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由于激光再制造技术具备非接触性、清洁性、局部高温、且修复时对工件实现冶金结合,使其比常规修复方法的结合力好,且工件不容易变形,是一种先进的再制造技术,被广泛应用于各个工程领域。但在国民生产中,许多重大设备不方便拆装,或需要及时抢修,就需要进行现场修复,因此开展激光现场修复再制造机器人系统的研究非常必要,能最大程度的提高工件使用寿命,减少企业的损失,具备重大的经济价值和社会价值。
激光现场修复再制造系统包括机器人系统、激光器系统、辅助系统、视觉系统四大部分。前三部分经过多年的研究已经基本成熟,而机器人视觉系统的研究才刚刚开始,本文研究的是粉末流场视觉检测系统,是该视觉系统的重要组成部分。
第一章研究了机器人和激光再制造技术的发展现状,并介绍了激光现场修复再制造机器人系统的组成。
第二章通过流体力学的气固两相流知识,建立了金属粉末和气体的浓度模型,并研究了粉末粒子的浓度分布情况。
第三章通过Fluent流体软件对激光机器人加工的同轴送粉嘴进行了数值模拟,研究其浓度分布和聚焦位置,并结合激光加工时,工件表面反射光热量对粉嘴的影响,得出一组最佳的粉嘴结构参数。
第四章通过理论分析选定光源,结合实验要求选定相机及镜头,通过光学知识设计检测系统光路,通过ZEMAX软件进行光学优化设计。
第五章首先进行软件分析,然后根据软件流程图,进行模块化编程,最终基于LabVIEW软件编出一套与机器人耦合的实时浓度场检测系统。
第六章进行了送粉实验,得出了浓度检测结果,它与理论计算浓度进行对比,检验了理论计算的正确性,证实检测系统的可靠性。
第七章对本文的研究内容进行了总结,并对下一步研究进行了展望。