【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于桥梁支座加工，更具体地，涉及一种桥梁支座不锈钢板智能激光熔覆系统及方法。
技术介绍
1、桥梁支座不锈钢板一般分为平面不锈钢板和球面不锈钢板，厚度约为1.5～3mm，通常与高分子耐磨材料组成桥梁支座滑动或转动副，其与基体的贴合程度直接影响桥梁支座摩擦副的性能，进而影响支座减隔震功能及结构安全。目前桥梁支座用不锈钢板一般通过氩弧焊等焊接方式包覆在钢材基体上，技术要求不锈钢板与钢材基体密贴无空鼓，以保证桥梁支座滑动过程中的稳定性。但是现有的焊接工艺仅能实现不锈钢外侧周边满焊，无法有效保证内侧及中心整个接触面与钢材基体密贴，容易出现空鼓等质量缺陷。尤其是大尺寸的不锈钢板，仅能保证周边焊接贴合，中心区域有出现空鼓的风险，而桥梁支座的滑动主要集中在中心区域，进而对支座摩擦副的功能有一定影响，容易出现质量隐患。
2、随着激光熔覆技术的发展，桥梁支座开始采用激光熔覆技术，在钢件基体表面熔覆不锈钢层。如公开号为cn202211583532.3的专利文献，本专利技术提供一种激光熔覆不锈钢支座板及其制作工艺，本专利技术支座板表面采用激光熔覆技术，通过送粉激光熔覆方法将不锈钢粉末熔覆到支座板熔覆区基体表面，避免不锈钢板压覆在低碳钢或铸钢表面后结构为“非一体部件”，易起鼓的问题；避免采取焊接方式，焊缝处焊接材料会产生化学和电化学腐蚀，脱焊的情况；不易脱空，表面轮廓度得以保证，解决对于凹凸曲面不锈钢覆合始终存在脱空的问题，但该工艺采用粉末熔覆方案，熔覆效率低，且粉末材料利用率不高；且熔覆设备采用数控回转设备，容易受产品结构尺寸限制
技术实现思路
1、针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供一种桥梁支座不锈钢板智能激光熔覆系统及熔覆方法，通过智能熔覆系统旨在实现不锈钢板与钢材基体的完全冶金结合，提高材料利用率，并引入智能系统以适应不同桥梁支座表面的复杂形状和材质变化要求。
2、按照本专利技术的第一方面，提供一种桥梁支座不锈钢板智能激光熔覆系统，包括：
3、激光熔覆头，用于提供激光能量熔化熔覆材料和基材，
4、六轴多关节机器人，用于多方位控制移动所述激光熔覆头，
5、激光跟踪器，利用高精度传感器和算法,自动识别熔覆范围计算最优熔覆路径、实时监测激光熔覆头的位置和熔覆路径并实时反馈，所述算法包括熔覆范围和路径的自动识别算法：
6、使用canny边缘检测算法来识别熔覆区域的边界，canny边缘检测算法主要包括以下几个步骤：
7、①使用高分辨率摄像头拍摄待熔覆区域的图像，②高斯滤波降噪，③计算梯度幅值和方向，④非极大值抑制，⑤双阈值检测和边缘连接，其中，梯度幅值g和方向θ可以通过以下公式计算：
8、
9、其中，gx和gy分别是图像在x和y方向上的梯度；
10、确定熔覆区域的边界后，可以使用otsu’s方法自动确定最佳阈值t，将图像分割成熔覆区域和背景区域。otsu’s方法的目标是最小化类内方差，即最大化类间方差。阈值t可以通过以下公式计算：
11、
12、其中，ω0(t)和ω1(t)分别是背景和目标区域的概率，μ0(t)和μ1(t)分别是背景和目标区域的均值；
13、送丝机构，用于提供熔覆材料；所述熔覆材料采用熔覆丝材，熔化过程柔和、无飞溅，实现材料的高利用率；
14、以及电气控制系统，其整个激光熔覆系统的核心部分，用于协调和控制其他各部件的工作，实现智能化熔覆。
15、进一步地，所述算法还包括计算最优的熔覆路径算：基于识别出的熔覆区域，采用路径规划算法a*算法来寻找从起点到终点的最优路径，所述a*算法具体如下：
16、定义启发式函数h(n)和代价函数g(n)，成本函数f(n)为：
17、f(n)＝g(n)+h(n)
18、其中，g(n)是从起始节点到当前节点n的实际成本，h(n)是从当前节点n到目标节点的估计成本；
19、启发式函数h(n)用于估计从当前节点到目标节点的成本，其采用欧几里得距离：
20、
21、其中，xn，xg分别为当前节点n和目标节点g在x轴上的坐值，yn、yg分别为当前节点n和目标节点g在y轴上的坐值，
22、当目标节点被找到后，通过追踪父节点来重建从起始节点到目标节点的路径。这个过程提供了算法到达目标节点所采取的实际路线，显示了最优路径中的节点序列，高效地找到最优路径。
23、进一步地，所述算法还包括对激光熔覆头位置和熔覆路径的实时监测算法：激光追踪器通过高精度传感器实时获取激光熔覆头的位置，设激光熔覆头的实际位置为(xt,yt)，预定路径上的理论位置为(xd,yd)，则位置误差(ex，ey)可以表示为：
24、ex＝xd-xt
25、ey＝yd-yt
26、根据位置误差用pid控制器校正位置误差调整激光熔覆头的路径，确保熔覆路径的精确度，pid控制器的输出u(t)为：
27、
28、其中，e(t)是位置误差，kp，ki，kd是pid控制器的参数；
29、进一步地，所述激光熔覆头内部装有高功率激光器，能够产生高能量密度的激光束，用于熔化熔覆材料和基材，形成熔覆层。
30、进一步地，所述六轴多关节机器人具有六自由度移动和转动功能，在熔覆过程中带动所述激光熔覆头提供精确的空间定位和运动控制。
31、进一步地，所述送丝机构通过精确的电机控制和传感器反馈，确保熔覆材料的输送速度和量与激光熔覆头的移动速度和熔覆需求相匹配。
32、进一步地，所述电气控制系统用于协调各部件的运动控制，根据熔覆要求合理调整熔覆功率、熔覆路径、送丝速度等参数，并实时监测熔覆过程的状态和质量。
33、按照本专利技术的另一方面，提供一种使用上述桥梁支座不锈钢板智能激光熔覆系统的熔覆方法，包括如下具体步骤：
34、s100：基体与熔覆材料准备：对基体进行预处理，选择符合要求的熔覆丝材；
35、s200：熔覆系统参数设定：启动智能激光熔覆系统，导入产品图纸，指定熔覆范围及厚度，调整激光器功率参数、送丝速度，自动规划熔覆路径；
36、s300：智能激光熔覆：六轴多关节机器人带动激光熔覆头运动至路径起点，送丝机构输送丝材，激光熔覆头输出激光束，激光跟踪器实时监测熔覆路径和熔覆层厚度并传递至电气控制系统,对熔覆质量及路径进行实时调整，最终完成预定的熔覆要求；
37、s400:熔覆层精加工及抛光处理：对熔覆层进行精加工至设计需要的厚度，然后进行抛光处理,抛光至设计需要的粗糙度，达到使用要求。
38、进一步地，所述熔覆丝材不锈钢丝材，丝材直径在φ0.2mm至φ3mm之间，所述送丝机构送丝速度在1～25m/min之间，所述激光熔覆头激光器功率可实现3～12kw功率调节。
<本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种桥梁支座不锈钢板智能激光熔覆系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述一种桥梁支座不锈钢板智能激光熔覆系统，其特征在于，所述算法还包括计算最优的熔覆路径算法：基于识别出的熔覆区域，采用路径规划算法A*算法来寻找从起点到终点的最优路径，所述A*算法具体如下：
3.根据权利要求2所述一种桥梁支座不锈钢板智能激光熔覆系统，其特征在于，所述算法还包括对激光熔覆头位置和熔覆路径的实时监测算法：激光追踪器通过高精度传感器实时获取激光熔覆头的位置，设激光熔覆头的实际位置为(xt,yt)，预定路径上的理论位置为(xd,yd)，则位置误差(ex，ey)可以表示为：
4.根据权利要求1所述一种桥梁支座不锈钢板智能激光熔覆系统，其特征在于，所述激光熔覆头内部装有高功率激光器，能够产生高能量密度的激光束，用于熔化熔覆材料和基材，形成熔覆层。
5.根据权利要求1所述一种桥梁支座不锈钢板智能激光熔覆系统，其特征在于，所述六轴多关节机器人具有六自由度移动和转动功能，在熔覆过程中带动所述激光熔覆头提供精确的空间定位和运动控制。
6.根据权
7.根据权利要求1所述一种桥梁支座不锈钢板智能激光熔覆系统，其特征在于，所述电气控制系统用于协调各部件的运动控制，根据熔覆要求合理调整熔覆功率、熔覆路径、送丝速度等参数，并实时监测熔覆过程的状态和质量。
8.一种使用如权利要求1-7任一项所述桥梁支座不锈钢板智能激光熔覆系统的熔覆方法，其特征在于，包括如下具体步骤：
9.根据权利要求8所述的一种桥梁支座不锈钢板智能激光熔覆方法，其特征在于，所述熔覆丝材为不锈钢丝材，丝材直径在φ0.2mm至φ3mm之间，所述送丝机构的送丝速度在1～25m/min之间，所述激光熔覆头激光器功率可实现3～12kW功率调节。
10.根据权利要求8所述的一种桥梁支座不锈钢板智能激光熔覆方法，其特征在于，所述熔覆层厚度通过调整送丝机构的送丝速度和激光束的移动速度来控制，不锈钢熔覆层厚度在0.5mm至5mm之间。
...【技术特征摘要】
1.一种桥梁支座不锈钢板智能激光熔覆系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述一种桥梁支座不锈钢板智能激光熔覆系统，其特征在于，所述算法还包括计算最优的熔覆路径算法：基于识别出的熔覆区域，采用路径规划算法a*算法来寻找从起点到终点的最优路径，所述a*算法具体如下：
3.根据权利要求2所述一种桥梁支座不锈钢板智能激光熔覆系统，其特征在于，所述算法还包括对激光熔覆头位置和熔覆路径的实时监测算法：激光追踪器通过高精度传感器实时获取激光熔覆头的位置，设激光熔覆头的实际位置为(xt,yt)，预定路径上的理论位置为(xd,yd)，则位置误差(ex，ey)可以表示为：
4.根据权利要求1所述一种桥梁支座不锈钢板智能激光熔覆系统，其特征在于，所述激光熔覆头内部装有高功率激光器，能够产生高能量密度的激光束，用于熔化熔覆材料和基材，形成熔覆层。
5.根据权利要求1所述一种桥梁支座不锈钢板智能激光熔覆系统，其特征在于，所述六轴多关节机器人具有六自由度移动和转动功能，在熔覆过程中带动所述激光熔覆头提供精确的空间定位和运动控制。
<...【专利技术属性】
技术研发人员：赵连刚，柳胜，何巍，梁旭，黎明智，
申请(专利权)人：中船双瑞洛阳特种装备股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。