一種基于大數(shù)據(jù)平臺(tái)的自適應(yīng)激光噴丸校形裝置及方法制造方法及圖紙

本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)公開(kāi)了一種基于大數(shù)據(jù)平臺(tái)的激光噴丸自適應(yīng)校形裝置及方法，包括：(1)輸入標(biāo)準(zhǔn)工件及需校形工件的表面曲率數(shù)據(jù)，分別建立三維曲率模型；(2)通過(guò)激光噴丸校形大數(shù)據(jù)平臺(tái)自適應(yīng)計(jì)算最佳校形方案；(3)根據(jù)所述的最佳校形方案對(duì)工件進(jìn)行校形，并通過(guò)三維形貌測(cè)量?jī)x對(duì)校形后工件進(jìn)行表面曲率檢測(cè)，數(shù)據(jù)輸入大數(shù)據(jù)平臺(tái)；(4)通過(guò)大數(shù)據(jù)平臺(tái)對(duì)校形效果進(jìn)行評(píng)估，確定是否需二次校形，如需，則重復(fù)步驟(1)～(3)，直至達(dá)到最終加工要求，實(shí)現(xiàn)工件的自適應(yīng)激光噴丸校形。

An adaptive laser shot peening device and method based on large data platform

The invention discloses a laser peening adaptive shape correction device and method, based on the big data platform includes: (1) the standard input and workpiece surface curvature data reshaping, respectively establish three-dimensional curvature model; (2) by laser peening correction data platform for adaptive computation of optimal sizing scheme; (3) according to the optimal scheme of the sizing sizing on the workpiece, and the 3D measurement instrument for surface curvature detection of workpiece shape correction, data input and data platform; (4) to evaluate the effect of shape through big data platform of the school, to determine whether the two correction, if required. Repeat the steps of (1) ~ (3), until it reaches the final processing requirements, the implementation of adaptive laser peening shape correction of workpiece.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專(zhuān)利技術(shù)涉及金屬結(jié)構(gòu)校形領(lǐng)域，具體是涉及一種基于大數(shù)據(jù)平臺(tái)的激光噴丸自適應(yīng)校形裝置及方法。
技術(shù)介紹
金屬結(jié)構(gòu)零件在加工和使用過(guò)程中，普遍存在著因材料性質(zhì)、毛坯初始應(yīng)力狀態(tài)、加工工藝、零件的幾何結(jié)構(gòu)和使用條件等因素的相互作用而產(chǎn)生的變形問(wèn)題。傳統(tǒng)的金屬工件校形是對(duì)已變形的工件在適當(dāng)位置反復(fù)施加反向作用力，使工件變形區(qū)域受到擠壓，產(chǎn)生反向塑性變形，直至達(dá)到所需的校形結(jié)果。但在實(shí)際應(yīng)用中，變形金屬材料板狀工件本身的結(jié)構(gòu)或變形的原因常常較為復(fù)雜，比如工件本身不是簡(jiǎn)單的平板，而是具有凸起等結(jié)構(gòu)的復(fù)雜板型、通過(guò)焊接聯(lián)接在一起的桿件；或者工件存在多處程度不同的局部變形等等。在這些情況下，單純靠局部或大面積擠壓很難獲得理想的工件平整度；校形后的工件局部殘余應(yīng)力較大，不利于工件的穩(wěn)定性及后續(xù)加工；這樣的校形還會(huì)改變工件本應(yīng)具有的幾何尺寸，因此也不適用于對(duì)精度要求高的工件進(jìn)行校形。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
針對(duì)傳統(tǒng)金屬結(jié)構(gòu)工件校形存在的問(wèn)題，本專(zhuān)利技術(shù)提出了一種基于大數(shù)據(jù)平臺(tái)的激光噴丸自適應(yīng)校形裝置及方法。一種基于大數(shù)據(jù)平臺(tái)的激光噴丸自適應(yīng)校形裝置及方法，屬于金屬成形制造領(lǐng)域。本方法包括：(1)輸入標(biāo)準(zhǔn)工件及需校形工件的表面曲率數(shù)據(jù)，分別建立三維曲率模型；(2)通過(guò)激光噴丸校形大數(shù)據(jù)平臺(tái)自適應(yīng)計(jì)算最佳校形方案；(3)根據(jù)所述的最佳校形方案對(duì)工件進(jìn)行校形，并通過(guò)三維形貌測(cè)量?jī)x對(duì)校形后工件進(jìn)行表面曲率檢測(cè)，數(shù)據(jù)輸入大數(shù)據(jù)平臺(tái)；(4)通過(guò)大數(shù)據(jù)平臺(tái)對(duì)校形效果進(jìn)行評(píng)估，確定是否需二次校形，如需，則重復(fù)步驟(1)～(3)，直至達(dá)到最終加工要求，實(shí)現(xiàn)工件的自適應(yīng)激光噴丸校形。本專(zhuān)利技術(shù)實(shí)現(xiàn)金屬浮雕工藝品的無(wú)模數(shù)字化成形的專(zhuān)用裝置包括工控機(jī)系統(tǒng)1、激光器控制系統(tǒng)2、激光發(fā)生器3、光路調(diào)控裝置4、導(dǎo)光系統(tǒng)5、脈沖激光6、工件系統(tǒng)7、夾具8、多軸聯(lián)動(dòng)控制臺(tái)9、運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)10、三維形貌掃描儀11。所述工件系統(tǒng)包括約束層、能量吸收層、金屬薄板，所述工作臺(tái)系統(tǒng)包括沿X、Y、Z方向移動(dòng)的工作臺(tái)及固定金屬薄板的專(zhuān)用夾具。所述運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)直接采用數(shù)控系統(tǒng)。運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)控制激光頭、工作臺(tái)，并使激光頭、工作臺(tái)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，通過(guò)編制CNC程序，實(shí)現(xiàn)工件系統(tǒng)與激光束產(chǎn)生預(yù)設(shè)的相對(duì)移動(dòng)。本專(zhuān)利技術(shù)的積極進(jìn)步效果在于：采用本方法可解決傳統(tǒng)金屬材料板狀工件校形存在的工件平整度不高、局部殘余應(yīng)力較大、不適于高精度要求的工件校形等問(wèn)題，能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜曲率金屬板料的校形，校形效果良好，可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜曲率金屬板料的整體、局部或分區(qū)的高精度校形。附圖說(shuō)明圖1為本實(shí)施例某航空發(fā)動(dòng)機(jī)支架三維示意圖；圖2為本實(shí)施例一種基于大數(shù)據(jù)平臺(tái)的激光噴丸自適應(yīng)校形方法流程圖；圖3為本實(shí)施例一種基于大數(shù)據(jù)平臺(tái)的激光噴丸自適應(yīng)校形裝置示意圖；各部分注釋如下：1.工控機(jī)系統(tǒng)、2.激光器控制系統(tǒng)、3.激光發(fā)生器、4.光路調(diào)控裝置、5.導(dǎo)光系統(tǒng)、6.脈沖激光、7.工件、8.夾具、9.多軸聯(lián)動(dòng)控制臺(tái)、10.運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)、11.三維形貌檢測(cè)系統(tǒng)。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本專(zhuān)利技術(shù)的具體實(shí)施方式做進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明，但不應(yīng)以此限定本專(zhuān)利技術(shù)的保護(hù)范圍。如附圖1所示，采用本專(zhuān)利技術(shù)一種基于大數(shù)據(jù)平臺(tái)的激光噴丸自適應(yīng)校形裝置及方法對(duì)某航空發(fā)動(dòng)機(jī)支架進(jìn)行校形。支架在焊接完成后進(jìn)行熱處理，焊縫因殘余應(yīng)力變化出現(xiàn)變形現(xiàn)象，導(dǎo)致支架無(wú)法與航空發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行安裝對(duì)接，采用本專(zhuān)利技術(shù)方法，具體包括以下步驟：(1)輸入標(biāo)準(zhǔn)支架及變形支架的三維形貌模型，建立表面曲率方程，分析支架產(chǎn)生變形的節(jié)點(diǎn)及區(qū)域；(2)通過(guò)激光噴丸校形大數(shù)據(jù)平臺(tái)針對(duì)不同區(qū)域及節(jié)點(diǎn)分別計(jì)算最佳校形方案；(3)根據(jù)所述的最佳校形方案對(duì)變形支架進(jìn)行校形，并通過(guò)三維形貌測(cè)量?jī)x對(duì)校形后支架進(jìn)行表面曲率檢測(cè)，數(shù)據(jù)輸入大數(shù)據(jù)平臺(tái)；(4)通過(guò)大數(shù)據(jù)平臺(tái)對(duì)校形效果進(jìn)行評(píng)估，確定是否需二次校形，如需，則重復(fù)步驟(1)～(3)，直至達(dá)到最終加工要求，實(shí)現(xiàn)支架的自適應(yīng)激光噴丸校形。圖2為本實(shí)施例一種基于大數(shù)據(jù)平臺(tái)的激光噴丸自適應(yīng)校形方法流程圖圖3為一種基于大數(shù)據(jù)平臺(tái)的激光噴丸自適應(yīng)校形裝置示意圖，包括大數(shù)據(jù)平臺(tái)及控制系統(tǒng)1、激光器控制系統(tǒng)2、激光發(fā)生器3、光路調(diào)控裝置4、導(dǎo)光系統(tǒng)5、脈沖激光束6、工件系統(tǒng)7、夾具8、多軸聯(lián)動(dòng)控制臺(tái)9、運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)10、三維形貌掃描儀11。所述工件系統(tǒng)包括約束層、能量吸收層、需校形工件，所述工作臺(tái)系統(tǒng)包括沿X、Y、Z方向移動(dòng)的工作臺(tái)及固定校形工件的專(zhuān)用夾具。所述運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)直接采用數(shù)控系統(tǒng)。運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)控制激光頭、工作臺(tái)，并使激光頭、工作臺(tái)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，通過(guò)編制CNC程序，實(shí)現(xiàn)工件系統(tǒng)與激光束產(chǎn)生預(yù)設(shè)的相對(duì)移動(dòng)。一種基于大數(shù)據(jù)平臺(tái)的激光噴丸自適應(yīng)校形裝置及方法的具體實(shí)施方式是：三維形貌掃描儀11測(cè)量需校形工件的表面曲率參數(shù)，將所測(cè)參數(shù)及標(biāo)準(zhǔn)工件表面曲率參數(shù)輸入大數(shù)據(jù)平臺(tái)及控制系統(tǒng)1，通過(guò)大數(shù)據(jù)平臺(tái)對(duì)比校形工件及標(biāo)注工件的表面曲率參數(shù)，確定需校形的區(qū)域，并規(guī)劃最佳校形方案；將最佳校形方案導(dǎo)入控制系統(tǒng)及激光發(fā)生器3，激光發(fā)生器根據(jù)方案發(fā)出的激光，經(jīng)過(guò)光路調(diào)控裝置4及導(dǎo)光系統(tǒng)5導(dǎo)出激光束6，激光束6穿過(guò)透明的約束層，作用于需校形工件的表面，使工件產(chǎn)生所需的變形效果，達(dá)到校形的效果。在不脫離本專(zhuān)利技術(shù)精神或必要特性的情況下，可以其它特定形式來(lái)體現(xiàn)本專(zhuān)利技術(shù)。應(yīng)將所述具體實(shí)施例各方面僅視為解說(shuō)性而非限制性。因此，本專(zhuān)利技術(shù)的范疇如隨附申請(qǐng)專(zhuān)利范圍所示而非如前述說(shuō)明所示。所有落在申請(qǐng)專(zhuān)利范圍的等效意義及范圍內(nèi)的變更應(yīng)視為落在申請(qǐng)專(zhuān)利范圍的范疇內(nèi)。本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種基于大數(shù)據(jù)平臺(tái)的激光噴丸自適應(yīng)校形的方法，該加工方法包括以下步驟：(1)輸入標(biāo)準(zhǔn)工件及需校形工件的表面曲率數(shù)據(jù)，分別建立三維曲率模型；(2)通過(guò)激光噴丸校形大數(shù)據(jù)平臺(tái)自適應(yīng)計(jì)算最佳校形方案；(3)根據(jù)所述的最佳校形方案對(duì)工件進(jìn)行校形，并通過(guò)三維形貌測(cè)量?jī)x對(duì)校形后工件進(jìn)行表面曲率檢測(cè)，數(shù)據(jù)輸入大數(shù)據(jù)平臺(tái)；(4)通過(guò)大數(shù)據(jù)平臺(tái)對(duì)校形效果進(jìn)行評(píng)估，確定是否需二次校形，如需，則重復(fù)步驟(1)～(3)，直至達(dá)到最終加工要求，實(shí)現(xiàn)工件的自適應(yīng)激光噴丸校形。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于大數(shù)據(jù)平臺(tái)的激光噴丸自適應(yīng)校形的方法，該加工方法包括以下步驟：(1)輸入標(biāo)準(zhǔn)工件及需校形工件的表面曲率數(shù)據(jù)，分別建立三維曲率模型；(2)通過(guò)激光噴丸校形大數(shù)據(jù)平臺(tái)自適應(yīng)計(jì)算最佳校形方案；(3)根據(jù)所述的最佳校形方案對(duì)工件進(jìn)行校形，并通過(guò)三維形貌測(cè)量?jī)x對(duì)校形后工件進(jìn)行表面曲率檢測(cè)，數(shù)據(jù)輸入大數(shù)據(jù)平臺(tái)；(4)通過(guò)大數(shù)據(jù)平臺(tái)對(duì)校形效果進(jìn)行評(píng)估，確定是否需二次校形，如需，則重復(fù)步驟(1)～(3)，直至達(dá)到最終加工要求，實(shí)現(xiàn)工件的自適應(yīng)激光噴丸校形。2.如權(quán)利要求1所述的一種基于大數(shù)據(jù)平臺(tái)的激光噴丸自適應(yīng)校形裝置及方法，所述方法步驟(1)中的三維曲率模型，具體為，根據(jù)三維測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)工件和需校形工件的部分點(diǎn)坐標(biāo)，建立曲面方程，通過(guò)參數(shù)變換分...

【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張永康，蘇波勇，羅紅平，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：廣東工業(yè)大學(xué)，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：廣東;44