SU1713425A3

SU1713425A3 - Способ лазерной обработки внутри труб и устройство дл его осуществлени

Info

Publication number: SU1713425A3
Application number: SU894613625A
Authority: SU
Inventors: Гаффард Жан-Поль; Равеле Робер; Шабассье Женевьев; Гриффатон Жак
Original assignee: Фраматом (Фирма)
Priority date: 1988-02-29
Filing date: 1989-02-27
Publication date: 1992-02-15
Also published as: US5085509A; JPH01258888A; DK91489A; FR2627874A1; CN1035567A; KR890013493A; DK91489D0; EP0331962A1; ZA891536B; CA1316990C; FR2627874B1

Abstract

Изобретение относитс к лазерной обработке и может найти применение при обработке внутри труб в труднодоступных местах. Цель изобретени - защита фотоде- текторов от воздействи излучени технологического лазера и упрощение операции совмещени выходной оптической оси зеркального передатчика и осью приемника.Способ лазерной обработки внутри труб и устройство дл его осуществлени предназначены, например дл возможности восстанавливающей сварки инфракрасным излучением с помощью сварочной головки, установленной в теплообменной трубе внутри вод ной рубашки парогенератора атомной электростанции. Мощный пучок технологического лазера перенос т до оси обрабатываемой трубы благодар двум управл емым автоматическим оптическим отклон ющим устройствам с приводами вращени и перемещени , а именно передатчика, закрепленного возле отверсти доступа к вод ной рубашке, и приемника, установленного на подвижной части оптической системы транспортировки и центрируемой с осью обрабатываемой трубы. Пучок мощного излучени коаксиально охвачен видимым пучком излучени , который с помощью обратных ретроотражателей и автоколлимационного кольцевого зеркала, установленных на приемнике, и фотодетек- торов, установленных перед передатчиком, позвол ет устанавливать и поддерживать оптическую св зь между передатчиком и приемником. 2 с. п. ф-лы, 4 ил.

Description

Изобретение относитс к способу лазерной обработки, а именно к сварке внутри труб в труднодоступных местах атомной электростанции и устройству дл его реализации .

Целью изобретени вл етс защита фотодетекторов светочувствительного измерительного органа от воздействи невидимого излучени технологического лазера и упрощение операции совмещени выходной оптической оси зеркального передатчика на неподвижной части системы

транспортировки с входной оптической осью зеркального приемника на подвижной части системы транспортировки.

На фиг. 1 представлены технологический лазер невидимого излучени , источник видимого излучени и система дл совмещени оптических осей невидимого и видимого пучков .излучени технологического лазера и источника видимого излучени : на фиг. 2 обрабатывающа головка с фокусирующей системой, оптическа система транспортировки излучени , состо ща из неподвижной и подвижной частей с органами совмещени оптических осей, выполненными в виде зеркального передатчика и зеркального приемника, установленных соответственно на выходе и входе этих частей, измерительного органа и органа анализа и управлени , на фиг, 3 - конструкци узлов зеркального приемника или зеркального передатчика; на фиг. 4 - возвратный зеркальный орган, установленный перед приемником на подвижной части системы транспортировки.

Устройство содержит технологический мощный лазер 1 на углекислом газе, источник 2 видимого излучени , оптическую сиетему дл совмещени оптических осей пучков лазера 1 и источника 2, состо щую из телескопической оптической системы 3, круглого прозрачного делител 4 и установленного под углом 45° к главной оптической оси 5 лазера 1 кольцевого поворотного зеркала 6 так, что его центр лежит на оси 5 (см. фиг. 1). Зеркало 6 установлено с возможностью тонкой механической юстировки его относительно главных оптических осей 5 и 7 лазера 1 и источника 2.

Устройство также содержит опту1ческую систему транспортировки, состо щую из неподвижной и подвижной частей 8 и 9 (см. иг. 2). На выходе неподвижной части 8 установлен с возможностью поворота вокруг оптической оси 5 и вокруг оси 10, перпендикул рной оси 5, оптически св занный с лазером 1 и источником 2 зеркальный передатчик 11 с приводами 12 вращени (см. фиг. 3). На входе подвижной части 9 системы транспортировки установлен с возможностью поворота вокруг ее входной оси 13 и оси 14, перпендикул рной оСи 13, зеркальный приемник 15 с механизмом 16 перемещени . На выходе неподвижной части 8 системы транспортировки установлен светочувствительный измрительный орган 17, оптически св занный с системой транспортировки с помощью установленного под углом 45° к оптической оси 5 полупрозрачного кольцевого отражател 18. Перед приемником Т5 коаксиально с его входной оси 19 установлен зеркальный элемент 20 с кольцевым основанием 21 и равномерно установленными на нем по периферии по меньшей мере трем ретроотражател ми 22, а между ними в кольцевом основании 21 по периферии выполнены кольцеообразные пазы (см. фиг. 4). Отражающие грани ретроотражателей 22 выполнены с пр мыми углами при вершине, а отражающие поверхности обращены к передатчику 11. На выходе подвижной части 9 системы транспортировки коаксиально ее оси 13 установлены кольцевой зеркальный элемент 23 с отражающей поверхностью, обращенной к передатчику 11, обрабатывающа головка 24 с фокусирующей системой 25, установленным под углом 45° к ее оптической оси 26 поворотным зеркалом 27. Измерительный орган 17 состоит из фокусирующего объектива 28, светоделител 29 и фотодетекторов 30 и 31. Устройство также содержит орган анализа и управлени , состо щий из вычислительного устройства 32 и блока 33 видеоконтрол , причем вычислительное устройство 32 электрически св зано с фотодетекторам,и 30 и 31, приводом 12 вращени передатчика 11 и механизмом 16 перемещени приемника 15. Передатчик 11 состоит из установленных под углом 45° к ос м 5 и 10 с возможностью вращени вокруг этих осей поворотных зеркал 34 и 35. Приемник 15 состоит из установленных под углом 45° к ос м 13 и 14 поворотных зеркал 36 и 37. Фотодетекторы 30 и. 31 выполнены в виде анализаторов положени пучка излучени по двум координатам , расположенным в плоскости фотодетекторов 30 и 31. Неподвижна часть 8 системы транспортировки проходит через вод ную рубашку 38. реактора, в котором установлена подвижна часть 9 и обрабатывающа головка 24, св занные между собой соединительной оснасткой 39, котора совмещает их оптические оси 13 и 26.

Устройство работает следующим образом ,

С помощью оптической системы дл совмещени оптических осей пучков излучени лазера 1 и источника 2 видимого излучени излучение источника 2 расшир ют телескопической системой. 3 до размеров , больших диаметра пучка невидимого излучени лазера 1, вырезают делителем 4 кольцевой пучок и направл ют его зеркалом 6 соосно главной оптической оси 5 лазера 1 в неподвижную часть 8 системы транспортировки излучени , через которую ойо попадает на зеркальны / передатчик 11. Передатчик 11с помо14ью привода 12 вращени поворачивают так, чтобы направить кольцевой пучок видимого излучени на вход зеркального приемника 15, который в свою очередь перемещают механизмом 16 перемещени в зависимости от светового сигнала, возвращенного в обратном направлении зеркальными элементами 20 и 23 на передатчик 11 и с помощью поворотного зеркала 18 на измерительный орган 17. Фотодетекторы 30 и 31 измерительного органа и блок 33 видеоконтрол передают информацию о пространственном положении подвижной части 9 системы транспортировки

излучени и обрабатывающей головки 24 в. вычислительное устройство 32. Обрабатывающую головку 24 соосно устанавливают в обрабатываемую трубу 40 с помощью сигналов управлени с вычислительного устройства 32. Совмещают свариваемый кольцевой стык с выходным отверстием 41 в головке 24. Затем подают излучение лазера 1 по системе транспортировки в обрабатываемую головку 24, фокусируют его системой 25 и поворотным зеркалом 27 направл ют через отверстие 41 на свариваемый стык труВы 40 и производ т лазерную сварку.

Способ лазерной обработки внутри труб в труднодоступных местах атомной электростанции заключаетс в перемещении обрабать1вающей головки 24 в заданное положение путем центровки головки 24 относительно оси 26 обрабатываемой трубы 40, введении головки в обрабатываемую трубу 40 до совмещени со свариваемым кольцевым стыком выходного отверсти 41 головки 24, совмещении оптической оси 19 входа подвижной части 9 системы транспортировки излучени с оптической осью 42 выхода ее неподвижной части 8 с помощью направленного соосно с оптической осью 5 невидимого излучени кольцевого пучка 43 .видимого излучени . При этом часть видимого излучени отражают с помощью возвратных зеркальных элементов 20, установленных на периферии вокруг траектории пучка невидимого излучени , на измерительный орган 17 и регистрируют по меньшей мере три пучка видимого излучени фотодетектором 30, характеризующим отклонение оптической оси пучка 44 видимого излучени от выходной оптической оси 42 передатчика 11. Другую часть видимого излучени , проход щую через кольцеобразные пазы в основании 21 зеркального элемента 20 и отражающуюс от зеркал 36 и 37 с помощью возвратного кольцевого зеркала 23, установленного соосно по периферии вокруг траектории пучка невидимого излучени ,отражают на измерительный орган 17 и регистрируют фотодетектором 31, характеризующим отклонение выходной оптической оси 42 передатчика 11 от входной оптической оси 5 приемника 15. Причем электрические сигналы фотодетёкторовЗО и 31 преобразуют в сигналы управлени приводами 12 вращени и механизмом 16 перемещени передатчика 11 и приемника 1В дл совмещени соответственно их выходной и входной оптических осей 42 и 19. Установка возвратных зеркальных элементов 20 и 23 и измерительного органа на периферии вокруг траектории пучка невидимого излучени , а также использование кольцевого видимого пучка 43 позвол ют защитить фотодетекторы 30 и 31 измерительного органа 17 от воздействи невидимого излучени лазера 1, а также упростить операцию совмещени , выходной оптической оси 42 зеркального передатчика 11 на неподвижной части 8 системы транспортировки с входной оптической осью 19 зеркального приемника 15 на подвижной части 9 системы транспортировки.

Предложенным способом устанавливают направление пучков видимого излучени источника 2, вход щих в передатчик 11 (т. е.

5 направление оси лазера 1, по отгЕошению к которому регулируетс передатчик 11 при монтаже системы, как и направление пучков , выход щих из приемника 15), направление оси обраб атываемой трубы 40,

0 причем приемник 15 направл ют относительно этой трубы посредством подвижной части 9 системы транспортировки, жестко св занной с этим приемником 15, и упирают подвижную часть 9 на трубчатую плиту, жестко св занную с трубой 40. Управление угловыми отклонени ми передатчика 11 и приемника 15 позвол ет, следовательно, направл ть выходные пучки из передатчика 11 к приемнику 15, обеспечива оптическую

0 св зь между передатчиком 11 и приемником 15.

Claims

Формула изобретени 1. Способ лазерной обработки внутри труб преимущественно в труднодоступных

5 местах атомной электростанции, заключающийс в центрировании обрабатывающей фокусирующей головки относительно оси обрабатываемой трубы, введении головки в обрабатываемую трубу до совмещени со

0 свариваемым кольцевым стыком выходного отверсти головки, совмещении оптической оси входа подвижной части системы транспортировки излучени с оптической осью выхода ее неподвижной части с помощью

5 направленного соосно с оптической осью невидимого излучени пучка видимого излучени , при этом часть видимого излучени отражают с помощью возвратных зеркальных элементов на измерительный орган с

0 фотодетектором отклонени оптической оси пучка от выходной оптической оси передатчика , а другую часть видимого излучени преобразуют с помощью измерительного органа на другом фотодетекторе отклонени выходной оптической оси передатчика от входной оптической оси приемника, причём электрические сигналы фотодетекторов преобразуют в сигналы управлени приводами вращени передатчика и приемника дл совмещени соответственно их выходной и входной оптических осей, далее подают невидимое излучение технологического лазера на фокусирующую систему обрабатываемой головки и производ т лазерную обработку трубы, отличающийс тем, что, с целью защиты фотодетекторов от воздействи излучени технологического лазера и упрощени операции совмещени выходной оптической оси передатчика с входной оптической осью приемника путем исключени отвода возвратных зеркальных элементов и измерительного органа в процессе совмещени оптических осей, видимый пучок излучени подают в виде кольцевого пучка, возвратные зеркальные элементы и измерительный орган устанавливают на периферии вокруг траектории пучка невидимого излучени .
2. Устройство дл лазерной обработки внутри труб преимущественно в труднодоступных местах атомной электростанции, содержащее технологический лазер невидимого излучени , источник видимого излучени , систему дл совмещени оптических осей пучков излучени лазера и источника видимого излучени , обрабатывающую головку с фокусирующей системой, оптическую систему транспортировки излучени , состо щую из неподвижной части и подвижной части с механизмом перемещени , на выходе неподвижной части установлен с возможностью поворота вокруг выходной оптической оси и вокруг перпендикул рной ей оси оптически св занный с лазером и источником видимого излучени зеркальный передатчик с приводом вращени , на входе подвижной части системы транспортировки излучени установлен с возможностью поворота вокруг ее входной оси и вокруг перпендикул рной ей оси зеркальный приемник с приводами вращени , оптически св занный с системой фокусировки, возвратные зеркальные органы, светочувствительный измерительный орган с фотодетекторами и светоделителем, орган анализа и управлени , на выходе подвижной части системы транспортировки излучени установлена центрирующа ее выходную ось оснастка , входы органа анализа и управлени

электрически св заны с выходами фотодетекторов , а его выходы - с приводами вращени зеркального передатчика и зеркального приемника и механизмом перемещени подвижной части системы транспортировки излучени , кроме того, фотодетекторы выполнены в виде анализаторов полож)ени пучка излучени по двум координатам в плоскости фотодетекторов,

отлйча ю щ е е с тем, что, с целью защиты фотодетекторов от воздействи излучени технологического лазера и упрощени операции совмещени выходной оптической оси зеркального передатчика с входной оптической осью зеркального приемника, устройство снабжено кольцевым зеркальным делителем, установленным .соосно и под углом к выходной оптической оси неподвижной части системы транспортировки

излучени и оптически св занным с измерительным органом, измерительный орган установлен на выходе неподвижной части системы транспортировки излучени , возвратные зеркальные органы выполнены в

виде установленного перед зеркальным приемником зеркального элемента с кольцевым основанием и равномерно установленными на нем по периферии по меньшей мере трем ретроотражател ми, а между

ними в кольцевом основании по периферии выполнены кольцеобразные пазы, и кольцевого зеркального элемента, установленного на выходе подвижной части системы транспортировки излучени перпендикул рно ее

выходной оптической оси так, что его зеркальна поверхность обращена к зеркальному приемнику, отражающие грани каждого из ретроотраж телей выполнены с пр мыми углами при вершине, система совмещени оптических осей пучков излучени лазера и источника видимого излучени выполнена в виде телескопической системы , оптического делител и поворотного зеркала с центральным отверстием, установленного соосно и под углом к выходной оптической оси неподвижной части системы транспортировки излучени , кроме того, фотодетекторы выполнены в виде анализаторов изображени пучка по его сечению.

Фиг.1

дзиг.З

фигЛ