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設(shè)備介紹

輝銳自主研發(fā)的iLAM?系列環(huán)境箱機(jī)器人激光熔覆設(shè)備，適用于對(duì)水氧含量氛圍保護(hù)要求較高、高性能金屬產(chǎn)品的凈形成型與再制造，例如航空發(fā)動(dòng)機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)零部件，石油鉆具，模具等產(chǎn)品，也可用于金屬直接成型（3D打印）制造新品。該產(chǎn)品系列已用于鎳基高溫合金、鈦合金、鋁合金、鈷基合金以及高強(qiáng)鋼等金屬材料的增材修復(fù)與3D打印。與該系列設(shè)備配套開(kāi)發(fā)的操作系統(tǒng)和同軸視覺(jué)閉環(huán)控制系統(tǒng)，使該系統(tǒng)在工業(yè)環(huán)境使用中的可操作性與可靠性更趨成熟。 

圖1  環(huán)境箱熔覆設(shè)備圖

設(shè)備功能特色

? 惰性氣體封閉式工作環(huán)境，水氧含量可降至1ppm以?xún)?nèi) – 優(yōu)越的金屬成型性能 

? 高精度六軸工業(yè)機(jī)器人或CNC，重復(fù)定位精度達(dá)到±0.03mm或以上 – 兼顧靈活性和運(yùn)動(dòng)精度

? 小型零件通過(guò)過(guò)渡艙送入取出，大型零件可通過(guò)開(kāi)啟前掀式玻璃窗送入取出 – 廣泛的應(yīng)用適應(yīng)性

? 采用輝銳專(zhuān)業(yè)自動(dòng)送粉器和高匯聚度噴嘴，可精確控制送粉質(zhì)量流量達(dá)±2% – 滿(mǎn)足高精度零件修復(fù)和成型需求

? 搖籃式雙軸數(shù)控變位機(jī)，與機(jī)器人實(shí)現(xiàn)8軸同步聯(lián)動(dòng)與高精度定位 – 可修復(fù)或成型復(fù)雜航空零件

? 系統(tǒng)軟件提供自主開(kāi)發(fā)的同軸視覺(jué)定位功能，在修復(fù)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)修復(fù)區(qū)域以及熔池二維形貌的可視化 

? 軟硬件系統(tǒng)具有良好的開(kāi)放性和可操作性，方便升級(jí)和新功能的擴(kuò)展 

旁軸視覺(jué)定位軟件

為了提高工件修復(fù)效率，減少人工示教時(shí)間，設(shè)備運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)配備了旁軸機(jī)器視覺(jué)模塊，可以通過(guò)旁軸成像系統(tǒng)自動(dòng)生成一件或多件陣列工件的修復(fù)路徑。

圖2 視覺(jué)定位軟件界面

圖3 視覺(jué)系統(tǒng)安裝位置圖

同軸照明和同軸視覺(jué)系統(tǒng)

可實(shí)現(xiàn)激光同軸視覺(jué)定位（Alignment）。同軸視覺(jué)定位系統(tǒng)采用綠色或者其它可見(jiàn)光提供光源照明，與激光頭同軸內(nèi)置相機(jī)成像，實(shí)現(xiàn)噴嘴與激光同軸（即光粉同軸）定位、校準(zhǔn)。該軟件的操作界面如圖所示。相機(jī)的主要參數(shù)包括曝光時(shí)間、增益、亮度等，可對(duì)同軸視覺(jué)圖像進(jìn)行調(diào)整。軟件系統(tǒng)可實(shí)時(shí)顯示機(jī)器人或數(shù)控系統(tǒng)坐標(biāo)位置，用來(lái)顯示精確定位的坐標(biāo)值。尤其是在環(huán)境箱內(nèi)操作時(shí)，人不方便就近校點(diǎn)，同軸視覺(jué)是必備功能。

  

圖4 較差的同軸視覺(jué)，效果不好，清晰度低，有鬼影

圖5 同軸成像+照明，清晰度高，沒(méi)有鬼影，適合對(duì)精密工件金屬表面進(jìn)行精準(zhǔn)定位

同軸測(cè)溫與閉環(huán)控制

高溫計(jì)傳感器可以采集激光加工時(shí)熔池或熔池附近溫度，可實(shí)現(xiàn)熔覆時(shí)溫度讀取。系統(tǒng)閉環(huán)控制軟件可以自動(dòng)調(diào)節(jié)激光熔覆參數(shù)，提高工藝穩(wěn)定性。系統(tǒng)有以下特點(diǎn)： 
● 測(cè)溫光路與激光光路同軸，測(cè)量位置相對(duì)熔池不隨加工路徑發(fā)生變化 
● 測(cè)量波段為紅外短波，不受激光散射干擾 
● 雙色測(cè)溫，不需要設(shè)置輻射率，測(cè)量更準(zhǔn)確 
● 響應(yīng)速度4ms，滿(mǎn)足實(shí)時(shí)控制需求 
● 溫度測(cè)量范圍：600~2300℃

圖6 高溫傳感器圖

圖7  同軸測(cè)溫軟件

激光頭動(dòng)態(tài)變焦

機(jī)器人加工時(shí)，會(huì)根據(jù)加工路徑中的光斑大小，通過(guò)模擬量，對(duì)激光熔覆頭上的電動(dòng)準(zhǔn)直調(diào)節(jié)模塊進(jìn)行控制，輸出指定光斑大小，光斑可調(diào)范圍：0.2~3mm。光斑設(shè)定方法：
?機(jī)器人程序中設(shè)置指定寬度
?根據(jù)切片軟件生成路徑指定寬度
?根據(jù)熔池測(cè)量結(jié)果自動(dòng)調(diào)整寬度

圖9 光斑動(dòng)態(tài)變焦

八軸聯(lián)動(dòng)離線(xiàn)編程

系統(tǒng)可通過(guò)機(jī)器人離線(xiàn)編程軟件，如RobotMaster，對(duì)具有復(fù)雜型面的零件進(jìn)行八軸聯(lián)動(dòng)加工路徑和機(jī)器人程序自動(dòng)編寫(xiě)。以下為使用RobotMaster生成葉輪葉片直接成型打印程序的示例。

圖8 路徑模擬

圖9 工藝驗(yàn)證

設(shè)備參數(shù)表






環(huán)境箱熔覆視頻