一种缺陷智能识别的电火花沉积修复装置及沉积修复方法与流程

1.本发明涉及缺陷修复技术领域，尤其涉及一种缺陷智能识别的电火花沉积修复装置及沉积修复方法。


背景技术：

2.电火花沉积是一种低应力、低变形的表面强化工艺。采用电火花沉积技术对机械零部件表面进行强化处理，可延长设备的使用寿命，减少资源消耗，具有很高的节能环保意义。
3.目前，由于电火花沉积是靠人力进行控制加工的，工件缺陷检测不准确，由于缺陷检测的精度对沉积工艺的影响较大，因此不能保证修复的准确度和被修复材料的表面质量。


技术实现要素：

4.本发明主要解决现有技术的电火花沉积修复装置不能保证修复的准确度和被修复材料的表面质量的技术问题，提出一种缺陷智能识别的电火花沉积修复装置及沉积修复方法，可实现对缺陷工件的自动识别检测和对缺陷工件的沉积修复，提高了修复精度和组织性能。
5.本发明提供了一种缺陷智能识别的电火花沉积修复装置，包括：工作台系统、检测系统以及沉积修复系统；
6.所述工作台系统的一端设置检测系统，另一端设置沉积修复系统；
7.所述检测系统，包括：检测系统y轴移动单元以及激光扫描检测器；所述检测系统y轴移动单元，通过对称设置的检测系统支撑架体安装在工作台系统上；所述检测系统y轴移动单元上安装有激光扫描检测器；
8.所述沉积修复系统，包括：沉积修复系统y轴移动单元、沉积修复系统z轴移动单元、进给板、沉积电极固定器和沉积电极；
9.所述沉积修复系统y轴移动单元，通过对称设置的沉积修复系统支撑架体安装在工作台系统上；所述沉积修复系统y轴移动单元上设置沉积修复系统z轴移动单元；
10.所述沉积修复系统z轴移动单元上可升降的安装进给板；所述进给板通过沉积电极固定器安装沉积电极。
11.优选的，所述工作台系统，包括：工作台、x轴移动单元和底部支撑基体；
12.所述工作台通过x轴移动单元设置在底部支撑基体上方。
13.优选的，所述x轴移动单元，包括：x轴导向柱、x轴传动丝杆、x轴丝杆螺母、x轴导向块和工作台驱动器；
14.所述工作台驱动器安装于所述底部支撑基体上，所述工作台驱动器的输出端与所述x轴传动丝杆连接；
15.所述x轴传动丝杆设置于所述底部支撑基体上；所述x轴传动丝杆的两侧分别设置
x轴导向柱；
16.所述工作台与x轴传动丝杆之间通过所述x轴丝杆螺母连接；所述工作台与x轴导向柱之间通过所述x轴导向块连接。
17.优选的，所述检测系统y轴移动单元，包括：检测系统y轴导向柱、检测系统y轴传动丝杆、检测系统y轴丝杆螺母、检测系统y轴导向块、检测系统y轴运动架和检测系统驱动器；
18.所述检测系统驱动器安装于所述检测系统支撑架体上，所述检测系统驱动器的输出端与检测系统y轴传动丝杆连接；
19.所述检测系统y轴传动丝杆设置在所述检测系统支撑架体之间上部；所述检测系统y轴传动丝杆的上下分别设置检测系统y轴导向柱；
20.所述检测系统y轴运动架与检测系统y轴传动丝杆之间通过所述检测系统y轴丝杆螺母连接；
21.所述检测系统y轴运动架与检测系统y轴导向柱之间通过所述检测系统y轴导向块连接；
22.所述检测系统y轴运动架上固定设置激光扫描检测器。
23.优选的，所述沉积修复系统y轴移动单元，包括：沉积修复系统y轴导向柱、沉积修复系统y轴传动丝杆、沉积修复系统y轴丝杆螺母、沉积修复系统y轴导向块、沉积修复系统y轴运动架和沉积修复系统驱动器；
24.所述沉积修复系统驱动器安装于所述沉积修复系统支撑架体上，所述沉积修复系统驱动器的输出端与沉积修复系统y轴传动丝杆连接；
25.所述沉积修复系统y轴传动丝杆安装在所述检测系统支撑架体之间上部；所述沉积修复系统y轴传动丝杆的上下分别设置沉积修复系统y轴导向柱；
26.所述沉积修复系统y轴运动架与沉积修复系统y轴传动丝杆之间通过沉积修复系统y轴丝杆螺母连接；
27.所述沉积修复系统y轴运动架与沉积修复系统y轴导向柱之间通过沉积修复系统y轴导向块连接。
28.优选的，所述沉积修复系统z轴移动单元，包括：z轴导向柱、z轴向传动丝杆、z轴丝杆螺母、z轴导向块和进给电机驱动器；
29.所述进给电机驱动器安装在沉积修复系统y轴运动架上；所述进给电机驱动器的输出端与z轴向传动丝杆连接；
30.所述z轴传动丝杆安装在所述沉积修复系统y轴运动架上；所述z轴传动丝杆的两侧分别设置z轴导向柱；
31.所述z轴传动丝杆与进给板之间通过z轴丝杆螺母连接；
32.所述z轴导向柱与进给板之间分别通过z轴导向块连接。
33.对应的，本发明还提供一种缺陷智能识别的电火花沉积修复方法，包括以下过程：
34.步骤1、将缺陷工件装夹在工作台上；
35.步骤2、工作台驱动器驱动工作台到达检测系统下方；
36.步骤3、检测系统驱动器驱动检测系统进行y轴向的运动调节，并通过激光扫描检测器扫描检测缺陷工件；
37.步骤4、获得缺陷工件的点云数据并进行封装网格面片，得到缺陷工件的几何尺寸
及坐标信息，逆向建模处理得出完整工件的模型，通过对比得出准确的工件的缺陷部分模型的尺寸及坐标信息；
38.步骤5、将缺陷部分模型进行切片处理，根据沉积次数与沉积厚度确定切片的次数与切片的厚度；
39.步骤6、根据每层缺陷部分的切片的尺寸及坐标信息选取每次沉积的最佳坐标点；
40.步骤7、沉积修复系统驱动器驱动沉积修复系统进行y轴向的运动调节，进给电机驱动器驱动沉积电极对缺陷工件进行沉积修复；
41.步骤8、根据每次沉积的次数与沉积厚度，计算出电极损耗并及时补偿；
42.步骤9、重复步骤6
‑
8进行分层沉积修复，直至修复完成。
43.本发明提供的一种缺陷智能识别的电火花沉积修复装置及沉积修复方法，本发明的装置采用扫描检测与沉积修复一体化结构，扫描检测缺陷工件后无需移动工件位置，可直接将缺陷工件运动到沉积修复修复系统下方并进行对缺陷工件的沉积修复工作。本发明能够提高修复精度与修复准确性，避免扫描检测缺陷工件后造成二次移动。本发明可实现对缺陷工件的自动识别检测和对缺陷工件的分层、分次数沉积，还可以根据每次沉积的次数与沉积厚度计算出电极损耗并及时补偿，与传统人工修复相比，大大提高了修复精度，也提高了修复位置整体的组织结构与原有机体的贴合程度，提升组织性能。
附图说明
44.图1是本发明提供的缺陷智能识别的电火花沉积修复装置的结构示意图；
45.图2是本发明提供的缺陷智能识别的电火花沉积修复装置的底部内部结构图；
46.图3是本发明提供的检测系统y轴运动架和激光扫描检测器的结构图；
47.图4是本发明提供的沉积修复系统的部分结构图一；
48.图5是本发明提供的沉积修复系统的部分结构图二；
49.图6是本发明对比完整工件和缺陷工件的示意图；
50.图7是本发明提供的缺陷智能识别的电火花沉积修复方法的流程图。
51.附图标记：1、工作台；2、x轴导向柱；3、x轴传动丝杆；4、x轴丝杆螺母；5、x轴导向块；7、检测系统y轴导向柱；8、检测系统y轴传动丝杆；9、检测系统y轴丝杆螺母；10、检测系统y轴导向块；12、z轴导向柱；13、z轴传动丝杆；14、z轴丝杆螺母；15、z轴导向块；16、底部支撑基体；17、检测系统支撑架体；18、沉积修复系统y轴导向柱；19、沉积修复系统y轴传动丝杆；20、沉积修复系统y轴丝杆螺母；21、沉积修复系统y轴导向块；22、沉积修复系统支撑架体；23、检测系统y轴运动架；24、激光扫描检测器；25、沉积修复系统y轴运动架；26、进给板；27、沉积电极固定器；28、沉积电极；29、工作台驱动器；30、检测系统驱动器；31、沉积修复系统驱动器；32、进给电机驱动器；33、完整工件；34、缺陷工件；35、工件缺陷部分。
具体实施方式
52.为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。
53.如图1所示，本发明实施例提供的缺陷智能识别的电火花沉积修复装置，包括：工作台系统、检测系统以及沉积修复系统。
54.所述工作台系统的一端设置检测系统，另一端设置沉积修复系统。所述工作台系统，包括：工作台1、x轴移动单元和底部支撑基体16；所述工作台1通过x轴移动单元设置在底部支撑基体16上方。其中，图1中所示的x、y、z方向分别为x轴方向、y轴方向、z轴方向。
55.如图2所示，所述x轴移动单元，包括：x轴导向柱2、x轴传动丝杆3、x轴丝杆螺母4、x轴导向块5和工作台驱动器29；所述工作台驱动器29安装于所述底部支撑基体16上，所述工作台驱动器29的输出端与所述x轴传动丝杆3连接；所述x轴传动丝杆3设置于所述底部支撑基体16上；所述x轴传动丝杆3的两侧分别设置x轴导向柱2；所述工作台1与x轴传动丝杆3之间通过所述x轴丝杆螺母4连接；所述工作台1与x轴导向柱2之间通过所述x轴导向块5连接。
56.在本实施例中，工作台驱动器29工作带动x轴传动丝杆3旋转，由x轴丝杆螺母4带动工作台1移动，x轴导向柱2进行导向，从而实现工作台1的x轴向运动。工作台1能够做x轴向运动，并承载缺陷工件到达检测区域。
57.如图3所示，所述检测系统，包括：检测系统y轴移动单元以及激光扫描检测器24；所述检测系统y轴移动单元，通过对称设置的检测系统支撑架体17安装在工作台系统上；所述检测系统y轴移动单元上安装有激光扫描检测器24。
58.具体的，检测系统支撑架体17对称设置上工作台1上。所述检测系统y轴移动单元，包括：检测系统y轴导向柱7、检测系统y轴传动丝杆8、检测系统y轴丝杆螺母9、检测系统y轴导向块10、检测系统y轴运动架23和检测系统驱动器30。
59.所述检测系统驱动器30安装于所述检测系统支撑架体17上，所述检测系统驱动器30的输出端与检测系统y轴传动丝杆8连接；所述检测系统y轴传动丝杆8设置在所述检测系统支撑架体17之间上部；所述检测系统y轴传动丝杆8的上下分别设置检测系统y轴导向柱7；
60.所述检测系统y轴运动架23与检测系统y轴传动丝杆8之间通过所述检测系统y轴丝杆螺母9连接；所述检测系统y轴运动架23与检测系统y轴导向柱7之间通过所述检测系统y轴导向块10连接；所述检测系统y轴运动架23上固定设置激光扫描检测器24。
61.在本实施例中，检测系统驱动器30工作带动检测系统y轴传动丝杆8旋转，由检测系统y轴丝杆螺母9带动检测系统y轴运动架23移动，检测系统y轴导向柱7进行导向，从而实现检测系统y轴运动架23的y轴向运动。检测系统y轴运动架23上设置激光扫描检测器24，实现激光扫描检测器24的y轴向运动，激光扫描检测器24对缺陷工件进行扫描检测。
62.所述沉积修复系统，包括：沉积修复系统y轴移动单元、沉积修复系统z轴移动单元、进给板26、沉积电极固定器27和沉积电极28；所述沉积修复系统y轴移动单元，通过对称设置的沉积修复系统支撑架体22安装在工作台系统上；具体的，沉积修复系统支撑架体22对称设置上工作台1上。所述沉积修复系统y轴移动单元上设置沉积修复系统z轴移动单元。所述沉积修复系统z轴移动单元上可升降的安装进给板26；所述进给板26通过沉积电极固定器27安装沉积电极28。
63.所述沉积修复系统y轴移动单元，包括：沉积修复系统y轴导向柱18、沉积修复系统y轴传动丝杆19、沉积修复系统y轴丝杆螺母20、沉积修复系统y轴导向块21、沉积修复系统y轴运动架25和沉积修复系统驱动器31。
64.所述沉积修复系统驱动器31安装于所述沉积修复系统支撑架体22上，所述沉积修复系统驱动器31的输出端与沉积修复系统y轴传动丝杆19连接；所述沉积修复系统y轴传动丝杆19安装在所述检测系统支撑架体22之间上部；所述沉积修复系统y轴传动丝杆19的上下分别设置沉积修复系统y轴导向柱18；所述沉积修复系统y轴运动架25与沉积修复系统y轴传动丝杆19之间通过沉积修复系统y轴丝杆螺母20连接；所述沉积修复系统y轴运动架25与沉积修复系统y轴导向柱18之间通过沉积修复系统y轴导向块21连接。
65.在本实施例中，沉积修复系统驱动器31工作带动沉积修复系统y轴传动丝杆19旋转，由沉积修复系统y轴丝杆螺母20带动沉积修复系统y轴运动架25移动，沉积修复系统y轴导向柱18进行导向，从而实现沉积修复系统y轴运动架25的y轴向运动。
66.如图4、5所示，所述沉积修复系统z轴移动单元，包括：z轴导向柱12、z轴向传动丝杆13、z轴丝杆螺母14、z轴导向块15和进给电机驱动器32。所述进给电机驱动器32安装在沉积修复系统y轴运动架25上；所述进给电机驱动器32的输出端与z轴向传动丝杆13连接；所述z轴传动丝杆13安装在所述沉积修复系统y轴运动架25上；所述z轴传动丝杆13的两侧分别设置z轴导向柱12；所述z轴传动丝杆13与进给板26之间通过z轴丝杆螺母14连接；所述z轴导向柱12与进给板26之间分别通过z轴导向块15连接。
67.在本实施例中，进给电机驱动器32工作带动z轴传动丝杆13旋转，由z轴丝杆螺母14带动进给板26上下移动，z轴导向柱12进行导向，从而实现进给板26和沉积电极28的z轴向运动。沉积电极28可以外接控制系统，由控制系统进行通电与断电的控制，实现沉积电极28的沉积修复。
68.如图6、7所示，本发明实施例还提供一种缺陷智能识别的电火花沉积修复方法，包括以下过程：
69.步骤1、将缺陷工件装夹在工作台1上；
70.步骤2、工作台驱动器29驱动工作台1到达检测系统下方；
71.步骤3、检测系统驱动器30驱动检测系统进行y轴向的运动调节，并通过激光扫描检测器24扫描检测缺陷工件；
72.步骤4、获得缺陷工件的点云数据并进行封装网格面片，得到缺陷工件的几何尺寸及坐标信息，逆向建模处理得出完整工件的模型，通过对比得出准确的工件的缺陷部分模型的尺寸及坐标信息；
73.步骤5、将缺陷部分模型进行切片处理，根据沉积次数与沉积厚度确定切片的次数与切片的厚度；
74.步骤6、根据每层缺陷部分的切片的尺寸及坐标信息选取每次沉积的最佳坐标点；
75.步骤7、沉积修复系统驱动器31驱动沉积修复系统进行y轴向的运动调节，进给电机驱动器32驱动沉积电极28对缺陷工件进行沉积修复；
76.步骤8、根据每次沉积的次数与沉积厚度，计算出电极损耗并及时补偿；
77.具体的，补偿可以进行间隙检测控制(采用平均电压检测法)，如果间隙过大，就会因为极间工作介质未被击穿而导致无法产生火花放电，所以z轴电机控制沉积电极28进给。如果间隙合适，就可以进行正常的火花放电，z轴电机不工作。如果间隙过小，则会导致电极与工件表面接触，z轴电机控制沉积电极28回退。
78.步骤9、重复步骤6
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8进行分层沉积修复，直至修复完成。
79.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换，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范围。