一種用于板件激光熔覆處理的裝置的制作方法

本發明屬于工業機器人技術領域，具體涉及一種用于板件激光熔覆處理的裝置。

背景技術：
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化工、焊接、涂膠等行業的實際應用中，尤其是在小中型企業中，在涉及自動化設備的應用時，常常由于設備價格高昂問題而不得已通過人工來完成一些重要的操作，尤其是某些對精度要求相對較高的應用中，他們不得已需要雇傭操作能力強的人來完成操作，但是這樣不能從根本上解決問題，并且人工操作隨意性大，較難完成高精度的操作，而本裝置僅需人工將待加工工件放置在待加工盤上，通電通過夾具或電磁鐵等完成對工件的固定，然后通過視覺系統自動完成對工件圖像采集和處理，再將處理后信息發送到控制系統中，控制系統發出命令，實現動作。即可自動完成加工需求。

技術實現要素：
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本發明針對現有技術存在的技術問題，提供一種用于板件激光熔覆處理的裝置。

本發明所提供的一種用于板件激光熔覆處理的裝置包括下柜體32、十字電缸、轉動機構34、激光熔覆機構35、視覺系統36及上支撐框架。

所述十字電缸包括水平電缸8、豎直電缸33及滑塊12；所述十字電缸通過螺釘固定在所述下柜體32的平板6上，所述滑塊12固定在所述十字電缸的上方；所述轉動機構34包括底板13、支撐柱14、第三驅動裝置15、脹緊套16、工件放置盤19及工件放置盒17；所述底板13通過螺釘固定在所述滑塊12上，所述支撐柱14通過螺紋連接在所述底板13上，所述工件放置盒17與所述支撐柱14通過螺栓螺母連接；所述第三驅動裝置15通過螺栓固定在所述工件放置盒17的底部，所述第三驅動裝置15與所述工件放置盤19通過所述脹緊套16連接，所述第三驅動裝置15與所述工件放置盤19及脹緊套16同心設置。

所述上支撐框架包括垂直方向的上支撐架20及水平方向的上支撐架20A；所述垂直方向的上支撐架20與水平方向的上支撐架20A固連，所述垂直方向的上支撐架20的底部與短支撐5通過螺栓連接，所述短支撐5與所述下柜體32中的下支撐架3通過螺栓連接。

所述激光熔覆機構35包括平移導軌架30、小滑動軸承25、上平板28、手輪29、絲杠27、L型支撐26、下平板24、激光頭37、左右對稱設置的墊板23、左右對稱設置的大滑動軸承22、左右對稱設置的圓柱直線導軌21；所述大滑動軸承22套裝在所述圓柱直線導軌21上，所述大滑動軸承22能夠在所述圓柱直線導軌21上運行；所述墊板23通過螺栓固定在所述大滑動軸承22上，所述平移導軌架30與所述墊板23通過螺栓固連，所述小滑動軸承25套裝在所述平移導軌架30上，所述小滑動軸承25能夠在所述平移導軌架30上運行，所述下平板24通過螺栓固定在所述小滑動軸承25上，所述圓柱直線導軌21通過螺栓與位于左右兩側的所述水平方向的上支撐架20A固連。

所述手輪29固接在所述絲杠27上，所述絲杠27分別通過螺紋連接旋入所述上平板28的中心螺紋孔及所述下平板24的中心螺紋孔，所述上平板28的中心螺紋孔與所述下平板24的中心螺紋孔同心布置，所述L型支撐26通過螺栓固定在所述下平板24上，所述上平板28通過所述L型支撐26固定；所述激光頭37設置在所述絲杠27前端。

所述視覺系統36包括工業相機9、相機支架31及相機支撐架18；所述工業相機9通過螺栓安裝在所述相機支架31上，所述相機支架31通過螺栓安裝在所述相機支撐架18上，所述相機支撐架18通過螺栓固定在位于前端的所述水平方向的上支撐架20A上。

視覺系統完成工件信息的采集和處理，通過所述十字電缸、轉動機構、激光熔覆機構以及驅動裝置的協作實現整個裝置的運行。

本發明由上支撐架和下支撐架支撐起整個框架，十字電缸通過螺栓固定在下支撐架上方平板上，十字電缸通過第一驅動裝置和第二驅動裝置的驅動，實現平面XY方向的運動，而整個旋轉機構連接在十字電缸上方的滑塊上，旋轉機構通過第三驅動裝置的驅動，實現工件放置盤的轉動，工件放置在工件放置盤上，利用電磁鐵或夾具等完成固定，從而實現工件的轉動，即可完成平面任意位置的移動和工件的轉動。激光熔覆機構固定在上支撐架上，同樣可以通過導軌的導向作用實現平面XY方向的移動，通過手輪的轉動絲杠可以實現激光頭的上下移動，這樣就能完成更多類型工件的加工。同時三組驅動裝置在給定的指令下自動運行，使末端的工件按確定的軌跡運動，保證了該裝置的位置精確定位性能。

本發明利用視覺系統作為本裝置的“眼睛”，掃描工件的基本所需信息，完成識別后完全由裝置自動完成判別同時和控制系統協作，并發出運行指令。本裝置降低了對人工的要求，自動化程度高，定位和運行精度高，僅需要根據所需處理的工件做出相應的基本設置，即可完成自動運行，滿足當前企業的加工要求。

本發明具有以下技術特點：

1、結構簡單輕便，三個驅動裝置均通過伺服電機驅動，精度高且易于控制。

2、三個驅動裝置各司其職，完整的實現了平面加工的所有所需的自由度。

3、可手動調節上支撐架的平面移動和上下移動機構，可操作范圍更大，加工靈活性更強大。適用范圍廣，可根據不同加工需要選擇不同的運行方式。

4、本裝置視覺系統完成待處理工件的識別，能夠精確的獲取待處理工件的圖像信息，同時PLC或工控機實現整個系統的控制，智能化程度高。

附圖說明：

圖1是本發明裝置的結構示意圖；

圖2是本發明裝置的下柜體結構示意圖；

圖3是本發明裝置的轉動機構結構示意圖；

圖4是本發明裝置的手動調整機構結構示意圖；

圖中：1：支撐座；2：電木板；3：下支撐架；4：有機玻璃；5：短支撐；6：平板；7：把手；8：水平電缸；9：工業相機；10：第一驅動裝置；11：第二驅動裝置；12：滑塊；13：底板；14：支撐柱；15：第三驅動裝置；16：脹緊套；17:工件放置盒；18：相機支撐架；19：工件放置盤；20：垂直方向的上支撐架；20A：水平方向的上支撐架；21：圓柱直線導軌；22：大滑動軸承；23：墊板；24：下平板；25：小滑動軸承；26：L型支撐；27：絲杠；28：上平板；29：手輪；30：平移導軌架；31：相機支架；32：下柜體；33：豎直電缸；34：轉動機構；35：激光熔覆機構；36視覺系統；37：激光頭。

具體實施方式：

下面結合附圖對本發明做進一步描述。

本發明所提供的一種用于板件激光熔覆處理的裝置包括下柜體32、十字電缸、轉動機構34、激光熔覆機構35、視覺系統36及上支撐框架。

所述十字電缸包括水平電缸8、豎直電缸33及滑塊12；所述十字電缸通過螺釘固定在所述下柜體32的平板6上，所述滑塊12固定在所述十字電缸的上方；所述轉動機構34包括底板13、支撐柱14、第三驅動裝置15、脹緊套16、工件放置盤19及工件放置盒17；所述底板13通過螺釘固定在所述滑塊12上，所述支撐柱14通過螺紋連接在所述底板13上，所述工件放置盒17與所述支撐柱14通過螺栓螺母連接；所述第三驅動裝置15通過螺栓固定在所述工件放置盒17的底部，所述第三驅動裝置15與所述工件放置盤19通過所述脹緊套16連接，所述第三驅動裝置15與所述工件放置盤19及脹緊套16同心設置。

所述上支撐框架包括垂直方向的上支撐架20及水平方向的上支撐架20A；所述垂直方向的上支撐架20與水平方向的上支撐架20A固連，所述垂直方向的上支撐架20的底部與短支撐5通過螺栓連接，所述短支撐5與所述下柜體32中的下支撐架3通過螺栓連接。

所述激光熔覆機構35包括平移導軌架30、小滑動軸承25、上平板28、手輪29、絲杠27、L型支撐26、下平板24、激光頭37、左右對稱設置的墊板23、左右對稱設置的大滑動軸承22、左右對稱設置的圓柱直線導軌21；所述大滑動軸承22套裝在所述圓柱直線導軌21上，所述大滑動軸承22能夠在所述圓柱直線導軌21上運行；所述墊板23通過螺栓固定在所述大滑動軸承22上，所述平移導軌架30與所述墊板23通過螺栓固連，所述小滑動軸承25套裝在所述平移導軌架30上，所述小滑動軸承25能夠在所述平移導軌架30上運行，所述下平板24通過螺栓固定在所述小滑動軸承25上，所述圓柱直線導軌21通過螺栓與位于左右兩側的所述水平方向的上支撐架20A固連。

所述手輪29固接在所述絲杠27上，所述絲杠27分別通過螺紋連接旋入所述上平板28的中心螺紋孔及所述下平板24的中心螺紋孔，所述上平板28的中心螺紋孔與所述下平板24的中心螺紋孔同心布置，所述L型支撐26通過螺栓固定在所述下平板24上，所述上平板28通過所述L型支撐26固定；所述激光頭37設置在所述絲杠27前端。

所述視覺系統36包括工業相機9、相機支架31及相機支撐架18；所述工業相機9通過螺栓安裝在所述相機支架31上，所述相機支架31通過螺栓安裝在所述相機支撐架18上，所述相機支撐架18通過螺栓固定在位于前端的所述水平方向的上支撐架20A上。

所述下柜體32包括支撐座1、電木板2、下支撐架3、有機玻璃4、平板6及把手7；所述支撐座1通過螺紋連接在所述電木板2上，所述電木板2通過螺栓固定于所述下支撐架3下方，所述把手7通過螺栓固定于所述有機玻璃4上，所述有機玻璃4通過螺栓固定在所述下支撐架3上，所述平板6通過螺釘固定在所述下支撐架3的上方。

所述水平電缸8與所述平板6左右側面垂直，所述豎直電缸33與所述平板6前后側面垂直，第一驅動裝置10通過螺栓固定在豎直電缸33前側，第二驅動裝置11通過螺栓固定在所述水平電缸8左側，所述第一驅動裝置10與所述第二驅動裝置11垂直布置。

對于任意形狀的板件，本發明可通過視覺系統完成對工件信息采集，如內外輪廓線，虛擬包絡矩形，正多邊形，虛擬包絡圓等，同時根據信息的采集，給出相應處理方法，如類圓形以及類矩形甚至是類正三角形等，均可以給出相應最好的處理方法。后通過第一和第二驅動結構驅動十字電缸上方的轉動機構的平面移動，從而實現工件平面任意位置的移動，利用第三驅動裝置來實現對工件放置盤的驅動，且工件固定在工件放置盤上，從而實現工件的轉動，從而實現工件平面任意位置的移動以及轉動。本裝置無論是從智能化程度以及工作效率來看，都達到了較高的水平、能完全實現所需功能且造價不高。

本發明裝置用于熔覆處理時，對于任意形狀大小的工件，視覺系統總能找到一個虛擬的包絡矩形或是包絡圓甚至其他的包絡正三角形等，同時視覺系統還能找到其相應的內外輪廓線，在熔覆處理時激光頭每次掃過的路徑中，所能處理的寬度是固定的，若想完成整個平面的處理，激光頭所需走動的路徑乘以激光頭所能處理寬度應大于或等于所需處理的工件面積，在視覺系統完成圖像獲取時，總有一個相應的虛擬矩形和虛擬圓形框包裹整個工件，在形成虛擬矩形虛擬圓時，如矩形可以得到他的長和寬，當虛擬矩形的長和寬的比值超過1.5時，應選用虛擬矩形所對應的處理方法，對于虛擬圓，對比工件所需處理的面積與虛擬圓的面積的比值，同時比較虛擬圓和虛擬矩形面積大小，同時也求出工件所需處理的面積與虛擬矩形面積的比值，通過三組數據根據相應的情況，給出圓形或矩形的處理方法。其中圓形的處理方法是：下方的自動運行機構將工件自動運送到虛擬圓的圓心處，即激光頭對準虛擬圓的圓心，根據視覺系統所獲取的信息，若工件此處為孔，則激光頭不工作，十字電缸順著X或Y方向運行一段激光頭所能處理寬度的距離，如此往復直至最后一層外圈，同時在確定圈數由虛擬圓半徑和激光頭所能處理的寬度決定，一般計算是虛擬圓半徑除以激光頭所能處理工件的寬度，所述數值若不為整數，應圓整為下一個整數；其中矩形的處理方法是，轉動機構將工件轉動到虛擬矩形的長邊與選定用戶工作面平行，然后十字電缸通過第一驅動裝置和第二驅動裝置將工件運送到激光頭所對準的虛擬矩形直角處，然后所述十字電缸和激光頭配合動作，根據視覺系統所獲取的信息和給出的指令，每次遇到孔的位置時激光頭不動作，再根據所獲取的尺寸信息，求出十字電缸橫豎電缸各需走多少道，即實現往復運動的電缸不影響運行道數，對于每次寸動一個激光處理的寬度的大小電缸，根據虛擬矩形的尺寸的寬除以一次激光處理的寬度數值，所得到的結果若不為整數，則圓整到下一個整數。如此往復即可實現工件的熔覆處理。

同樣本發明裝置還可用于板件焊接。將激光頭換為焊接頭并固定，視覺系統獲取圖像信息，根據得到的內外輪廓線，或對待焊接位置做出標記，后視覺系統發出指令，自動運行待焊接處的起始位置，因為電缸可實現X、Y方向運行，因此對于平面的任意位置，均可以達到，因此所述十字電缸可以實現軌跡的運行。本發明裝置還可用于平面涂膠，其使用方法類似于板件焊接。

以上示意性地對本發明及其實施方式進行了描述，該描述沒有限制性，附圖中所示的也只是本發明的實施方式之一，實際的結構并不局限于此。所以，如果本領域的普通技術人員受其啟示，在不脫離本發明創造宗旨的情況下，不經創造性的設計出與該技術方案相似的結構方式及實施實例，均應屬于本發明的保護范圍。