机器人夹持金属板材的激光喷丸成形精度动态自适应控制装置的制作方法

文档序号:11793583阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种基于机器人手臂运动的金属板料激光喷丸成形精度动态自适应控制装置,其组成主要有激光器1、导光与外光路调节系统2、冲击激光头3、工装夹具运动系统4、约束层喷射系统5、动态光学监测系统6及中央集成控制系统7组成;由激光器1发出的激光束通过导光与外光路调节系统2传输到激光冲击头内3,激光束经过调整传输到装夹在工装夹具运动系统4的金属板料18表面,金属板料18喷丸表面覆盖着约束层喷射系统5制造的约束层,能量吸收层22吸收激光诱导产生冲击波作用在板料表面,并使金属板料18产生快速的塑性成形或残余应力释放小曲率成形。

2.如权利要求1所述的控制装置,其特征在于,金属板料18正面涂有厚度均匀的能量吸收层22,背面喷涂用于实现动态光学监测系统6监测的显影剂,显影剂形成密布细小的显影微点23分布于在金属板料的18背面表面,金属板料18产生变形时,由于显影微点23的相对位置和应力应变状态会时刻发生变化,此变化直接反应了金属板料18表面的应力应变的动态变化过程,同时显影剂显影微点23构成的显影轮廓也直接反映了金属板料18的变形过程和变形量的大小。

3.如权利要求1或2所述的控制装置,其特征在于,动态光学监测系统6是由两台高速摄像系统20和两只强光探灯21构成,进行监测和数据采集时,高亮探灯21发射的光照射在金属板料18背面,金属板料18背面显影微点23受到强光照射发生漫反射,其中一部分反射光被高速摄像系统20捕捉,在成形过程中,形成动态应力应变和动态变形过程信息,动态光学监测系统6将此信息反馈到中央集成控制系统7,通过调整相关参数,实现动态监测和板料喷丸成形的精度动态自适应控制。

4.如权利要求2或3所述的控制装置,其特征在于,根据动态光学监测系统6的监测和反馈,通过改变激光脉宽、能量、光束直径、重复频率来调整冲击压力的大小,通过控制冲击位置和各点冲击力的大小,可实现金属板料18的精确成形。

5.如权利要求1所述的的控制装置,其特征在于,工装夹具运动系统4由机械人手臂、夹具座19组成,夹具座19可根据成形金属板料18的尺寸大小、成形方式更换不同的夹具;工装夹具运动系统4与约束层喷射系统5相互配合,满足不同位置的喷丸需要。

6.如权利要求5所述的控制装置,其特征在于,夹具夹持方式可分为单侧夹持,双侧夹持,四周夹持。

7.如权利要求1所述的控制装置,其特征在于,激光喷丸成形精度动态自适应控制装置的激光冲击头3内设有可旋转反射镜组15、三棱镜16和聚焦透镜17;通过调整激光冲击头3内光学元件,可实现对光斑尺寸和焦距的调整。

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