一种激光熔覆方法及激光熔覆系统

1.本发明涉及激光熔覆技术领域，尤其涉及一种激光熔覆方法及激光熔覆系统。


背景技术：

2.激光熔覆，是一种表面改性技术，激光熔覆技术可以改善材料的硬度、耐磨性、抗腐蚀性能和热耐受性，同时还可以修复、修补或修复零件的表面缺陷。
3.申请号为2017108495538的发明专利公开了一种激光熔覆装置，包括：送丝机、喷头和导丝管，所述导丝管连接送丝机与喷头，所述导丝管沿送丝机方向由喷头一侧贯穿并连接喷头；所述导丝管沿送丝机方向贯穿喷头部位分别设置有上密封垫片及下密封垫片，所述下密封垫片设置于支撑座上，所述上密封垫片设置于支撑盖上；所述下密封垫片包括固定部和导丝管通孔，所述固定部为柱状通孔；在现有的激光熔覆方法中，由于激光熔覆设备的约束，导致现有激光熔覆设备往往局限于较小型设备的加工操作，且对于不同工件在进行表面改性加工时，因为工件本身结构具有多样化特征，现有激光熔覆设备往往需要对工件基于实际情况进行相对复杂的控制操作，以达成较为完善的表面改性效果，其整体操作过程较为复杂，对复杂类工件表面改性操作的实施造成了影响，需要进行改进。
4.另外，在熔覆工作过程中会飞溅出较多的火星，导致火星四溅，且火星温度较高，会造成零部件的损坏，火星冷却后会产生较多的碎屑，影响工作环境的整洁，不方便清理，而且会产生较多的烟雾，严重影响空气质量，危害工作人员的健康，现有部分技术虽然可对烟雾进行收集排出，但是排烟零部件容易发生堵塞，影响正常使用，此外，熔覆完毕后，工件温度较高，散热效率较低。


技术实现要素：

5.本发明的目的是解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种激光熔覆方法及激光熔覆系统。
6.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种激光熔覆方法，包括以下步骤：
7.s1：装载硬件设备，并启动工件扫描子系统、熔覆运算子系统；
8.s2：将工件放置在托盘表面；
9.s3：通过工业相机获取工件图像并交由工件扫描子系统，工件扫描子系统中，基于视觉检测模块依次执行图像采集和预处理、特征提取和分析、形态特征参数计算、数据处理和传输；
10.s4：熔覆运算子系统根据工件形态特征和熔覆要求，计算和控制激光束的功率，确保适当的能量供应，并依次执行扫描速度控制、喷粉量控制、雾化比例控制、驱动角度坐标控制的驱动操作；
11.s5：通过熔覆驱动部件执行熔覆运算子系统的驱动操作，并通过转向电机的运作，旋转调整工件放置方向，以达成对于工件侧部的全面熔覆处理效果；
12.s6：通过工件驱动部件的运作，夹持工件并进行翻转操作，将其翻转度并重新放置在托盘表面，通过转向电机的运作，循环s3-s5步骤，以达成对于工件的全面处理效果。
13.一种激光熔覆系统包括硬件设备、工件扫描子系统、熔覆运算子系统；
14.所述硬件设备包括外框架、工件驱动部件和熔覆驱动部件；
15.所述工件扫描子系统包括视觉检测模块，所述视觉检测模块基于硬件设备获取工件图像，然后通过图像处理算法进行分析和识别，提取出工件的形态特征，进而获取工件轮廓、几何尺寸和表面纹理信息；
16.所述熔覆运算子系统基于工件扫描子系统所获取工件轮廓、几何尺寸和表面纹理信息，执行激光束的功率、扫描速度、喷粉量、雾化比例、驱动角度坐标等运算工作，对硬件设备进行控制。
17.作为本发明的进一步方案，所述工件驱动部件包括转向电机、托盘和电驱动滑轨，所述转向电机固定安装在外框架的内侧底部，所述电驱动滑轨固定安装在外框架的内侧顶部，所述转向电机的输出端与托盘固定连接，所述电驱动滑轨的内侧传动连接有行程架，所述行程架的下表面两侧均设有安装架，所述安装架的底端设有一级液压杆，所述一级液压杆的输出端设有下支撑架，转向电机用于驱动托盘转动，电驱动滑轨可驱动行程架直线滑动，一级液压杆可实现下支撑架及其底部零部件的上下运动。
18.作为本发明的进一步方案，所述下支撑架的底端前部转动连接有翻转架，所述下支撑架的顶端后部转动连接有二级液压杆，所述翻转架的后端设有联动架，所述二级液压杆的输出端设有联动轴，所述联动轴与联动架转动连接，二级液压杆用于驱动联动架运动对翻转架的角度进行调节。
19.作为本发明的进一步方案，所述翻转架的表面设有支撑轨，所述支撑轨的侧表面设有驱动电机，所述驱动电机的输出端贯穿至支撑轨的内侧，所述驱动电机的输出端设有双向螺杆，所述双向螺杆的外表面两端均螺纹连接有调节块，所述调节块滑动连接在支撑轨的外表面，所述调节块的表面设有夹臂，驱动电机驱动双向螺杆转动，实现两侧调节块的对向运动，通过夹臂实现对工件的夹持；
20.所述夹臂包括槽座，所述槽座内滑动配合有活动板，所述槽座的端部设有第一电动推杆，所述第一电动推杆的伸缩端与所述活动板的端部固定连接，所述槽座的内侧均匀设有进气电磁阀，所述进气电磁阀的端部设有吸嘴，所述槽座的外侧面靠近调节块的一侧设有排气电磁阀，所述排气电磁阀的端部设有导管，所述导管与外部的收集系统连接，所述调节块的端面嵌有旋转电机，所述旋转电机的输出轴与所述槽座的端部固定连接，所述槽座靠近进气电磁阀的一侧设有气体流速传感器，第一电动推杆的伸缩带动活动板往复滑动，第一电动推杆伸长时，进气电磁阀开通，排气电磁阀闭合，利用槽座内的负压，烟雾可从进气电磁阀端部的吸嘴被吸入槽座内，第一电动推杆收缩时，排气电磁阀开通，进气电磁阀闭合，烟雾从排气电磁阀排出。
21.作为本发明的进一步方案，所述熔覆驱动部件的数量为两组，两组所述熔覆驱动部件对称分布在工件驱动部件的两侧，所述熔覆驱动部件包括电动旋转台，所述电动旋转台固定安装在外框架的内侧下表面，所述电动旋转台的上表面设有第一驱动臂，所述第一驱动臂的顶端一侧设有第一调节电机，所述第一调节电机的输出端贯穿至第一驱动臂的另一侧并设有第二驱动臂，所述第二驱动臂的顶端设有第二调节电机，所述第二调节电机的
输出端设有第二电动推杆，电动旋转台、第一驱动臂和第二驱动臂可对激光发生器和喷枪主体的位置进行调节，第二电动推杆可驱动激光发生器和喷枪主体伸缩。
22.作为本发明的进一步方案，所述第二电动推杆的底端外表面设有电驱动调节台，所述电驱动调节台的底端传动连接有工业相机，所述工业相机负责获取工件图像并交由工件扫描子系统。
23.作为本发明的进一步方案，所述第二电动推杆的输出端设有联轴器，所述联轴器的外表面设有切换电机和喷枪主体，所述切换电机的输出端外表面环向等距设有不同功率的激光发生器，所述激光发生器负责基于熔覆运算子系统运算结果发起激光束进行熔覆工作，所述喷枪主体的后端设有气量调节阀、粉量调节阀，所述气量调节阀的输入端设有空气过滤芯，所述喷枪主体的输出端设有雾化喷头。
24.作为本发明的进一步方案，所述视觉检测模块包括图像采集和预处理、特征提取和分析、形态特征参数计算、数据处理和传输；
25.所述图像采集和预处理具体指对从硬件设备获取的图像进行采集和包括图像去噪、滤波、增强的预处理操作；
26.所述特征提取和分析通过图像处理算法，提取工件图像中包括轮廓、边缘、线段的特征信息，用于分析和识别工件的形态特征；
27.所述形态特征参数计算基于提取的特征信息，计算包含工件几何尺寸、轮廓曲率、表面纹理的形态特征参数；
28.所述数据处理和传输将提取的形态特征参数传输给熔覆运算子系统进行后续处理。
29.作为本发明的进一步方案，所述熔覆运算子系统包括激光功率控制、扫描速度控制、喷粉量控制、雾化比例控制、驱动角度坐标控制；
30.所述激光功率控制根据工件形态特征和熔覆要求，计算和控制激光束的功率，确保适当的能量供应，对激光发生器进行切换或控制；
31.所述扫描速度控制基于工件形态特征和熔覆要求，计算和控制激光扫描的速度，以实现所需的熔覆质量和效率；
32.所述喷粉量控制根据工件形态特征和熔覆要求，计算和控制金属粉末的喷射量，确保涂层厚度和均匀性；
33.所述雾化比例控制对于使用粉末床方式进行熔覆的情况，根据工件形态特征和熔覆要求，调节雾化气体的流量和比例，以实现粉末的均匀分布和雾化效果；
34.驱动角度坐标控制基于工件形态特征和熔覆要求，计算和控制激光束的扫描轨迹和角度坐标以及金属粉末的喷射轨迹。
35.与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：
36.1、本发明中，通过工业相机获取工件图像并交由工件扫描子系统，工件扫描子系统中，基于视觉检测模块依次执行图像采集和预处理、特征提取和分析、形态特征参数计算、数据处理和传输，熔覆运算子系统根据工件形态特征和熔覆要求，计算和控制激光束的功率，确保适当的能量供应，并依次执行扫描速度控制、喷粉量控制、雾化比例控制、驱动角度坐标控制的驱动操作，达成对于工件表面特征的处理以及对应运算功能，并基于驱动电机以及夹持机构的对应运作，达成对于工件的自动化翻面、旋转调整功能，循环处理，确保
工件表面完善的加工效果。
37.2、本发明可利用两侧的旋转电机分别带动两侧的槽座转动，使两侧倾斜的槽座的顶部贴合在一起组成“人”字形状，再利用一级液压杆带动下支撑架向下运动，使槽座的底部靠近工件的顶部，实现对工件的顶部进行遮蔽，进而在熔覆的过程中可有效防止产生的火星四处飞溅而影响工作环境的整洁，并且避免高温火星对内部零部件造成损坏，此外可以对熔覆过程中产生的烟雾进行遮挡，防止烟雾四处飘散。
38.3、本发明通过使第一电动推杆缓慢往复伸缩，带动活动板缓慢往复伸缩，第一电动推杆带动活动板伸长的过程中，进气电磁阀开通，排气电磁阀闭合，槽座内处于负压状态，产生的烟雾可通过进气电磁阀和吸嘴被吸入槽座内，第一电动推杆带动活动板收缩的过程中，排气电磁阀开通，进气电磁阀闭合，槽座内收集的气体通过排气电磁阀排入导管内，实现对熔覆过程中产生的烟雾进行收集，有效防止烟雾四处飘散而影响空气质量和工作人员的身体健康。
39.4、本发明通过在第一电动推杆缓慢伸长完毕后，进气电磁阀开通，排气电磁阀闭合，再使第一电动推杆带动活动板快速收缩，使槽座内的气压快速升高，从而可利用槽座内的高压将堵塞在吸嘴内的火星碎屑清理出来，实现对吸嘴的清堵。
40.5、本发明可在熔覆完毕后，使转向电机驱动托盘以及托盘上的工件快速转动对托盘和工件表面附着的火星碎屑进行初步清理，同时利用一级液压杆带动夹臂向下运动，使两侧的夹臂分别位于工件的两侧，利用旋转电机驱动夹臂转动，产生的气流对工件和托盘表面附着的火星碎屑进行清理，通过使一级液压杆往复伸缩带动夹臂上下运动，可对工件的顶部和底部进行清理，同时加快工件的散热，提高工件的散热速度。
附图说明
41.图1为本发明的工作流程示意图；
42.图2为本发明的主要系统流程图；
43.图3为本发明的工件扫描子系统流程图；
44.图4为本发明的熔覆运算子系统流程图；
45.图5为本发明的硬件设备示意图；
46.图6为本发明的工件驱动部件及熔覆驱动部件示意图；
47.图7为本发明的工件驱动部件示意图；
48.图8为本发明的工件驱动部件部分结构示意图；
49.图9为本发明的部分结构示意图；
50.图10为本发明的熔覆驱动部件示意图；
51.图11为本发明图10的a处放大示意图；
52.图12为本发明夹臂剖面结构示意图。
53.图中：1、外框架；2、工件驱动部件；201、转向电机；202、托盘；203、电驱动滑轨；204、行程架；205、安装架；206、一级液压杆；207、下支撑架；208、翻转架；209、二级液压杆；210、联动架；211、支撑轨；212、驱动电机；213、双向螺杆；214、调节块；215、夹臂；2151、槽座；2152、活动板；2153、第一电动推杆；2154、进气电磁阀；2155、排气电磁阀；2156、导管；2157、旋转电机；2158、气体流速传感器；2159、吸嘴；3、熔覆驱动部件；301、电动旋转台；
302、第一驱动臂；303、第一调节电机；304、第二驱动臂；305、第二调节电机；306、第二电动推杆；307、电驱动调节台；308、工业相机；309、切换电机；310、激光发生器；311、喷枪主体；312、气量调节阀；313、粉量调节阀；314、空气过滤芯；315、雾化喷头。
具体实施方式
54.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
55.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“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的限制。此外，在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
56.实施例一
57.请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种激光熔覆方法，包括以下步骤：
58.s1：装载硬件设备，并启动工件扫描子系统、熔覆运算子系统；
59.s2：将工件放置在托盘202表面；
60.s3：通过工业相机308获取工件图像并交由工件扫描子系统，工件扫描子系统中，基于视觉检测模块依次执行图像采集和预处理、特征提取和分析、形态特征参数计算、数据处理和传输；
61.s4：熔覆运算子系统根据工件形态特征和熔覆要求，计算和控制激光束的功率，确保适当的能量供应，并依次执行扫描速度控制、喷粉量控制、雾化比例控制、驱动角度坐标控制的驱动操作；
62.s5：通过熔覆驱动部件3执行熔覆运算子系统的驱动操作，并通过转向电机201的运作，旋转调整工件放置方向，以达成对于工件侧部的全面熔覆处理效果；
63.s6：通过工件驱动部件2的运作，夹持工件并进行翻转操作，将其翻转度并重新放置在托盘202表面，通过转向电机201的运作，循环s3-s5步骤，以达成对于工件的全面处理效果。
64.将工件放置在托盘202上，通过工业相机308获取工件图像，并交由工件扫描子系统进行处理，随后，熔覆运算子系统根据工件的形态特征和熔覆要求进行计算和控制，通过熔覆驱动部件3执行驱动操作，实现对工件表面的全面熔覆处理，最后，通过工件驱动部件2的翻转操作，循环进行处理，以达到对工件的全面处理效果。
65.请参阅图2至图5，一种激光熔覆系统包括硬件设备、工件扫描子系统、熔覆运算子系统；
66.硬件设备是由外框架1、工件驱动部件2、熔覆驱动部件3组成；
67.工件扫描子系统包括视觉检测模块，视觉检测模块基于硬件设备获取工件图像，然后通过图像处理算法进行分析和识别，提取出工件的形态特征，进而获取工件轮廓、几何尺寸和表面纹理信息；
68.熔覆运算子系统基于工件扫描子系统所获取工件轮廓、几何尺寸和表面纹理信
息，执行激光束的功率、扫描速度、喷粉量、雾化比例、驱动角度坐标等运算工作，对硬件设备进行控制。
69.激光熔覆系统是由硬件设备、工件扫描子系统和熔覆运算子系统组成，硬件设备包括外框架1、工件驱动部件2和熔覆驱动部件3，它们提供了系统的支撑和控制能力，工件扫描子系统包括视觉检测模块，通过硬件设备获取工件图像并进行图像处理算法分析，提取出工件的形态特征，例如轮廓、几何尺寸和表面纹理等信息，熔覆运算子系统根据工件扫描子系统提供的形态特征信息，执行激光束的功率、扫描速度、喷粉量、雾化比例、驱动角度坐标等运算工作，并控制硬件设备实现精确的激光熔覆操作，这种整合的激光熔覆系统能够实现全面处理工件的要求，通过视觉检测和熔覆参数控制的协调操作，实现高效、精准和高质量的激光熔覆处理效果。
70.请参阅图6至图9，工件驱动部件2包括转向电机201、托盘202和电驱动滑轨203，转向电机201固定安装在外框架1的内侧底部，电驱动滑轨203固定安装在外框架1的内侧顶部，转向电机201的输出端与托盘202固定连接，电驱动滑轨203的内侧传动连接有行程架204，行程架204的下表面两侧均设有安装架205，安装架205的底端设有一级液压杆206，一级液压杆206的输出端设有下支撑架207，下支撑架207的底端前部转动连接有翻转架208，下支撑架207的顶端后部转动连接有二级液压杆209，翻转架208的后端设有联动架210，二级液压杆209的输出端设有联动轴，联动轴与联动架210转动连接，翻转架208的表面设有支撑轨211，支撑轨211的侧表面设有驱动电机212，驱动电机212的输出端贯穿至支撑轨211的内侧，驱动电机212的输出端设有双向螺杆213，双向螺杆213的外表面两端均螺纹连接有调节块214，调节块214滑动连接在支撑轨211的外表面，调节块214的表面设有夹臂215。
71.基于托盘202给工件的放置提供支撑，并通过转向电机201达成对于托盘202方向的调节功能，通过电驱动滑轨203的运作，能够调整行程架204位置，此时安装架205和一级液压杆206的位置也随之调节，通过一级液压杆206的伸缩，能够调整下支撑架207的所处位置，基于驱动电机212的运作，带动双向螺杆213旋转，并基于双向螺杆213的螺纹结构，对调节块214施力，使得两组调节块214沿支撑轨211向相对方向移动，夹臂215随调节块214移动而移动，对工件进行夹持，基于一级液压杆206的伸缩将工件吊起，并通过二级液压杆209的伸缩带动联动轴移动，推动联动架210，进而带动翻转架208翻转，达成工件的自动化翻转功能，而后将工件重新放置在托盘202表面。
72.请参阅图10至图11，熔覆驱动部件3的数量为两组，两组熔覆驱动部件3对称分布在工件驱动部件2的两侧，熔覆驱动部件3包括电动旋转台301，电动旋转台301固定安装在外框架1的内侧下表面，电动旋转台301的上表面设有第一驱动臂302，第一驱动臂302的顶端一侧设有第一调节电机303，第一调节电机303的输出端贯穿至第一驱动臂302的另一侧并设有第二驱动臂304，第二驱动臂304的顶端设有第二调节电机305，第二调节电机305的输出端设有第二电动推杆306，第二电动推杆306的底端外表面设有电驱动调节台307，电驱动调节台307的底端传动连接有工业相机308，工业相机308负责获取工件图像并交由工件扫描子系统，第二电动推杆306的输出端设有联轴器，联轴器的外表面设有切换电机309和喷枪主体311，切换电机309的输出端外表面环向等距设有不同功率的激光发生器310，激光发生器310负责基于熔覆运算子系统运算结果发起激光束进行熔覆工作，喷枪主体311的后端设有气量调节阀312、粉量调节阀313，气量调节阀312的输入端设有空气过滤芯314，喷枪
主体311的输出端设有雾化喷头315。
73.基于电动旋转台301给第一驱动臂302提供支撑，并通过第一调节电机303的运作，带动第二驱动臂304旋转，通过第二调节电机305的运作，调整第二电动推杆306的最终角度，最后基于第二电动推杆306的伸缩，带动其输出端移动，进而调整联轴器位置，基于切换电机309的运作，切换不同功率机关发生器发出激光束，通过气量调节阀312、粉量调节阀313的自动化调节，配合雾化喷头315，达成金属粉料出料量、雾化程度的自动化调节功能，并通过空气过滤芯314避免粉尘混入的情况发生，同时，通过电驱动调节台307能够调整工业相机308拍摄角度，工业相机308负责获取工件图像并交由工件扫描子系统。
74.请参阅图3，视觉检测模块包括图像采集和预处理、特征提取和分析、形态特征参数计算、数据处理和传输；
75.图像采集和预处理具体指对从硬件设备获取的图像进行采集和包括图像去噪、滤波、增强的预处理操作；
76.特征提取和分析通过图像处理算法，提取工件图像中包括轮廓、边缘、线段的特征信息，用于分析和识别工件的形态特征；
77.形态特征参数计算基于提取的特征信息，计算包含工件几何尺寸、轮廓曲率、表面纹理的形态特征参数；
78.数据处理和传输将提取的形态特征参数传输给熔覆运算子系统进行后续处理。
79.首先，图像采集和预处理操作确保从硬件设备获取的图像质量良好，并通过去噪、滤波和增强等操作提高图像清晰度，为后续的分析和识别提供准确的输入，其次，特征提取和分析阶段利用图像处理算法分析工件图像，提取其中的轮廓、边缘、线段等特征信息，这些特征有助于识别工件的形态特征，例如形状、尺寸和纹理，从而根据工艺需求进行适当的熔覆处理，进而，在形态特征参数计算阶段，基于提取的特征信息，计算出更具体的形态特征参数，这些参数可以提供对工件形态属性的量化描述，例如几何尺寸、轮廓曲率和表面纹理等，使系统能够对工件进行精确的熔覆处理，最后，数据处理和传输阶段将提取的形态特征参数传输给熔覆运算子系统，以供后续的熔覆参数计算和控制使用，这种无缝的数据传输确保了视觉检测模块和熔覆运算子系统之间的高效协作，从而实现了对激光熔覆过程的精准控制和操作，综上所述，视觉检测模块的图像采集、预处理、特征提取、形态特征参数计算和数据处理等功能为激光熔覆系统带来诸多益处，通过准确获取工件的形态特征信息，系统能够进行精确的熔覆操作，提高工件的质量和生产效率，这种整合的视觉检测模块与熔覆运算子系统的协同工作，实现了对工件的全面处理效果。
80.请参阅图4，熔覆运算子系统包括激光功率控制、扫描速度控制、喷粉量控制、雾化比例控制、驱动角度坐标控制；
81.激光功率控制根据工件形态特征和熔覆要求，计算和控制激光束的功率，确保适当的能量供应，对激光发生器310进行切换或控制；
82.扫描速度控制基于工件形态特征和熔覆要求，计算和控制激光扫描的速度，以实现所需的熔覆质量和效率；
83.喷粉量控制根据工件形态特征和熔覆要求，计算和控制金属粉末的喷射量，确保涂层厚度和均匀性；
84.雾化比例控制对于使用粉末床方式进行熔覆的情况，根据工件形态特征和熔覆要
求，调节雾化气体的流量和比例，以实现粉末的均匀分布和雾化效果；
85.驱动角度坐标控制基于工件形态特征和熔覆要求，计算和控制激光束的扫描轨迹和角度坐标以及金属粉末的喷射轨迹。
86.首先，激光功率控制根据工件的形态特征和熔覆要求，计算和控制激光束的功率，这确保在熔覆过程中能够提供适当的能量供给，系统可以通过切换激光发生器310的功率或控制激光器本身的输出功率来实现对激光的精确控制，其次，扫描速度控制根据工件的形态特征和熔覆要求，计算和控制激光的扫描速度，通过调整扫描速度，系统能够实现所需的熔覆质量和生产效率，这可以根据工件表面的形态特征进行优化，以达到最佳的熔覆效果，此外，喷粉量控制是根据工件的形态特征和熔覆要求，计算和控制金属粉末的喷射量，通过精确控制喷粉量，系统可以实现涂层的厚度和均匀性，这确保了熔覆过程中金属粉末的准确投放，从而获得高质量的涂层成型，另外，针对使用粉末床方式进行熔覆的情况，雾化比例控制是重要的，根据工件的形态特征和熔覆要求，它调节雾化气体的流量和比例，以实现粉末的均匀分布和雾化效果，这对于保证熔覆过程中粉末床的稳定性和一致性起到关键作用，最后，驱动角度坐标控制基于工件的形态特征和熔覆要求，计算和控制激光束的扫描轨迹、角度坐标以及金属粉末的喷射轨迹，通过精确的角度坐标控制，可以实现对熔覆路径的精确控制和金属粉末的精准喷射，确保形成精确且符合要求的涂层，综上所述，熔覆运算子系统在激光熔覆系统中的各种控制功能为系统提供了高度精确的操作和调节能力，通过对激光功率、扫描速度、喷粉量、雾化比例和驱动角度坐标等参数的精确控制，系统可以实现高质量、高效率的激光熔覆处理，提高工件的质量和生产效率。
87.本实施例装置在使用时，激光熔覆系统由硬件设备、工件扫描子系统和熔覆运算子系统组成，硬件设备包括外框架1、工件驱动部件2和熔覆驱动部件3，工件扫描子系统包括视觉检测模块，用于获取工件图像并进行图像处理算法分析，提取出工件的形态特征，熔覆运算子系统根据工件扫描子系统提供的形态特征信息，计算和控制激光束的功率、扫描速度、喷粉量、雾化比例、驱动角度坐标等参数，并控制硬件设备实现精确的激光熔覆操作，通过视觉检测和熔覆参数控制的协调操作，实现高效、精准和高质量的激光熔覆处理效果，工件驱动部件2由转向电机201、托盘202和电驱动滑轨203组成，转向电机201固定安装在外框架1的内侧底部，通过驱动托盘202实现对工件放置方向的调节功能，电驱动滑轨203固定安装在外框架1的内侧顶部，通过调整行程架204的位置实现工件的夹持和翻转操作，进而循环执行激光熔覆处理步骤，熔覆驱动部件3由两组对称分布的部件组成，包括电动旋转台301、驱动臂、第二电动推杆306、联轴器等组件，电动旋转台301提供支撑，驱动臂通过调节电机的运作实现旋转操作，第二电动推杆306通过伸缩运动调整联轴器的位置，以控制激光束的喷射轨迹，切换电机309控制不同功率的激光发生器310发出激光束进行熔覆工作，喷枪主体311具有气量调节阀312、粉量调节阀313和雾化喷头315，控制喷粉量和雾化比例，视觉检测模块包括图像采集和预处理、特征提取和分析、形态特征参数计算、数据处理和传输等功能，图像采集和预处理操作用于获取并处理从硬件设备获取的图像，包括去噪、滤波和增强等操作，特征提取和分析阶段利用图像处理算法提取工件图像中的轮廓、边缘和线段等特征信息，用于分析和识别工件的形态特征，形态特征参数计算阶段根据提取的特征信息计算出工件的具体形态特征参数，如几何尺寸、轮廓曲率和表面纹理等，数据处理和传输阶段将提取的形态特征参数传输给熔覆运算子系统进行后续处理，实现激光熔覆过程的精
准控制和操作。
88.实施例二
89.请参阅图1-12，基于实施例一提供的一种激光熔覆系统，在实际的使用过程中，尤其是在熔覆的过程中，会产生较多的烟雾，烟雾飘散在外部空气中会影响空气质量，并且会影响工作人员的身体健康，另外，在熔覆的过程中会飞溅出较多的温度较高的火星，容易对外框架1内部的零部件造成损坏，并且会导致工件和托盘202的表面聚集较多的火星碎屑，影响工作环境的整洁，且不方便清理，此外，在熔覆工作完毕后，工件表面温度较高，散热速度较慢，为了解决上述问题：
90.夹臂215包括槽座2151，槽座2151内滑动配合有活动板2152，槽座2151的端部设有第一电动推杆2153，第一电动推杆2153的伸缩端与活动板2152的端部固定连接，槽座2151的内侧均匀设有进气电磁阀2154，进气电磁阀2154的端部设有吸嘴2159，槽座2151的外侧面靠近调节块214的一侧设有排气电磁阀2155，排气电磁阀2155的端部设有导管2156，导管2156与外部的收集系统连接，调节块214的端面嵌有旋转电机2157，旋转电机2157的输出轴与槽座2151的端部固定连接，具体的，利用第一电动推杆2153的伸缩可带动活动板2152在槽座2151内往复滑动，第一电动推杆2153带动活动板2152伸长的过程中，进气电磁阀2154开通，排气电磁阀2155闭合，槽座2151内处于负压状态，熔覆过程中产生的烟雾可通过进气电磁阀2154和吸嘴2159被吸入槽座2151内，第一电动推杆2153带动活动板2152收缩的过程中，进气电磁阀2154闭合，排气电磁阀2155开通，槽座2151内收集的气体通过排气电磁阀2155排入导管2156内，进而产生的烟雾被外部的收集系统收集，收集系统可以是废气收集处理系统。
91.更为具体的，旋转电机2157的转动可实现槽座2151的转动，进而可对槽座2151和活动板2152的角度进行调节。
92.槽座2151靠近进气电磁阀2154的一侧设有气体流速传感器2158，具体的，气体流速传感器2158用于监测进入槽座2151内的气体流速值。
93.本实施例装置在使用时，工件在托盘202表面放置完毕，且在熔覆工作开始前，利用两侧的旋转电机2157分别带动两侧的槽座2151转动，且两侧的槽座2151的转动方向相对，使两侧的槽座2151均处于倾斜状态，再启动驱动电机212带动双向螺杆213转动，使两侧的槽座2151对向运动，直到两侧的倾斜的槽座2151的顶部贴合在一起组成“人”字形状，其次利用一级液压杆206带动下支撑架207向下运动，使槽座2151的底部靠近工件的顶部，实现对工件的顶部进行遮蔽，进而在熔覆的过程中可有效防止产生的火星四处飞溅而影响工作环境的整洁，并且避免高温火星对内部零部件造成损坏，此外可以对熔覆过程中产生的烟雾进行遮挡，防止烟雾四处飘散。
94.值得注意的是，当两侧的槽座2151均被转动调节至水平状态时，两侧的槽座2151的相对一侧贴合时组成“一”字形，此时遮蔽范围达到最大，另外，当其中一侧熔覆时产生的火星少，而另一侧熔覆时产生的火星较多时，产生火星较少的一侧对应的槽座2151的倾斜角度小于产生火星较多的一侧对应的槽座2151的倾斜角度，以对产生火星较多的一侧进行更大范围的遮蔽，从而可根据火星产生的多少自适应调节槽座2151的倾斜角度，达到最合适的遮蔽范围。
95.虽然两侧槽座2151的组合可对烟雾进行遮蔽，但是由于烟雾具有较好的流动性，
产生的烟雾仍然会飘散出来，影响空气质量，危害工作人员的身体，因此，在两侧的槽座2151的相对一侧贴合对工件的顶部进行遮蔽时，启动第一电动推杆2153，并使第一电动推杆2153缓慢往复伸缩，进而带动活动板2152缓慢往复伸缩，第一电动推杆2153带动活动板2152伸长的过程中，进气电磁阀2154开通，排气电磁阀2155闭合，槽座2151内处于负压状态，熔覆过程中产生的烟雾可通过吸嘴2159和进气电磁阀2154被吸入槽座2151内，第一电动推杆2153带动活动板2152收缩的过程中，排气电磁阀2155开通，进气电磁阀2154闭合，槽座2151内收集的气体通过排气电磁阀2155排入导管2156内，进而产生的烟雾被外部的收集系统进行收集，进而实现对熔覆过程中产生的烟雾进行收集，有效防止烟雾四处飘散而影响空气质量和工作人员的身体健康。
96.但是，在将烟雾吸入槽座2151内的同时，熔覆产生的火星碎屑容易被吸附到吸嘴2159内，进而会导致吸嘴2159的堵塞，吸嘴2159发生堵塞时导致槽座2151内部的进气量减少，气体流动速度降低，当气体流速传感器2158监测到槽座2151内的气体流速小于气体流速传感器2158所设阈值时，主动判断出吸嘴2159发生堵塞，此时在第一电动推杆2153缓慢伸长完毕后，使进气电磁阀2154开通，排气电磁阀2155闭合，再使第一电动推杆2153带动活动板2152快速收缩，使槽座2151内的气压快速升高，从而可利用槽座2151内的高压将堵塞在吸嘴2159的火星碎屑清理出来，实现对吸嘴2159的清堵。
97.需要说明的是，由于在对吸嘴2159清堵的过程中，两侧的槽座2151仍处于倾斜状态，清理出的火星碎屑会被吹向工件，因此在检测到吸嘴2159发生堵塞后且在进行清堵前，利用二级液压杆209收缩带动翻转架208向下翻转，带动槽座2151向下翻转，同时利用两侧的旋转电机2157分别带动两侧的槽座2151转动，使两侧的槽座2151相互贴合的顶部相互分离，直到两侧的槽座2151的表面共面，此时吸嘴2159向外朝向外框架1的开口处，此时再对吸嘴2159进行清堵，即可将清理出来的火星碎屑排出外框架1，避免清理出来的火星碎屑残留在外框架1的内部和工件表面。
98.最后，在熔覆工作完毕后，由于顶部倾斜的槽座2151的遮蔽作用，飞溅出的火星的飞溅范围大大减小，进而会导致较多的火星碎屑聚集在托盘202表面，且会贴附在工件上，因此，在熔覆完毕后，启动转向电机201，并使转向电机201快速转动，使托盘202以及托盘202上的工件快速转动，托盘202以及托盘202上的工件快速转动的过程中对托盘202和工件表面附着的火星碎屑进行初步清理，同时，利用一级液压杆206带动夹臂215向下运动，使两侧的夹臂215分别位于工件的两侧，同时利用旋转电机2157驱动夹臂215转动，从而利用产生的气流对工件和托盘202表面附着的火星碎屑进行清理，通过使一级液压杆206往复伸缩带动夹臂215上下运动，可对工件的顶部和底部进行清理。
99.同时，利用槽座2151的旋转产生的气流可加快工件的散热，提高工件的散热速度，且在槽座2151的旋转过程中再次重复对吸嘴2159清堵的过程中进气电磁阀2154、排气电磁阀2155和第一电动推杆2153的动作，即第一电动推杆2153伸长时，进气电磁阀2154开通，排气电磁阀2155闭合，可将工件上的热量通过吸嘴2159和进气电磁阀2154吸入槽座2151内，再使第一电动推杆2153收缩，进气电磁阀2154闭合，排气电磁阀2155开通，通过排气电磁阀2155和导管2156将热量排出，进而进一步提高散热速度。
100.以上，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作其他形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施
例应用于其他领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

技术特征：
1.一种激光熔覆方法，其特征在于，包括以下步骤：s1：装载硬件设备，并启动工件扫描子系统、熔覆运算子系统；s2：将工件放置在托盘表面；s3：通过工业相机获取工件图像并交由工件扫描子系统，工件扫描子系统中，基于视觉检测模块依次执行图像采集和预处理、特征提取和分析、形态特征参数计算、数据处理和传输；s4：熔覆运算子系统根据工件形态特征和熔覆要求，计算和控制激光束的功率，确保适当的能量供应，并依次执行扫描速度控制、喷粉量控制、雾化比例控制、驱动角度坐标控制的驱动操作；s5：通过熔覆驱动部件执行熔覆运算子系统的驱动操作，并通过转向电机的运作，旋转调整工件放置方向，以达成对于工件侧部的全面熔覆处理效果；s6：通过工件驱动部件的运作，夹持工件并进行翻转操作，将其翻转90度并重新放置在托盘表面，通过转向电机的运作，循环s3-s5步骤，以达成对于工件的全面处理效果。2.一种激光熔覆系统，其特征在于：所述激光熔覆系统包括硬件设备、工件扫描子系统、熔覆运算子系统；所述硬件设备包括外框架、工件驱动部件和熔覆驱动部件；所述工件驱动部件包括转向电机、托盘和电驱动滑轨，所述电驱动滑轨的内侧传动连接有行程架，所述行程架的下表面两侧均设有安装架，所述安装架的底端设有一级液压杆，所述一级液压杆的输出端设有下支撑架，所述下支撑架的底端前部转动连接有翻转架，所述翻转架的表面设有支撑轨，所述支撑轨的侧表面设有驱动电机，所述驱动电机的输出端设有双向螺杆，所述双向螺杆的外表面两端均螺纹连接有调节块，所述调节块的表面设有夹臂，所述夹臂包括槽座，所述槽座内滑动配合有活动板，所述槽座的端部设有第一电动推杆，所述第一电动推杆的伸缩端与所述活动板的端部固定连接，所述槽座的内侧均匀设有进气电磁阀，所述进气电磁阀的端部设有吸嘴，所述槽座的外侧面靠近调节块的一侧设有排气电磁阀，所述调节块的端面嵌有旋转电机，所述旋转电机的输出轴与所述槽座的端部固定连接。3.根据权利要求2所述的激光熔覆系统，其特征在于：所述工件扫描子系统包括视觉检测模块，所述视觉检测模块基于硬件设备获取工件图像，然后通过图像处理算法进行分析和识别，提取出工件的形态特征，进而获取工件轮廓、几何尺寸和表面纹理信息；所述熔覆运算子系统基于工件扫描子系统所获取工件轮廓、几何尺寸和表面纹理信息，执行激光束的功率、扫描速度、喷粉量、雾化比例、驱动角度坐标运算工作，对硬件设备进行控制。4.根据权利要求2所述的激光熔覆系统，其特征在于：所述转向电机固定安装在外框架的内侧底部，所述电驱动滑轨固定安装在外框架的内侧顶部，所述转向电机的输出端与托盘固定连接。5.根据权利要求4所述的激光熔覆系统，其特征在于：所述下支撑架的顶端后部转动连接有二级液压杆，所述翻转架的后端设有联动架，所述二级液压杆的输出端设有联动轴，所述联动轴与联动架转动连接，所述驱动电机的输出端贯穿至支撑轨的内侧，所述调节块滑动连接在支撑轨的外表面，所述排气电磁阀的端部设有导管，所述导管与外部的收集系统
连接，所述槽座靠近进气电磁阀的一侧设有气体流速传感器。6.根据权利要求2所述的激光熔覆系统，其特征在于：所述熔覆驱动部件的数量为两组，两组所述熔覆驱动部件对称分布在工件驱动部件的两侧，所述熔覆驱动部件包括电动旋转台，所述电动旋转台固定安装在外框架的内侧下表面，所述电动旋转台的上表面设有第一驱动臂，所述第一驱动臂的顶端一侧设有第一调节电机，所述第一调节电机的输出端贯穿至第一驱动臂的另一侧并设有第二驱动臂，所述第二驱动臂的顶端设有第二调节电机，所述第二调节电机的输出端设有第二电动推杆。7.根据权利要求6所述的激光熔覆系统，其特征在于：所述第二电动推杆的底端外表面设有电驱动调节台，所述电驱动调节台的底端传动连接有工业相机，所述工业相机负责获取工件图像并交由工件扫描子系统。8.根据权利要求7所述的激光熔覆系统，其特征在于：所述第二电动推杆的输出端设有联轴器，所述联轴器的外表面设有切换电机和喷枪主体，所述切换电机的输出端外表面环向等距设有不同功率的激光发生器，所述激光发生器负责基于熔覆运算子系统运算结果发起激光束进行熔覆工作，所述喷枪主体的后端设有气量调节阀、粉量调节阀，所述气量调节阀的输入端设有空气过滤芯，所述喷枪主体的输出端设有雾化喷头。9.根据权利要求3所述的激光熔覆系统，其特征在于：所述视觉检测模块包括图像采集和预处理、特征提取和分析、形态特征参数计算、数据处理和传输；所述图像采集和预处理具体指对从硬件设备获取的图像进行采集和包括图像去噪、滤波、增强的预处理操作；所述特征提取和分析通过图像处理算法，提取工件图像中包括轮廓、边缘、线段的特征信息，用于分析和识别工件的形态特征；所述形态特征参数计算基于提取的特征信息，计算包含工件几何尺寸、轮廓曲率、表面纹理的形态特征参数；所述数据处理和传输将提取的形态特征参数传输给熔覆运算子系统进行后续处理。10.根据权利要求2所述的激光熔覆系统，其特征在于：所述熔覆运算子系统包括激光功率控制、扫描速度控制、喷粉量控制、雾化比例控制、驱动角度坐标控制；所述激光功率控制根据工件形态特征和熔覆要求，计算和控制激光束的功率，确保适当的能量供应，对激光发生器进行切换或控制；所述扫描速度控制基于工件形态特征和熔覆要求，计算和控制激光扫描的速度，以实现所需的熔覆质量和效率；所述喷粉量控制根据工件形态特征和熔覆要求，计算和控制金属粉末的喷射量，确保涂层厚度和均匀性；所述雾化比例控制对于使用粉末床方式进行熔覆的情况，根据工件形态特征和熔覆要求，调节雾化气体的流量和比例，以实现粉末的均匀分布和雾化效果；驱动角度坐标控制基于工件形态特征和熔覆要求，计算和控制激光束的扫描轨迹和角度坐标以及金属粉末的喷射轨迹。

技术总结
本发明涉及激光熔覆技术领域，具体为一种激光熔覆方法及激光熔覆系统，包括以下步骤：S1：装载硬件设备，并启动工件扫描子系统、熔覆运算子系统；硬件设备包括外框架、工件驱动部件和熔覆驱动部件；工件驱动部件包括转向电机、托盘和电驱动滑轨，本发明可实现对工件位置的多角度调节，并且实现对激光发生器和喷枪主体进行多角度调节，可适用多种结构的工件进行熔覆工作，并且有效防止火星四溅，避免火星温度较高而造成零部件的损坏，而且方便火星碎屑的清理，另外可防止烟雾四处飘散而影响空气质量和工作人员的健康，在排烟零部件发生堵塞时可进行快速清堵，此外熔覆完毕后可对工件进行快速散热。行快速散热。行快速散热。


技术研发人员：孟丽娜 刘丹丹 罗玉梅 冯婵
受保护的技术使用者：郑州工业应用技术学院
技术研发日：2023.07.07
技术公布日：2023/10/15