一种机器人内固定导光方法与装置与流程

本发明涉及光学机械技术领域，具体为一种机器人内固定导光方法与装置。

背景技术：

在激光冲击强化过程中，涂水可以限制轰炸波向外传播，增强零件表面冲击波压力，使冲击过程中产生的残余应力分布均匀，提高激光冲击强化效果，涂水是激光冲击强化的一个非常重要的工序，对于简单零件可以采用固定位置的涂水装置，但不适合复杂结构涂水，容易产生干涉，由于复杂结构涂水通常采用专用机器人涂水，其位置随零件结构而发生变化，并必须与激光冲击强化机器人联动，不仅增加了编程控制的复杂性，而且整体结构复杂，设备购置成本高，不易操作，为此我们提出一种机器人内固定导光方法与装置用于解决上述问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种机器人内固定导光方法与装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种机器人内固定导光装置，包括内导光机器人系统、涂水系统以及智能检测控制系统，所述内导光机器人系统与涂水系统一体化设置，所述内导光机器人系统包括机器人手臂和激光冲击头，所述机器人手臂设置在内导光机器人系统主体上，所述机器人手臂末端安装激光冲击头，所述涂水系统包括涂水软管、支架、硬波纹管和可控涂水喷嘴，所述涂水软管沿着机器人手臂外侧固定，所述激光冲击头外侧设有支架，所述支架上安装硬波纹管，所述硬波纹管一端固定连接涂水软管，所述硬波纹管另一端安装有可控涂水喷嘴。

优选的一种实施案例，所述机器人手臂内部为中空结构，且机器人手臂的腕关节处内壁转动安装全反射平面镜，所述机器人手臂内腔中心传输有激光束，所述激光束经全反射平面镜反射传输至激光冲击头。

优选的一种实施案例，所述支架为可调节支架，智能检测控制系统可以根据激光冲击强化的需要控制支架的位置和可控涂水喷嘴来协同控制涂水方向、水流角度与流量。

一种机器人内固定导光装置的使用方法，其使用步骤如下：

步骤一：将待冲击工件固定在工作面上，开启电源开关，内导光机器人系统内的激光发生器发出高功率大能量的激光束，激光束在机器人手臂内部传输，照射到机器人腕关节处放置的全反射平面镜上，各个关节处的反射镜相互协作，始终保持激光束的传输位置处于机器人手臂中心，最终通过激光冲击头照射到工作固定面上的待冲击工件表面进行加工；

步骤二：在步骤一进行的同时，涂水系统根据冲击零件的需要，控制涂水软管输送水流，智能检测控制系统根据激光冲击强化的需要控制支架的位置和可控涂水喷嘴来协同控制涂水方向、水流角度与流量，将适量的水流精确喷射到冲击部位，形成平滑的水约束层，限制轰炸波向外传播，增强零件表面冲击波压力，使冲击过程中产生的残余应力分布均匀，充分利用激光能量，提高激光冲击强化效果。

优选的一种实施案例，所述机器人为空心机器人，所述激光束波长为1.064um或1.053um。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过全反射平面镜反射激光束，使得激光束沿机器人手臂中心传输，最终激光冲击头待冲击工件表面进行加工，便于机器人手臂移动，增加加工范围；涂水软管能够跟随机器人手臂运动同时向硬波纹管输送水流，智能检测控制系统根据激光冲击强化的需要控制支架的位置和可控涂水喷嘴来协同控制涂水方向、水流角度与流量，将适量的水流精确喷射到冲击部位，形成平滑的水约束层，限制轰炸波向外传播，增强零件表面冲击波压力，使冲击过程中产生的残余应力分布均匀，充分利用激光能量，提高激光冲击强化效果；涂水与激光束传输一体化设置在机器人内固定导光装置上，布局灵活，系统简化，减少了设备的购置成本，提高加工效率及范围。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明中机器人手臂内关节处光路结构示意图。

图中：1智能检测控制系统、2内导光机器人系统、21机器人手臂、22激光冲击头、3涂水系统、31涂水软管、32支架、33硬波纹管、34可控涂水喷嘴、4全反射平面镜、5激光束。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种机器人内固定导光装置，包括内导光机器人系统2、涂水系统3以及智能检测控制系统1，内导光机器人系统2与涂水系统3一体化设置，内导光机器人系统2包括机器人手臂21和激光冲击头22，机器人手臂21设置在内导光机器人系统2主体上，机器人手臂21末端安装激光冲击头22，涂水系统3包括涂水软管31、支架32、硬波纹管33和可控涂水喷嘴34，涂水软管31沿着机器人手臂21外侧固定，激光冲击头22外侧设有支架32，支架32上安装硬波纹管33，硬波纹管33一端固定连接涂水软管31，硬波纹管33另一端安装有可控涂水喷嘴34。

请参阅图2，机器人手臂21内部为中空结构，且机器人手臂21的腕关节处内壁转动安装全反射平面镜4，机器人手臂21内腔中心传输有激光束5，激光束5经全反射平面镜4反射传输至激光冲击头22。

请参阅图1，支架32为可调节支架，智能检测控制系统1可以根据激光冲击强化的需要控制支架32的位置和可控涂水喷嘴34来协同控制涂水方向、水流角度与流量。

一种机器人内固定导光装置得使用方法，其使用步骤如下：

步骤一：将待冲击工件固定在工作面上，开启电源开关，内导光机器人系统内的激光发生器发出高功率大能量的激光束，激光束在机器人手臂内部传输，照射到机器人腕关节处放置的全反射平面镜上，各个关节处的反射镜相互协作，始终保持激光束的传输位置处于机器人手臂中心，最终通过激光冲击头照射到工作固定面上的待冲击工件表面进行加工；

步骤二：在步骤一进行的同时，涂水系统根据冲击零件的需要，控制涂水软管输送水流，智能检测控制系统根据激光冲击强化的需要控制支架的位置和可控涂水喷嘴来协同控制涂水方向、水流角度与流量，将适量的水流精确喷射到冲击部位，形成平滑的水约束层，限制轰炸波向外传播，增强零件表面冲击波压力，使冲击过程中产生的残余应力分布均匀，充分利用激光能量，提高激光冲击强化效果。

机器人为空心机器人，激光束波长为1.064um。

实施例二

请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种机器人内固定导光装置，包括内导光机器人系统2、涂水系统3以及智能检测控制系统1，内导光机器人系统2与涂水系统3一体化设置，内导光机器人系统2包括机器人手臂21和激光冲击头22，机器人手臂21设置在内导光机器人系统2主体上，机器人手臂21末端安装激光冲击头22，涂水系统3包括涂水软管31、支架32、硬波纹管33和可控涂水喷嘴34，涂水软管31沿着机器人手臂21外侧固定，激光冲击头22外侧设有支架32，支架32上安装硬波纹管33，硬波纹管33一端固定连接涂水软管31，硬波纹管33另一端安装有可控涂水喷嘴34。

请参阅图2，机器人手臂21内部为中空结构，且机器人手臂21的腕关节处内壁转动安装全反射平面镜4，机器人手臂21内腔中心传输有激光束5，激光束5经全反射平面镜4反射传输至激光冲击头22。

请参阅图1，支架32为可调节支架，智能检测控制系统1可以根据激光冲击强化的需要控制支架32的位置和可控涂水喷嘴34来协同控制涂水方向、水流角度与流量。

一种机器人内固定导光装置的使用方法，其使用步骤如下：

步骤一：将待冲击工件固定在工作面上，开启电源开关，内导光机器人系统内的激光发生器发出高功率大能量的激光束，激光束在机器人手臂内部传输，照射到机器人腕关节处放置的全反射平面镜上，各个关节处的反射镜相互协作，始终保持激光束的传输位置处于机器人手臂中心，最终通过激光冲击头照射到工作固定面上的待冲击工件表面进行加工；

步骤二：在步骤一进行的同时，涂水系统根据冲击零件的需要，控制涂水软管输送水流，智能检测控制系统根据激光冲击强化的需要控制支架的位置和可控涂水喷嘴来协同控制涂水方向、水流角度与流量，将适量的水流精确喷射到冲击部位，形成平滑的水约束层，限制轰炸波向外传播，增强零件表面冲击波压力，使冲击过程中产生的残余应力分布均匀，充分利用激光能量，提高激光冲击强化效果。

机器人为空心机器人，激光束波长为1.053um。

工作原理：本发明将通过在机器人手臂21外部设置涂水系统3，在工作时，机器人手臂21内的激光束5通过全反射平面镜4反射沿机器人手臂21中心传输，并通过激光冲击头22待冲击工件表面进行加工，同时，涂水软管31输送水流，智能检测控制系统1根据激光冲击强化的需要控制支架32的位置和可控涂水喷嘴34来协同控制涂水方向、水流角度与流量，将适量的水流精确喷射到冲击部位，形成平滑的水约束层，限制轰炸波向外传播，增强零件表面冲击波压力，使冲击过程中产生的残余应力分布均匀，充分利用激光能量，提高激光冲击强化效果，将涂水与激光束传输一体化设置在机器人内固定导光装置上，布局灵活，系统简化，减少了设备的购置成本，提高加工效率及范围。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。