一种舰载固态增材制造设备抗干扰装置及方法

本发明涉及增材制造领域，特别涉及一种舰载固态增材制造设备抗干扰装置及方法。

背景技术：

1、在远海执行任务时，舰船设备零部件发生故障只能依靠换件维修的方式,必然影响维护的效率。传统的维修方式不能完全满足舰船远航过程中装备的现场维修或再制造。所以，为了完善海上现场修复能力，满足舰船远航维修需求，在舰船上配备按需制造的替换件或实现零部件的现场修复的先进维修设备是非常必要的。

2、固态增材制造是近年来发展起来的一项新型增材制造，不需要严苛保护气环境就可实现大型结构件的高质量制造。通过搅拌头与材料间摩擦产热，使材料达到半固态，进而实现增材成形。与熔融增材制造相比，基于搅拌摩擦的固态增材制造过程中不发生金属材料的熔凝，避免了热裂纹、孔隙率、残余应力等问题，增材区的力学性能好。其无液态金属熔凝过程的成形特征为大型合金薄壁件的高性能快速制造提供了新的途径。

3、由于舰船的运行环境比较复杂，海浪、气候、冲击、振动对舰载固态增材制造设备提出了很高的要求，因此在复杂的海洋环境下如何兼顾舰载固态增材制造精度与效率，提高固态增材制造设备的抗干扰能力具有非常重要的价值。

技术实现思路

1、本发明目的在于提供一种舰载固态增材制造设备抗干扰装置及方法，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。

2、为解决上述技术问题所采用的技术方案：

3、首先本发明提供一种舰载固态增材制造设备抗干扰装置，其包括：外壳；隔振加工台，位于所述外壳内，所述隔振加工台包括顶板、设于顶板底面与外壳底部之间的若干被动隔振元件和若干主动隔振元件、设于顶板侧面与外壳内侧壁之间的若干主动作动器、设于顶板顶面上的夹持组件；机器人，位于隔振加工台旁侧的所述外壳内，所述机器人的执行端安装有增材加工组件；激光视觉系统，包括安装于机器人执行端上的ccd相机和激光跟踪器。

4、本舰载固态增材制造设备抗干扰装置的有益效果是：将机器人和隔振加工台和外壳一起安装在方舱箱中，以形成移动修复装备并用于海上环境进行现场维修，延长部件的使用寿命，并且针对隔振加工台，通过若干被动隔振元件来实现顶板的被动隔振，以及通过若干主动隔振元件和若干主动作动器主动控制顶板的六自由度运动，当舰船产生横摇运动时，主动隔振元件和主动作动器将产生方向相反的作动力，为顶板提供所需的隔振环境，混合隔振综合了主被动隔振的优点，能够有效隔离地面振动，以及在使用时，加工基板通过夹持组件安装于顶板，在机器人的带动下，通过激光跟踪器和ccd相机对增材区进行扫描跟踪，以驱动增材加工组件加工的移动轨迹，提高增材加工的精度，本发明通过隔振加工台和激光视觉系统设能够补偿舰载固态增材设备的扰动，保证固态增材设备在所处极端复杂工况下能够稳定而可靠地正常工作。

5、作为上述技术方案的进一步改进，所述被动隔振元件包括竖直设置的弹簧，所述弹簧的上端和下端分别与顶板、外壳连接。本方案通过弹簧的弹性复位特性来实现被动隔振。

6、作为上述技术方案的进一步改进，在所述弹簧上端和下端均设有橡胶隔振垫。通过橡胶隔振垫抑制弹簧内部的振动传递。

7、作为上述技术方案的进一步改进，所述主动隔振元件包括竖直设置的液压作动器，所述液压作动器上端和下端分别与顶板、外壳连接。

8、作为上述技术方案的进一步改进，所述机器人位于顶板其中一侧，而若干主动作动器设于顶板其他侧。

9、作为上述技术方案的进一步改进，所述主动作动器横向延伸，所述主动作动器两端分别通过球形铰链与顶板的侧面、外壳的内侧面连接。

10、作为上述技术方案的进一步改进，所述夹持组件包括均布于顶板顶面四周的多个快速夹钳。

11、作为上述技术方案的进一步改进，所述增材加工组件包括高速电机、安装于高速电机主轴上的力学传感器和搅拌头。

12、作为上述技术方案的进一步改进，还包括传感组件，传感组件包括角振动测量传感器和多个线加速度传感器，所述角振动测量传感器设于顶板下，多个线加速度传感器均布在顶板的底面。

13、此外，本发明还提供一种舰载固态增材制造设备抗干扰方法，其采用上述的舰载固态增材制造设备抗干扰装置，具体步骤如下：

14、将增材基板通过夹持组件装夹在顶板上；

15、利用激光跟踪器对增材区表面进行照射，形成激光条纹，然后利用ccd相机对激光条纹进行采集，把增材区图像转化为电荷信号，对采集到的图像进行存储、检测，传输到工业计算机中，观察图像与平稳状态下的偏移量，判断固态增材设备的稳定精度；

16、通过图像处理获得驱动指令，给机器人提供增材区的准确位置信息，完成对目标的跟踪、锁定；

17、使用角振动测量传感器、加速度传感器实时检测在海上振动环境下顶板的姿态信息，将采集到的偏转角信息传递至主控制器，主控制器驱使主动隔振元件和主动作动器做出反馈动作，补偿船体运动对顶板的影响。

18、本发明的有益效果是：利用传感组件和激光视觉系统的输出信息对主动隔振元件和主动作动器进行复合控制，补偿船体运动对顶板的影响，使顶板不随船舶摆动，保持稳定状态。

技术特征：

1.一种舰载固态增材制造设备抗干扰装置，其特征在于：其包括：外壳；

2.根据权利要求1所述的一种舰载固态增材制造设备抗干扰装置，其特征在于：

3.根据权利要求2所述的一种舰载固态增材制造设备抗干扰装置，其特征在于：

4.根据权利要求1所述的一种舰载固态增材制造设备抗干扰装置，其特征在于：

5.根据权利要求1所述的一种舰载固态增材制造设备抗干扰装置，其特征在于：

6.根据权利要求5所述的一种舰载固态增材制造设备抗干扰装置，其特征在于：

7.根据权利要求1所述的一种舰载固态增材制造设备抗干扰装置，其特征在于：

8.根据权利要求1所述的一种舰载固态增材制造设备抗干扰装置，其特征在于：

9.根据权利要求1至8任意一项所述的一种舰载固态增材制造设备抗干扰装置，其特征在于：

10.一种舰载固态增材制造设备抗干扰方法，其特征在于：其采用如权利要求9所述的舰载固态增材制造设备抗干扰装置，具体步骤如下：

技术总结
本发明涉及增材制造领域，特别涉及一种舰载固态增材制造设备抗干扰装置及方法，包括外壳、隔振加工台、机器人和激光视觉系统，隔振加工台包括顶板、设于顶板底面与外壳底部之间的若干被动隔振元件和若干主动隔振元件、设于顶板侧面与外壳内侧壁之间的若干主动作动器、设于顶板上的夹持组件；机器人位于隔振加工台旁侧的外壳内，机器人的执行端安装有增材加工组件；激光视觉系统包括安装于机器人执行端上的CCD相机和激光跟踪器。通过隔振加工台和激光视觉系统设能够补偿舰载固态增材设备的扰动，保证固态增材设备在所处极端复杂工况下能够稳定而可靠地正常工作。

技术研发人员：来佑彬,张艺川,岳雯雯
受保护的技术使用者：汕头大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16