CN117026228A - 激光熔覆修复系统及激光熔覆修复方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种激光熔覆修复系统及激光熔覆修复方法，涉及激光熔覆技术领域。激光熔覆修复系统包括激光熔覆光学机构、送粉机构及工件装载机构。激光熔覆光学机构包括激光熔覆头及检测器，激光熔覆头适于输出聚焦光束及金属粉末，检测器适于获取修复面的参数信息；送粉机构包括送粉器，适于向激光熔覆头输送金属粉末；工件装载机构包括防变形夹具、转动定位装置及工件旋转驱动装置；防变形夹具夹持于工件，工件连接于转动定位装置及工件旋转驱动装置。本发明实施例提供的激光熔覆修复系统，可以对工件进行变位调整，阻止工件在修复过程中产生变形，且可以实时检测修复面的修复状况，提高激光熔覆效率，保证激光熔覆修复质量和精度。

Description

激光熔覆修复系统及激光熔覆修复方法

技术领域

本发明涉及激光熔覆技术领域，尤其涉及一种激光熔覆修复系统及激光熔覆修复方法。

背景技术

激光熔覆技术是指在被修复工件表面上放置选择的涂层材料，经激光辐照后，使涂层材料和工件表面一薄层同时熔化，并快速凝固后形成稀释度极低并与工件基体材料成冶金结合的表面涂层，从而显著改善基体材料表面的耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化及电器特性等的工艺方法，被广泛应用于轨道交通的结构部件的表面修复中，例如，可以采用激光熔覆技术对高速动车组的轴箱体进行修复。

轴箱体通常为曲面结构，不易将修复部位对准于激光辐照的区域，且轴箱体为薄壁结构，尺寸精度要求达到了微米级，由于修复部位受热后又急剧降温，热胀冷缩，会产生一定的热变形，因此会造成较大的修复误差，甚至会导致轴箱体的整体发生变形，影响轴箱体的装配。另外，在修复前后，通过人工对修复部位的外观和位置进行确认，人工检查效率低、判定误差大，不能有效保证修复的质量和精度。

发明内容

为了解决背景技术中存在的至少一个方面的技术问题，本发明提供一种激光熔覆修复系统，可以对工件进行变位调整，阻止工件在修复过程中产生变形，且可以实时检测修复面的修复状况，提高激光熔覆效率，保证激光熔覆修复质量和精度。

本发明第二方面提供一种激光熔覆修复方法。

本发明第一方面实施例提供一种激光熔覆修复系统，包括：

激光熔覆光学机构，包括激光熔覆头及检测器，所述激光熔覆头适于输出聚焦光束及金属粉末至工件上的修复面，所述检测器适于获取所述修复面的参数信息；

送粉机构，包括送粉器，所述送粉器适于向所述激光熔覆头输送所述金属粉末；

工件装载机构，包括防变形夹具、转动定位装置及工件旋转驱动装置；

所述防变形夹具夹持于所述工件，以防止所述工件变形，所述工件连接于所述转动定位装置及所述工件旋转驱动装置，所述转动定位装置适于调整所述工件的位姿，以使所述修复面朝向所述激光熔覆头，所述工件旋转驱动装置适于驱动所述工件转动，以使修复部位对准于所述激光熔覆头。

根据本发明的一个实施例，所述激光熔覆光学机构还包括激光发生器及机械臂；

所述激光发生器适于向所述激光熔覆头输送所述聚焦光束；

所述机械臂与所述激光熔覆头连接，适于控制所述激光熔覆头的工作姿态。

根据本发明的一个实施例，所述激光熔覆光学机构还包括水冷机，所述水冷机适于向所述激光发生器及所述激光熔覆头输送降温介质。

根据本发明的一个实施例，所述工件装载机构还包括支架；

所述转动定位装置包括摆片、摆臂、定位支座、转动支座及转动轴；

所述转动支座连接于所述支架，所述摆片通过所述摆臂连接于所述工件，所述转动轴穿设于所述转动支座及所述摆臂，其中，所述工件及所述摆片分布于所述转动轴相对的两侧；

所述定位支座连接于所述支架，所述摆片上形成有适于定位件穿设的第一定位孔，所述定位支座上形成有适于所述定位件穿设的第二定位孔，所述摆片通过所述定位件连接于所述定位支座。

根据本发明的一个实施例，所述工件旋转驱动装置包括驱动器及传动件，所述驱动器设置于所述支架，所述驱动器通过所述传动件连接于所述工件。

根据本发明的一个实施例，所述工件装载机构还包括平衡器及重心调节器；

所述平衡器连接于所述防变形夹具，所述重心调节器连接于所述转动支座。

根据本发明的一个实施例，所述送粉机构还包括送粉驱动气输出装置及送粉保护气输出装置；

所述送粉驱动气输出装置连通于所述送粉器，所述送粉保护气输出装置连通于所述送粉器。

根据本发明的一个实施例，所述激光熔覆光学机构还包括光斑大小调节器，设置于所述激光熔覆头，其中，所述光斑大小调节器位于所述聚焦光束的输出路径上。

本发明第二方面实施例提供一种基于上述第一方面任一实施例中的激光熔覆修复系统的激光熔覆修复方法，包括：

安装工件至所述工件装载机构，将所述防变形夹具夹持于所述工件；

控制所述转动定位装置带动所述工件转动，以使所述工件上的所述修复面朝向所述激光熔覆头；

控制所述检测器扫描所述工件上的所述修复面的参数信息；

基于所述参数信息，确定所述激光熔覆光学机构的第一运行参数、所述送粉机构的第二运行参数及所述工件装载机构的第三运行参数；

控制所述激光熔覆光学机构以第一运行参数执行激光熔覆作业，控制所述送粉机构以第二运行参数执行送粉作业，控制所述工件装载机构以第三运行参数对所述工件进行转动控制。

根据本发明的一个实施例，所述控制所述激光熔覆光学机构以第一运行参数执行激光熔覆作业的步骤包括：

控制所述检测器对所述修复面进行实时检测。

本发明实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果之一：

根据本发明第一方面实施例提供的激光熔覆修复系统，通过在工件装载机构中设置转动定位装置实现了对工件的变位调整，通过在工件装载机构中设置防变形夹具实现了工件的夹持固定以及阻止工件变形，通过在激光熔覆光学系统中设置检测器实现了对修复面的修复状况的实时检测。具体地，激光熔覆修复系统包括激光熔覆光学机构、送粉机构及工件装载机构，其中，送粉机构中的送粉器向激光熔覆光学机构中的激光熔覆头输送金属粉末，激光熔覆头可以向工件的修复面输出聚焦光束和金属粉末，聚焦光束可以高温熔化金属粉末，金属粉末熔化后可以与修复面的基体材料结合为一体，实现修复面的修复。在激光熔覆修复过程中，工件固定在工件装载机构上，首先通过转动定位装置带动工件转动，以调整工件的位姿，使其修复面朝向激光熔覆头，然后，保持工件的位姿，通过工件旋转驱动装置驱动工件转动，以使激光熔覆头一一扫过工件上的修复面，对修复面进行激光熔覆修复，由于修复面的部位在修复时接受高温，冷却后温度急剧下降，热胀冷缩，因此，修复面的部位会存在变形，进而导致整个工件变形，在防变形夹具的夹持固定作用下，可以对工件的变形起到阻止作用。检测器可以获取修复面的参数信息，包括但不限于修复面的形貌、位置等参数，这样，可以在激光熔覆修复前，通过检测器获取修复面的形貌、位置等参数，然后通过这些参数，便于提前预设激光熔覆光学机构、送粉机构及工件装载机构的运行参数；在激光熔覆修复过程中，通过检测器获取修复面的形貌等修复状况参数，然后通过这些参数，便于实时调整激光熔覆光学机构、送粉机构及工件装载机构的运行参数；在激光熔覆修复完成后，通过检测器获取修复面的形貌等修复状况参数，然后通过这些参数，便于对修复面进行外观检查、渗透检查等。在激光熔覆修复过程中，激光熔覆光学机构、送粉机构及工件装载机构之间协同运行，保证激光熔覆头与修复面之间匹配到位，通过防变形夹具阻止工件变形，且通过检测器对修复面进行修复前、修复中、修复后的检测，可提高以激光熔覆效率，保证激光熔覆修复质量和精度。综上所述，应用本发明实施例提供的激光熔覆修复系统，可以对工件进行变位调整，阻止工件在修复过程中产生变形，且可以实时检测修复面的修复状况，提高激光熔覆效率，保证激光熔覆修复质量和精度。

根据本发明第二方面实施例提供的激光熔覆修复方法，首先将工件安装于工件装载机构，并通过防变形夹具将工件进行夹持固定，然后通过转动定位装置带动工件转动，以使工件上的修复面朝向激光熔覆头，在进行激光熔覆修复之前，通过检测器先对工件上的修复面进行扫描，以获取修复面的参数信息，包括但不限于修复面的形貌、位置等参数，获取了修复面的参数信息之后，可以基于该参数信息对激光熔覆光学机构、送粉机构及工件装载机构的运行参数进行定义，然后控制各个执行部件在定义的参数下执行激光熔覆作业。在激光熔覆修复过程中，激光熔覆光学机构、送粉机构及工件装载机构之间协同运行，保证激光熔覆头与修复面之间匹配到位，通过防变形夹具阻止工件因热胀冷缩产生的变形，且通过检测器对修复面进行扫描检测，以获取修复面的形貌、位置等参数信息，可提高以激光熔覆效率，保证激光熔覆修复质量和精度。综上所述，应用本发明实施例提供的激光熔覆修复方法，可以实现工件的变位调整，阻止工件在修复过程中产生变形，且可以对修复面进行检测，提高激光熔覆效率，保证激光熔覆修复质量和精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的激光熔覆修复系统的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的工件装载机构的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的激光熔覆修复方法的流程示意图。

附图标记：

1、工件；

10、激光熔覆光学机构；110、激光熔覆头；120、检测器；130、激光发生器；140、机械臂；150、水冷机；160、光斑大小调节器；

20、送粉机构；210、送粉器；220、送粉驱动气输出装置；230、送粉保护气输出装置；

30、工件装载机构；310、防变形夹具；320、转动定位装置；321、摆片；322、摆臂；3221、第一定位孔；323、定位支座；3231、第二定位孔；324、转动支座；325、转动轴；330、工件旋转驱动装置；331、驱动器；332、传动件；340、支架；350、平衡器；360、重心调节器；370、减震器。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“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，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。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实施例中的具体含义。

在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

如图1至图2所示，本发明第一方面实施例提供一种激光熔覆修复系统，包括激光熔覆光学机构10、送粉机构20及工件装载机构30。激光熔覆光学机构10包括激光熔覆头110及检测器120，激光熔覆头110适于输出聚焦光束及金属粉末至工件1上的修复面，检测器120适于获取修复面的参数信息；送粉机构20包括送粉器210，送粉器210适于向激光熔覆头110输送金属粉末；工件装载机构30包括防变形夹具310、转动定位装置320及工件旋转驱动装置330；防变形夹具310夹持于工件1，以防止工件1变形，工件1连接于转动定位装置320及工件旋转驱动装置330，转动定位装置320适于调整工件1的位姿，以使修复面朝向激光熔覆头110，工件旋转驱动装置330适于驱动工件1转动，以使修复部位对准于激光熔覆头110。

如图1至图2所示，激光熔覆头110通常包括杆状结构，在杆状的端部设置有激光喷头，聚焦光束及金属粉末是由激光喷头处输出至工件1的修复面上的。本发明实施例中，激光熔覆头110为异型专用激光熔覆头，可对包括但不限于孔类工件、轴类工件上的任意位置进行修复。

检测器120可以安装在聚焦光束输出位置的附近，以便更准确地获取修复面的修复状况。检测器120可以在激光熔覆修复前、激光熔覆修复中以及激光熔覆修复完毕后的各个环节对修复面进行扫描检测。具体地，激光熔覆修复前，当激光熔覆头110靠近于工件1上的修复面，且与修复面之间的距离在预设的距离范围之内，检测器120会自动扫描读取修复面的参数信息，参数信息可以包括形貌参数、位置参数，还可以包括破损深度、破损面积大小等，检测器120将获取相关参数信息后会反馈至相关的控制系统，控制系统可以发出相应的执行命令，例如，根据不同缺陷形状规划激光熔覆修复的路径，根据破损深度和修复面积确定激光光束的光斑大小。激光熔覆修复过程中，检测器120可以实时检测修复面的修复状况，例如，若出现熔覆层较厚而影响离焦量的情况，检测器120会将数据反馈给控制系统，控制系统根据指令控制工件装载机构30对工件1进行调整，或者对或激光熔覆头110进行调整，以使修复面与激光熔覆头110之间的相对移动保证离焦量，若在激光熔覆修复过程中出现金属粉末用完时或其他情况出现时，检测器120会将数据反馈给控制系统，控制系统会关掉设备停止工作。在激光熔覆修复完成后，检测器120可检测出熔覆层外观尺寸和成形质量等信息，并实时将数据传输给控制系统，控制系统分析熔覆层外观尺寸和成形质量是否合格，并根据熔覆涂层尺寸给出一个后续加工余量，实现工件1的激光熔覆增材-减材自动识别，提高工作效率，也保证了激光熔覆修复的质量和精度。

送粉器210具备烘干和送粉功能，当送粉器210将金属粉末烘干后，控制系统会给出信号提示，控制送粉器210进行送粉并控制送粉率，以将金属粉末均匀输送至激光熔覆头110。

工件装载机构30是用于固定工件1的结构，其中，防变形夹具310夹持于工件1上，一方面可以对工件1起到固定作用，另一方面，是阻止工件1因热胀冷缩发生的变形，防变形夹具310通常为刚性结构件。

转动定位装置320的作用是带动工件1转动以调整工件1的位姿，使修复面可以朝向激光熔覆头110，其中，工件1的转动轴线不是以工件1自身为基准设定的，也即，工件1转动时，其上的任一部位的位置坐标都会发生改变，这样，即使当修复面位于工件1的隐蔽侧时，也可以通过转动定位装置320对工件1进行位姿调整，使修复面能够朝向激光熔覆头110。

在激光熔覆修复过程中，工件旋转驱动装置330可以驱动工件1转动，其中，此时工件1的转动轴线是以工件1自身为基准设定的，这样可以保证工件1的中心位置不变，只有修复面与激光熔覆头110之间可以产生相对移动，激光熔覆头110可以更精准、更容易地对准于修复部位。例如，工件1中包括半圆型曲面结构，可以以半圆型曲面的中心轴线为转动轴线，激光熔覆头110对半圆型曲面上的修复面进行修复。

根据本发明第一方面实施例提供的激光熔覆修复系统，通过在工件装载机构30中设置转动定位装置320实现了对工件1的变位调整，通过在工件装载机构30中设置防变形夹具310实现了工件1的夹持固定以及阻止工件1变形，通过在激光熔覆光学系统中设置检测器120实现了对修复面的修复状况的实时检测。具体地，激光熔覆修复系统包括激光熔覆光学机构10、送粉机构20及工件装载机构30，其中，送粉机构20中的送粉器210向激光熔覆光学机构10中的激光熔覆头110输送金属粉末，激光熔覆头110可以向工件1的修复面输出聚焦光束和金属粉末，聚焦光束可以高温熔化金属粉末，金属粉末熔化后可以与修复面的基体材料结合为一体，实现修复面的修复。在激光熔覆修复过程中，工件1固定在工件装载机构30上，首先通过转动定位装置320带动工件1转动，以调整工件1的位姿，使其修复面朝向激光熔覆头110，然后，保持工件1的位姿，通过工件旋转驱动装置330驱动工件1转动，以使激光熔覆头110一一扫过工件1上的修复面，对修复面进行激光熔覆修复，由于修复面的部位在修复时接受高温，冷却后温度急剧下降，热胀冷缩，因此，修复面的部位会存在变形，进而导致整个工件1变形，在防变形夹具310的夹持固定作用下，可以对工件1的变形起到阻止作用。检测器120可以获取修复面的参数信息，包括但不限于修复面的形貌、位置等参数，这样，可以在激光熔覆修复前，通过检测器120获取修复面的形貌、位置等参数，然后通过这些参数，便于提前预设激光熔覆光学机构10、送粉机构20及工件装载机构30的运行参数；在激光熔覆修复过程中，通过检测器120获取修复面的形貌等修复状况参数，然后通过这些参数，便于实时调整激光熔覆光学机构10、送粉机构20及工件装载机构30的运行参数；在激光熔覆修复完成后，通过检测器120获取修复面的形貌等修复状况参数，然后通过这些参数，便于对修复面进行外观检查、渗透检查等。在激光熔覆修复过程中，激光熔覆光学机构10、送粉机构20及工件装载机构30之间协同运行，保证激光熔覆头110与修复面之间匹配到位，通过防变形夹具310阻止工件1变形，且通过检测器120对修复面进行修复前、修复中、修复后的检测，可提高以激光熔覆效率，保证激光熔覆修复质量和精度。综上所述，应用本发明实施例提供的激光熔覆修复系统，可以对工件1进行变位调整，阻止工件1在修复过程中产生变形，且可以实时检测修复面的修复状况，提高激光熔覆效率，保证激光熔覆修复质量和精度。

如图1所示，在本发明的实施例中，激光熔覆光学机构10还包括激光发生器130及机械臂140；激光发生器130适于向激光熔覆头110输送聚焦光束；机械臂140与激光熔覆头110连接，适于控制激光熔覆头110的工作姿态。激光发生器130可以提供高能量的激光束，本发明的实施例中，采用光纤激光发生器，激光发生器130在运行时受控制系统的控制，可以随时做好出光的准备。机械臂140的自由度高、动作灵敏、精度高，由机械臂140带动激光熔覆头110进行工作姿态调整，可以使激光熔覆头110到达难修复位置或任意位置的作用，在控制系统的控制下，机械臂140带动激光熔覆头110与激光发生器130、送粉器210以及工件旋转驱动装置330等部件之间协同工作，保证激光熔覆修复过程中各个部件之间的协调配合，避免动作冲突，提高激光熔覆修复作业的效率。

在本发明的实施例中，采用工业机器人作为机械臂140。另外，为了便于机械臂140与激光熔覆头110连接，还可以在机械臂140与激光熔覆头110之间设置连接器。

如图1所示，在本发明的实施例中，激光熔覆光学机构10还包括水冷机150，水冷机150适于向激光发生器130及激光熔覆头110输送降温介质。激光熔覆修复作业过程中，激光熔覆头110和激光发生器130中的温度较高，水冷机150主要是对激光熔覆头110和激光发生器130提供冷却降温支持，防止过热导致激光熔覆修复系统停止工作而影响激光熔覆修复质量。

如图1至图2所示，在本发明的实施例中，工件装载机构30还包括支架340；转动定位装置320包括摆片321、摆臂322、定位支座323、转动支座324及转动轴325；转动支座324连接于支架340，摆片321通过摆臂322连接于工件1，转动轴325穿设于转动支座324及摆臂322，其中，工件1及摆片321分布于转动轴325相对的两侧；定位支座323连接于支架340，摆片321上形成有适于定位件穿设的第一定位孔3221，定位支座323上形成有适于定位件穿设的第二定位孔3231，摆片321通过定位件连接于定位支座323。

具体地，支架340是工件装载机构30的主体框架平台。摆臂322的一端连接摆片321，摆臂322的另一端连接工件1，防变形夹具310进一步夹持固定工件1，转动轴325穿设于摆臂322及转动支座324，这样，摆片321与工件1分布于转动轴325的两侧，摆片321、摆臂322与工件1形成杠杆结构，通过对摆片321施加作用力使摆片321绕转动轴325转动，则工件1也会绕转动轴325转动，摆片321下沉时，则工件1抬升，摆片321抬升时，则工件1下沉，通过摆片321可以对工件1的位姿进行调整，以使工件1上的修复面朝向激光熔覆头110。进一步地，当工件1的位姿调整到位以后，摆片321上的至少一个第一定位孔3221会对齐于定位支座323上的第二定位孔3231，此时，将定位部件插入第一定位孔3221和第二定位孔3231中，对摆片321进行限位固定，防止摆片321转动，也就相当于将工件1限制在当前的位姿状态下，以使修复面始终朝向激光熔覆头110。

如图2所示，在本发明的实施例中，定位部件可以采用定位销。摆片321绕转动轴325的转动角度范围为0～90°。另外，可以在支架340的底部设置减震器370，减震器370可以加强工件装载机构30的整体稳定性。

如图2所示，在本发明的实施例中，工件旋转驱动装置330包括驱动器331及传动件332，驱动器331设置于支架340，驱动器331通过传动件332连接于工件1。在激光熔覆修复过程中，修复面与激光熔覆头110之间需要产生相对运动，以使激光熔覆头110可以对修复面的各个部位进行修复。驱动器331带动传动件332转动，传动件332进一步带动工件1转动。通过对驱动器331的转速进行调整，可以调整工件1的转速，进而实现激光熔覆修复速度的可控、可调。

进一步地，驱动器331可以是伺服电机，传动件332可以是减速器，伺服电机启动后，通过减速器带动工件1转动，通过减速器的减速调整，保证激光熔覆修复过程中工件1与激光熔覆头110之间的相对位移速度处于较低的状态，从而使激光熔覆更加充分，效果更好。还可以对伺服电机的转速、转副等参数进行调整。伺服电机可以带动工件1进行360°旋转。

另外，还可以在传动件332的端部设置工件连接器，工件1与传动件332之间通过工件连接器实现连接，方便工件1的拆装，并可以使激光熔覆修复系统匹配不同型号的工件。

如图1至图2所示，在本发明的实施例中，工件装载机构30还包括平衡器350及重心调节器360；平衡器350连接于防变形夹具310，重心调节器360连接于转动支座324。安装不规则形状的工件1时，由于修复面的位置比较特殊，工件1的整体位姿不正，导致工件1的重心偏离，在工件1保持预设位姿的情况下，通过重心调节器360调整工件1的重心位置，避免由于重心不稳可能导致的支架340侧翻的危险。激光熔覆修复过程中，平衡器350可以调整由于工件1不规则导致的平衡问题。

如图1所示，在本发明的实施例中，送粉机构20还包括送粉驱动气输出装置220及送粉保护气输出装置230；送粉驱动气输出装置220连通于送粉器210，送粉保护气输出装置230连通于送粉器210。送粉驱动气输出装置220中存有送粉气，送粉保护气输出装置230中存有保护气，送粉气及保护气均为高纯氩气，送粉气主要是为送粉器210提供气体来源，将送粉器210中的熔覆金属粉末载入到激光熔覆头110中，保护气为激光熔覆修复过程提供熔池保护，防止激光熔覆修复涂层被氧化，送粉气、保护气以及激光光束被同步送入激光熔覆头110中。

如图1所示，在本发明的实施例中，激光熔覆光学机构10还包括光斑大小调节器160，设置于激光熔覆头110，其中，光斑大小调节器160位于聚焦光束的输出路径上。光斑大小调节器160可以根据工件1修复面的形貌、面积大小等参数调整聚焦光束的光斑大小，以使聚焦光束的聚焦能量与修复面的实际破损情况合理匹配，保证激光熔覆修复的质量。

如图3所示，本发明第二方面实施例提供一种基于上述第一方面任一实施例中的激光熔覆修复系统的激光熔覆修复方法，包括：

步骤100、安装工件1至工件装载机构30，将防变形夹具310夹持于工件1；

步骤200、控制转动定位装置320带动工件1转动，以使工件1上的修复面朝向激光熔覆头110；

步骤300、控制检测器120扫描工件1上的修复面的参数信息；

步骤400、基于参数信息，确定激光熔覆光学机构10的第一运行参数、送粉机构20的第二运行参数及工件装载机构30的第三运行参数；

步骤500、控制激光熔覆光学机构10以第一运行参数执行激光熔覆作业，控制送粉机构20以第二运行参数执行送粉作业，控制工件装载机构30以第三运行参数对工件1进行转动控制。

在步骤100中，防变形夹具310采用刚性结构件，防变形夹具310不仅可以对工件1起到夹持固定作用，还可以阻止工件1在激光熔覆修复过程中以及冷却后由于热胀冷缩发生的变形。

在步骤200中，转动定位装置320可以调整工件1的位姿，以使工件1上的修复面朝向激光熔覆头110。

步骤300完成激光熔覆修复前的修复面的参数采集，其中，参数信息包括但不限于修复面的形貌、位置、破损深度、面积等。

在步骤400中，基于前述获取的修复面的参数信息，控制装置可以分别确定激光熔覆光学机构10、送粉机构20及工件装载机构30对应的第一运行参数、第二运行参数及第三运行参数，第一运行参数、第二运行参数及第三运行参数与修复面的实际情况的匹配度较高，因而可以保证激光熔覆光学机构10、送粉机构20及工件装载机构30在运行过程中的协调配合，达到最好的激光熔覆修复效果。第一运行参数包括激光功率、扫描速度、修复路径、光斑大小等，第二运行参数包括送粉率、送粉量等，第三运行参数包括修复区域、工件1转动幅度和速度等。

在步骤500中，激光熔覆光学机构10、送粉机构20及工件装载机构30按照设定的运行参数自动运行，对工件1进行激光熔覆修复。

另外，在执行步骤100之前，可以先使机械臂140、水冷机150、激光发生器130及送粉器210上电，打开水冷机150开关，控制降温介质的温度达到预设值后，打开激光发生器130的开关，使激光熔覆头110处出现引导激光光斑。然后打开送粉驱动气输出装置220及送粉保护气输出装置230，检查送粉气及保护气是否充足，并通过送粉器210向激光熔覆头110输送金属粉末，观察送粉量是否均匀，输送完毕后，将送粉器210内残留的金属粉末排出。

在执行步骤500之前，可以先模拟运行激光熔覆修复过程，操作人员预览并检查激光熔覆头110与工件1之间的协同运动情况，确保激光熔覆修复过程中的激光熔覆头110始终处于处于正确的工作区域，若无误则保存控制程序，等待正式修复工作。

在本发明的实施例中，控制激光熔覆光学机构10以第一运行参数执行激光熔覆作业的步骤包括：

控制检测器120对修复面进行实时检测。

激光熔覆修复过程中，检测器120可以实时检测修复面的修复状况，例如，若出现熔覆层较厚而影响离焦量的情况，检测器120会将数据反馈给控制系统，控制系统根据指令控制工件装载机构30对工件1进行调整，或者对或激光熔覆头110进行调整，以使修复面与激光熔覆头110之间的相对移动保证离焦量，若在激光熔覆修复过程中出现金属粉末用完时或其他情况出现时，检测器120会将数据反馈给控制系统，控制系统会关掉设备停止工作。另外，在激光熔覆修复完成后，可以通过检测器120检测熔覆层外观尺寸和成形质量等信息，并实时将数据传输给控制系统，控制系统分析熔覆层外观尺寸和成形质量是否合格，并根据熔覆涂层尺寸给出一个后续加工余量，实现工件1的激光熔覆增材-减材自动识别，提高工作效率，也保证了激光熔覆修复的质量和精度。

根据本发明第二方面实施例提供的激光熔覆修复方法，首先将工件1安装于工件装载机构30，并通过防变形夹具310将工件1进行夹持固定，然后通过转动定位装置320带动工件1转动，以使工件1上的修复面朝向激光熔覆头110，在进行激光熔覆修复之前，通过检测器120先对工件1上的修复面进行扫描，以获取修复面的参数信息，包括但不限于修复面的形貌、位置等参数，获取了修复面的参数信息之后，可以基于该参数信息对激光熔覆光学机构10、送粉机构20及工件装载机构30的运行参数进行定义，然后控制各个执行部件在定义的参数下执行激光熔覆作业。在激光熔覆修复过程中，激光熔覆光学机构10、送粉机构20及工件装载机构30之间协同运行，保证激光熔覆头110与修复面之间匹配到位，通过防变形夹具310阻止工件1因热胀冷缩产生的变形，且通过检测器120对修复面进行扫描检测，以获取修复面的形貌、位置等参数信息，可提高以激光熔覆效率，保证激光熔覆修复质量和精度。综上所述，应用本发明实施例提供的激光熔覆修复方法，可以实现工件1的变位调整，阻止工件1在修复过程中产生变形，且可以对修复面进行检测，提高激光熔覆效率，保证激光熔覆修复质量和精度。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种激光熔覆修复系统，其特征在于，包括：

激光熔覆光学机构(10)，包括激光熔覆头(110)及检测器(120)，所述激光熔覆头(110)适于输出聚焦光束及金属粉末至工件(1)上的修复面，所述检测器(120)适于获取所述修复面的参数信息；

送粉机构(20)，包括送粉器(210)，所述送粉器(210)适于向所述激光熔覆头(110)输送所述金属粉末；

工件装载机构(30)，包括防变形夹具(310)、转动定位装置(320)及工件旋转驱动装置(330)；

所述防变形夹具(310)夹持于所述工件(1)，以防止所述工件(1)变形，所述工件(1)连接于所述转动定位装置(320)及所述工件旋转驱动装置(330)，所述转动定位装置(320)适于调整所述工件(1)的位姿，以使所述修复面朝向所述激光熔覆头(110)，所述工件旋转驱动装置(330)适于驱动所述工件(1)转动，以使修复部位对准于所述激光熔覆头(110)。

2.根据权利要求1所述的激光熔覆修复系统，其特征在于，所述激光熔覆光学机构(10)还包括激光发生器(130)及机械臂(140)；

所述激光发生器(130)适于向所述激光熔覆头(110)输送所述聚焦光束；

所述机械臂(140)与所述激光熔覆头(110)连接，适于控制所述激光熔覆头(110)的工作姿态。

3.根据权利要求2所述的激光熔覆修复系统，其特征在于，所述激光熔覆光学机构(10)还包括水冷机(150)，所述水冷机(150)适于向所述激光发生器(130)及所述激光熔覆头(110)输送降温介质。

4.根据权利要求1所述的激光熔覆修复系统，其特征在于，所述工件装载机构(30)还包括支架(340)；

所述转动定位装置(320)包括摆片(321)、摆臂(322)、定位支座(323)、转动支座(324)及转动轴(325)；

所述转动支座(324)连接于所述支架(340)，所述摆片(321)通过所述摆臂(322)连接于所述工件(1)，所述转动轴(325)穿设于所述转动支座(324)及所述摆臂(322)，其中，所述工件(1)及所述摆片(321)分布于所述转动轴(325)相对的两侧；

所述定位支座(323)连接于所述支架(340)，所述摆片(321)上形成有适于定位件穿设的第一定位孔(3221)，所述定位支座(323)上形成有适于所述定位件穿设的第二定位孔(3231)，所述摆片(321)通过所述定位件连接于所述定位支座(323)。

5.根据权利要求4所述的激光熔覆修复系统，其特征在于，所述工件旋转驱动装置(330)包括驱动器(331)及传动件(332)，所述驱动器(331)设置于所述支架(340)，所述驱动器(331)通过所述传动件(332)连接于所述工件(1)。

6.根据权利要求4所述的激光熔覆修复系统，其特征在于，所述工件装载机构(30)还包括平衡器(350)及重心调节器(360)；

所述平衡器(350)连接于所述防变形夹具(310)，所述重心调节器(360)连接于所述转动支座(324)。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的激光熔覆修复系统，其特征在于，所述送粉机构(20)还包括送粉驱动气输出装置(220)及送粉保护气输出装置(230)；

所述送粉驱动气输出装置(220)连通于所述送粉器(210)，所述送粉保护气输出装置(230)连通于所述送粉器(210)。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的激光熔覆修复系统，其特征在于，所述激光熔覆光学机构(10)还包括光斑大小调节器(160)，设置于所述激光熔覆头(110)，其中，所述光斑大小调节器(160)位于所述聚焦光束的输出路径上。

9.一种基于权利要求1至8中任一项所述的激光熔覆修复系统的激光熔覆修复方法，其特征在于，包括：

安装工件(1)至所述工件装载机构(30)，将所述防变形夹具(310)夹持于所述工件(1)；

控制所述转动定位装置(320)带动所述工件(1)转动，以使所述工件(1)上的所述修复面朝向所述激光熔覆头(110)；

控制所述检测器(120)扫描所述工件(1)上的所述修复面的参数信息；

基于所述参数信息，确定所述激光熔覆光学机构(10)的第一运行参数、所述送粉机构(20)的第二运行参数及所述工件装载机构(30)的第三运行参数；

控制所述激光熔覆光学机构(10)以第一运行参数执行激光熔覆作业，控制所述送粉机构(20)以第二运行参数执行送粉作业，控制所述工件装载机构(30)以第三运行参数对所述工件(1)进行转动控制。

10.根据权利要求9所述的激光熔覆修复方法，其特征在于，所述控制所述激光熔覆光学机构(10)以第一运行参数执行激光熔覆作业的步骤包括：

控制所述检测器(120)对所述修复面进行实时检测。