一种应用于激光熔覆再制造的智能化表面测量装置的制作方法

1.本发明属于激光测量技术领域，具体涉及一种应用于激光熔覆再制造的智能化表面测量装置。


背景技术：

2.激光熔覆也称激光包覆或激光熔敷，该技术主要通过预置送粉、同步送粉的填料方式在再制造零部件基体表面放置各种功能材料，经高能量密度的激光束辐照，使合金粉末和基体表面一薄层同时熔化并快速凝固，形成稀释率极低且与基体表面呈冶金结合的激光熔覆层，从而赋予零部件基体以预期的耐磨、耐蚀、耐高温、抗氧化性能以及电器特性等。目前在激光成形过程中，基体表面涂层可能会出现塌陷或凸起现象，导致金属基体表面粗糙度不一，从而会对机械产品的使用寿命和可靠性产生重要影响。
3.现有技术中主要采用激光散射法来测量基体粗糙度，这种方法普遍适用于平面测量，在测量曲面基体时，所产生的误差较大，采用该方法来测量车间滚轴上熔覆层时，由于激光发射器和光电接受器的结构相对固定，只在单一的角度进行测量，导致测量结构容易产生误差；在测量时需要保持激光照射点处于基体中心位置，而现有的装置在人工调节时激光照射角度时，不仅操作复杂繁琐，需要反复校正，而且容易存在偏差，对称测量结构产生影响，因此针对现有不足，有必要加以改进。


技术实现要素：

4.本发明针对上述问题，公开了一种应用于激光熔覆再制造的智能化表面测量装置，解决了现有技术中测量结构固定，人工调节角度存在误差的问题。
5.具体的技术方案如下：
6.一种应用于激光熔覆再制造的智能化表面测量装置，包括机架、横向调节装置、纵向调节装置、角度调节装置和激光测量装置；所述机架顶部通过横向调节装置活动设有固定座，使得固定座在横向调节装置作用下进行前后位移，所述固定座一端设有升降槽，所述升降槽中通过纵向调节装置活动设有基座板，所述基座板为水平设置并向机架前端延伸，基座板上设置所述角度调节装置；
7.角度调节装置包括螺纹套、伺服电机、调节丝杆、安装座、活动座、调节板，所述螺套套纵向贯穿设置于基座板中心，所述螺纹套中螺纹连接设置所述调节丝杆，所述丝杆为纵向设置，丝杆顶端与伺服电机的输出端相连接，所述伺服电机设置于安装座中，所述安装座底部纵向设有导向杆，所述导向杆下端贯穿所述基座板，所述丝杆底端转动设置有转动座，所述转动座固定设置于活动座顶部，所述活动座底部开设有活动槽，所述活动槽中活动设置两个调节板，两个所述调节板之间呈v型结构并对称设置于丝杆两侧，且两个调节板的底端之间铰接相连，两个调节板的相邻一侧表面均滑动设置连接座，所述连接座沿调节板的长度方向滑动，每个连接座分别铰接设置于一个铰接座上，两个所述铰接座分别设置于基座板底部两侧，两个调节板的相远离侧表面设置所述激光测量装置；
8.激光测量装置包括一个激光发射器和三个光电接收器，所述激光发射器固定设置于其中一个调节板上，且激光发射器的发射端位于下端并沿调节板方向发射激光至基体表面，另一个调节板上设置有安装架，所述安装架上设置有三个所述光电接收器，三个光电接收器沿垂直于该调节板的方向排列设置，三个光电接收器分别为第一光电接收器、第二光电接收器和标准光电接收器，所述标准光电接收器位于第一光电接收器和第二光电接收器之间，三个光电接收器的接收端分别设置有一个光学透镜组，使得三个光电接收器分别通过光学透镜组接收基体上反射的激光；
9.所述活动座底端还设置有辅助校准装置，辅助校准装置包括固定板、活动杆、弹簧、定位板、反射镜，所述固定板数量为两个并分别水平设置于活动座的两端侧壁上，每个固定板的两端均纵向贯穿设有活动杆，所述活动杆顶端均设有限位块，活动杆下端均套设所述弹簧，四个活动杆的底端分别与定位板上表面四周垂直连接，所述定位板位于活动座的正下方，定位板的中心开设有用于激光照射的透射口，所述定位板上表面位于透射口的两侧分别设置所述反射镜，两个反射镜用于将偏离基体中心的激光反射至第一光电接收器和第二光电接收器的接收端；
10.所述机架一侧还设置有控制装置，所述控制装置包括显示屏、plc控制器、蓄电池，所述plc控制器分别与显示屏、蓄电池、纵向调节装置、伺服电机、第一光电接收器、第二光电接收器和标准光电接收器电连接。
11.进一步的，所述横向调节装置包括直线滑动平台、第一丝杆和旋转手柄，机架顶部水平设有直线滑动平台，所述直线滑动平台上滑动设有固定座，且直线滑动平台上水平转动设置所述第一丝杆，第一丝杆与固定座底部螺纹连接，第一丝杆前端设置所述旋转手柄，通过旋转手柄使得第一丝杆旋转并带动固定座在直线滑动平台上的位移。
12.进一步的，所述纵向调节装置包括第二丝杆、滑轨、升降套、驱动电机，所述滑轨纵向设置于升降槽一端侧壁上，所述第二丝杆纵向设置于升降槽中，第二丝杆上螺纹连接有升降套，所述升降套一侧与基座板一侧固定连接，升降套另一侧滑动设置于导轨上，所述第二丝杆下端转动设置于升降槽底端，第二丝杆上端贯穿升降槽顶端并通过传动带配合传动轮与驱动电机的输出轴传动连接，所述驱动电机设置于固定座远离升降槽的一端，且驱动电机与plc 控制器电连接。
13.进一步的，所述活动槽底端两侧之间设置有安装板，所述安装板底部设有测距传感器，测距传感器位于透射口的正上方，且测距传感器与plc控制器电连接，测距传感器用于测量与基体表面之间的间距并将信号发送至plc控制器，从而将距离数值显示在显示屏上。
14.进一步的，两个所述调节板的相邻一侧沿其长度方向上均开设有滑槽，且连接座底部设有与所述滑槽相适配的滑块，通过滑块与滑槽配合实现连接座与调节板之间的滑动连接。
15.进一步的，两个所述调节板的宽度相等，其中一个调节板的底端开设铰接槽，另一个调节槽的底端开设有铰接头，所述铰接头嵌入到铰接槽中并通过活动销水平贯穿，且活动销两端分别水平贯穿铰接槽并设置于活动槽两侧中心。
16.进一步的，所述导向杆的数量为四个并分别设置于安装座底部四周。
17.进一步的，所述机架底部四周设有万向轮。
18.本发明的有益效果体现在：
19.(1)本发明采用两个调节板配合活动座和丝杆，使得调节板之间夹角可进行调节，从而可对激光发射和接收的角度进行调节，从而能够在不同角度对基体表面进行多次测量，适用于曲面基体的测量，提高了粗糙度测量的准确性。
20.(2)当两个调节板之间角度变化后，使激光发射器的照射角度随之变化，从而不再照射到基体表面中心，通过辅助校准装置中的反射镜将激光完全反射至第一光电传感器或第二光电传感器，从而在plc控制器的控制下使得驱动电机带动基座板上升或下降，保证激光照射到基体中心位置，实现自动调节，减少了人工调节产生的误差，保证了测量精度。
21.(3)本发明中通过在活动座底部设置测距传感器，从而能够实时测量与基体表面之间的间距并显示在显示屏上，通过旋转手柄，从而调节固定座的位置，使得活动座水平位移并与曲面基体之间间距达到最小或最大，从而保证激光发射器能够将激光发射在基体中心位置，保证了粗糙度测量的准确性。
附图说明
22.图1为本发明的结构示意图。
23.图2为图1中a处放大示意图。
24.图3为本发明中辅助校准装置的结构示意图。
25.图4为本发明中连接座与调节板之间的连接结构示意图。
26.图5为本发明的工作原理图。
27.机架1、万向轮11、固定座12、升降槽13、控制装置14、显示屏141、plc控制器142、蓄电池143；
28.横向调节装置2、直线滑动平台21、第一丝杆22、旋转手柄23；
29.纵向调节装置3、第二丝杆31、滑轨32、升降套33、驱动电机34、传动带341、传动轮 342；
30.角度调节装置4、基座板41、铰接座411、螺纹套42、调节丝杆43、安装座44、导向杆 441、活动座45、转动座451、活动槽452、安装板453、测距传感器454、调节板46、滑槽 461、连接座462、滑块463、安装架464、伺服电机47；
31.辅助校准装置5、固定板51、活动杆52、限位块521、弹簧53、定位板54、透射口541、反射镜55；
32.激光发射器6、第一光电接收器7、第二光电接收器8、标准光电接收器9、光学透镜组 10。
具体实施方式
33.为使本发明的技术方案更加清晰明确，下面结合附图对本发明进行进一步描述，任何对本发明技术方案的技术特征进行等价替换和常规推理得出的方案均落入本发明保护范围。本发明中所提及的固定连接，固定设置均为机械领域中的通用连接方式，焊接、螺栓螺母连接以及螺钉连接均可。
34.在本发明创造的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或
位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
35.如图1-5所示，一种应用于激光熔覆再制造的智能化表面测量装置，包括机架1、横向调节装置2、纵向调节装置3、角度调节装置4和激光测量装置；所述机架1顶部通过横向调节装置2活动设有固定座12，使得固定座12在横向调节装置2作用下进行前后位移，所述固定座12一端设有升降槽13，所述升降槽13中通过纵向调节装置3活动设有基座板41，所述基座板41为水平设置并向机架1前端延伸，基座板41上设置所述角度调节装置4；
36.角度调节装置4包括螺纹套42、伺服电机47、调节丝杆43、安装座44、活动座45、调节板46，所述螺套套纵向贯穿设置于基座板41中心，所述螺纹套42中螺纹连接设置所述调节丝杆43，所述丝杆为纵向设置，丝杆顶端与伺服电机47的输出端相连接，所述伺服电机 47设置于安装座44中，所述安装座44底部纵向设有导向杆441，所述导向杆441下端贯穿所述基座板41，所述丝杆底端转动设置有转动座451，所述转动座451固定设置于活动座45 顶部，所述活动座45底部开设有活动槽452，所述活动槽452中活动设置两个调节板46，两个所述调节板46之间呈v型结构并对称设置于丝杆两侧，且两个调节板46的底端之间铰接相连，两个调节板46的相邻一侧表面均滑动设置连接座462，所述连接座462沿调节板46 的长度方向滑动，每个连接座462分别铰接设置于一个铰接座411上，两个所述铰接座411 分别设置于基座板41底部两侧，两个调节板46的相远离侧表面设置所述激光测量装置；
37.激光测量装置包括一个激光发射器6和三个光电接收器，所述激光发射器6固定设置于其中一个调节板46上，且激光发射器6的发射端位于下端并沿调节板46方向发射激光至基体表面，另一个调节板46上设置有安装架464，所述安装架464上设置有三个所述光电接收器，三个光电接收器沿垂直于该调节板46的方向排列设置，三个光电接收器分别为第一光电接收器7、第二光电接收器8和标准光电接收器9，所述标准光电接收器9位于第一光电接收器7和第二光电接收器8之间，三个光电接收器的接收端分别设置有一个光学透镜组10，使得三个光电接收器分别通过光学透镜组10接收基体上反射的激光；
38.所述活动座45底端还设置有辅助校准装置5，辅助校准装置5包括固定板51、活动杆 52、弹簧53、定位板54、反射镜55，所述固定板51数量为两个并分别水平设置于活动座45 的两端侧壁上，每个固定板51的两端均纵向贯穿设有活动杆52，所述活动杆52顶端均设有限位块521，活动杆52下端均套设所述弹簧53，四个活动杆52的底端分别与定位板54上表面四周垂直连接，同时弹簧53对定位板54进行支撑，所述定位板54位于活动座45的正下方，定位板54的中心开设有用于激光照射的透射口541，所述定位板54上表面位于透射口 541的两侧分别设置所述反射镜55，两个反射镜55用于将偏离基体中心的激光反射至第一光电接收器7和第二光电接收器8的接收端；
39.所述机架1一侧还设置有控制装置14，所述控制装置14包括显示屏141、plc控制器 142、蓄电池143，所述plc控制器142分别与显示屏141、蓄电池143、纵向调节装置3、伺服电机47、第一光电接收器7、第二光电接收器8和标准光电接收器9电连接。
40.进一步的，所述横向调节装置2包括直线滑动平台21、第一丝杆22和旋转手柄23，机架1顶部水平设有直线滑动平台21，所述直线滑动平台21上滑动设有固定座12，且直线滑动平台21上水平转动设置所述第一丝杆22，第一丝杆22与固定座12底部螺纹连接，第一丝杆22前端设置所述旋转手柄23，通过旋转手柄23使得第一丝杆22旋转并带动固定座12 在
55上，从而使得使激光直接反射到第一光电接收器7或第二光电接收器8的接收端并将信号发送至plc控制器142，plc控制器142根据信号来源，从而控制驱动电机34进行正转或反转，实现调节基座板41的高度位置，使得激光能够照射在基体中心位置，实现自动调节。
50.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。