通过在线反求计算得出大型结构件有缺省部位的三维模型，并通过与原没有缺省部位的模型作对比，从而对大型结构件上的缺省部位进行识别和建模，在计算机（7）中操作，相关程序会对缺省部位模型分层并做出焊接机械手上末端焊枪头（17）的融覆路径规划，进而生成相应的机械手运行指令，通过机械手上末端焊枪头（17）增材融覆成型来修复缺陷，从而自动执行修复工作。
8.根据权利要求4所述的基于电弧熔积的便携式在线修复再制造设备，其特征在于：所述旋转底盘（9）上有支撑结构，各级机械臂配合时留出空隙，当设备处于保养和停止状态时可以折叠设备，机械臂设备的伸展和收缩便捷，适用于便携式野外设备的在线修复作业。
9.采用权利要求1-8任意一项所述基于电弧熔积的便携式在线修复再制造设备进行在线修复的方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤一：通过计算机（7）的相关软件，控制旋转底盘（9）、一级机械臂（10）、二级机械臂（11）带动可更换机械手装置移动，进而使反求摄像装置（15）处于待修复的位置；
步骤二：启动反求摄像装置（15），通过反求摄像装置（15）对待修复面进行扫描，反求摄像装置（15）会获取大型结构件的图形信息数据，通过在线反求计算得出大型结构件有缺省部位的三维模型，并通过与原没有缺省部位的模型作对比，从而对大型结构件上的缺省部位进行识别和建模，计算机程序会对缺省部位模型分层并做出焊接机械手上末端焊枪头（17）的融覆路径规划，生成相应的机械手运行指令，通过机械手上末端焊枪头（17）增材融覆成型来修复缺陷，从而自动执行修复工作；
步骤三：旋转转换头（16）更换机械手装置为旋转铣刀头（18），选取合适尺寸的铣刀头，通过四级电机（23）驱动，对修复表面进行铣削和打磨，消除修复平面的不平整，进一步消除应力集中，提升加工精度和修复效果；
步骤四：最后，旋转转换头更换机械手装置为旋转刷头（19），对修复平面进行清刷，去除铣削过程产生的切屑和加工废料，完成基于电弧熔积的便携式设备在线修复工作。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20210420 |