一种车载激光冲击强化装置

摘要

本发明公开了一种新型车载激光冲击强化装置，包括汽车、水箱、操控系统、机械手臂、喷嘴、视觉传感器、光路系统、激光器、电源、转台、工作台；转台安装在工作台上，转台能够绕Z轴转动，工作台为三自由度工作台，能够实现X、Y、Z轴的移动，工作台位于汽车上；外光路系统、激光器位于转台上，水箱、操控系统、机械手臂、电源位于汽车上；电源为操控系统、水箱中的水泵、外光路系统、激光器供电；激光器连接光路系统，激光器发射激光，激光通过光路系统得到激光束，激光束作用于工件上，工件上有约束层；本发明对于户外的大型管道，冲击效果好，对于不便在室内作业的工件也有很好的效果。

权利要求

1.一种车载激光冲击强化装置，包括汽车、水箱、操控系统、机械手臂、喷嘴、视觉传感器、光路系统、激光器、电源、转台、工作台；

转台安装在工作台上，转台能够绕Z轴转动，工作台为三自由度工作台，能够实现X、Y、Z轴的移动，工作台位于汽车上；

外光路系统、激光器位于转台上，水箱、操控系统、机械手臂、电源位于汽车上；

电源为操控系统、水箱中的水泵、外光路系统、激光器供电；

激光器连接光路系统，激光器发射激光，激光通过光路系统得到激光束，激光束作用于工件上，工件上有约束层；

水箱内设有水泵，水箱的开关及阀门由操控系统进行控制，水箱的出水口连接喷嘴，当操控系统控制开关及阀门打开，通过水泵，将水从喷嘴输出；

机械手臂的一端固定在汽车上，喷嘴夹持在机械手臂的另外一端上，视觉传感器固定在喷嘴的前面；

操控系统内设有激光束的预备行走路线，操控系统控制激光器开启，通过操控系统调节转台X、Y、Z方向移动、转台Z轴转动，激光束按照预备行走路线开始冲击，操控系统控制水箱的开关及阀门，使得与水箱连接的喷嘴喷水，水覆盖激光束冲击区域，视觉传感器采集激光束作用于工件的光信号，并且将光信号传输回操控系统，操控系统将光信号转换成实时画面，操控人员根据实时画面，通过操控机械手臂移动，使得喷嘴喷出的水覆盖激光束冲击区域。

2.根据权利要求1所述的一种车载激光冲击强化装置，转台转动角度为正负90度。

3.根据权利要求1所述的一种车载激光冲击强化装置，电源为汽车的电力系统或储能装置。

说明书

一种车载激光冲击强化装置

技术领域

[0001] 本发明涉及一种车载激光冲击强化装置。

背景技术

[0002] 激光冲击强化技术，也称激光喷丸技术。当高功率密度(GW/cm2量级)、短脉冲(10～30ns量级)的激光通过透明约束层作用于金属表面所涂覆的能量吸收涂层时，涂层吸收激光能量迅速气化几乎同时形成大量稠密的高温(>10K)、高压(>1GPa)等离子体。该等离子体继续吸收激光能量急剧升温膨胀，然后爆炸形成高强度冲击波并作用于金属表面。当冲击波的峰值压力超过材料的动态屈服强度时，材料发生塑性变形并在表层产生平行于材料表面的拉应力。激光作用结束后，由于冲击区域周围材料的反作用，其力学效应表现为材料表面获得较高的残余压应力。残余压应力会降低交变载荷中的拉应力水平，使平均应力水平下降，从而提高疲劳裂纹萌生寿命。同时残余压应力的存在，可引起裂纹的闭合效应，从而有效降低疲劳裂纹扩展的驱动力，延长疲劳裂纹扩展寿命。

[0003] 但由于现在激光冲击强化设备多数是安装在室内的，不能满足户外或厂房内大型工件实验要求。

发明内容

[0004] 本发明的目的是为了解决上述问题，提出一种车载激光冲击强化装置，为户外或厂房内大型构件进行激光冲击强化作业而设计。

[0005] 一种车载激光冲击强化装置，包括汽车、水箱、操控系统、机械手臂、喷嘴、视觉传感器、光路系统、激光器、电源、转台、工作台；

[0006] 转台安装在工作台上，转台能够绕Z轴转动，工作台为三自由度工作台，能够实现X、Y、Z轴的移动，工作台位于汽车上；

[0007] 外光路系统、激光器位于转台上，水箱、操控系统、机械手臂、电源位于汽车上；

[0008] 电源为操控系统、水箱中的水泵、外光路系统、激光器供电；

[0009] 激光器连接光路系统，激光器发射激光，激光通过光路系统得到激光束，激光束作用于工件上，工件上有约束层；

[0010] 水箱内设有水泵，水箱的开关及阀门由操控系统进行控制，水箱的出水口连接喷嘴，当操控系统控制开关及阀门打开，通过水泵，将水从喷嘴输出；

[0011] 机械手臂的一端固定在汽车上，喷嘴夹持在机械手臂的另外一端上，视觉传感器固定在喷嘴的前面；

[0012] 操控系统内设有激光束的预备行走路线，操控系统控制激光器开启，通过操控系统调节转台X、Y、Z方向移动、转台Z轴转动，激光束按照预备行走路线开始冲击，操控系统控制水箱的开关及阀门，使得与水箱连接的喷嘴喷水，水覆盖激光束冲击区域，视觉传感器采集激光束作用于工件的光信号，并且将光信号传输回操控系统，操控系统将光信号转换成实时画面，操控人员根据实时画面，通过操控机械手臂移动，使得喷嘴喷出的水覆盖激光束冲击区域。

[0013] 本发明的优点在于：

[0014] 本发明能够实现户外或厂房内大型构件的激光冲击强化，且对于不便在室内作业的工件也有很好的效果。

附图说明

[0015] 图1是本发明的结构示意图；

[0016] 图2是本发明转台系统的示意图。

[0017] 图中：

[0018] 1-汽车 2-水箱 3-操控室

[0019] 4-机械手臂 5-喷嘴 6-视觉传感器

[0020] 7-约束层 8-工件 9-激光束

[0021] 10-光路系统 11-激光器 12-电源

[0022] 13-转台 14-工作台

具体实施方式

[0023] 下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

[0024] 本发明是一种车载激光冲击强化装置，如图1所示，包括汽车1、水箱2、操控系统3、机械手臂4、喷嘴5、视觉传感器6、光路系统10、激光器11、电源12、转台13、工作台14。

[0025] 转台13安装在工作台14上，如图2所示，转台13能够绕Z轴转动，转动角度为正负90度，工作台14为三自由度工作台，能够实现X、Y、Z轴的移动。

[0026] 工作台14位于汽车1上。

[0027] 外光路系统10、激光器11位于转台13上，水箱2、操控系统3、机械手臂4、电源12位于汽车1上。

[0028] 电源12为操控系统3、水箱2中的水泵、外光路系统10、激光器11供电，电源12为汽车1的电力系统或储能装置(例如电瓶)。

[0029] 激光器11连接光路系统10，激光器11发射激光，激光通过光路系统10得到激光束9，激光束9作用于工件8上，工件8上有约束层7。结合转台13、工作台14，实现激光束9在X、Y、Z轴的平移以及绕Z轴的转动。

[0030] 激光器11、光路系统10采用现有部件，采用现有市面上整套的带激光器11以及光路系统10的激光冲击强化装置，例如比如镭宝光电SGR-Extra-25。

[0031] 水箱2为存贮水的设备，水箱2内设有水泵，通过水泵将水通过开关以及阀门输出，水箱2的开关及阀门由操控系统3进行控制，水箱2的出水口连接喷嘴5。

[0032] 机械手臂4的一端固定在汽车1上，喷嘴5夹持在机械手臂4的另外一端上，视觉传感器6通过固定杆，固定在喷嘴5的前面。

[0033] 操控系统3内设有激光束9的预备行走路线，操控系统3控制激光器11开启，激光束9按照预备行走路线开始冲击，操控系统3控制水箱2的开关及阀门，使得与水箱2连接的喷嘴5喷水，水覆盖激光束9冲击区域，视觉传感器6采集激光束9作用于工件8的光信号，并且将光信号传输回操控系统3，操控系统3将光信号转换成实时画面，操控人员根据实时画面，通过操控系统3调节转台X、Y、Z方向移动，操控机械手臂4移动，使得喷嘴5喷出的水覆盖激光束9冲击区域。

[0034] 工作过程：

[0035] 激光冲击前，通过操控系统3调节转台13和工作平台的位置14获得所需直径的光斑，通过操作系统3调节机械手臂4的位置，使激光冲击光斑中心、喷射中心和工件8预处理位置重合。打开高压水箱装置2，水流稳定后，打开激光器10，对工件8进行冲击处理。输出激光束9通过操作系统3的控制实现X、Y、Z轴的平移以及绕Z轴的转动，同时视觉传感器6采集激光束9作用于工件8的光信号，并且将光信号传输回操控系统3，操控系统3将光信号转换成实时画面，操作系统3再通过转台13和工作台14控制，实现喷嘴5位置的快速自动调节，同时操控系统3也将调节机械手臂4，实现喷嘴5的快速调节，从而实现工件多点连续冲击。

[0036] 本发明将激光冲击强化装置安装在移动的汽车1上，具有很大的便捷性。