[发明专利]一种金属结构件表面微小裂纹修复方法和装置

权利要求书

1.一种金属结构件表面微小裂纹修复方法，其特征在于，该修复方法采用激光加热光路和观察光路构成同轴光路，用图像采集装置和距离传感器检测裂纹，用温度传感器实时监测裂纹修复区的温度，用激光器加热、修复裂纹；修复方法分为检测和修复两个步骤，具体步骤如下：

检测步骤：

(1)由CCD工业相机和同轴光学回路构成图像采集装置，采集并放大图像信号以确定金属结构件表面微小裂纹的位置；

(2)由距离传感器检测裂纹修复装置的喷嘴到裂纹的距离，当该距离在设定的激光透镜焦段范围内时，开启激光器，加热待修复裂纹区；

(3)由温度传感器实时监测裂纹修复区的温度，直至激光加热温度达到材料的软化点；

修复步骤：

(1)激光加热裂纹修复区温度到达材料软化点后开启空气压缩机，以一定的高压气体将储粉罐中的金属粉末输送至裂纹修复区，并由流量计控制金属粉末输送量；

(2)在修复过程最后采用气动活塞驱动顶杆击打并压实喷涂在修复区域的材料，保证添加在裂纹处的材料与被修复零件母材充分结合。

2.依据权利要求1所述的一种金属结构件表面微小裂纹修复方法，其特征在于，该方法采用的装置整体外形采用枪型结构，包括枪体、检测系统和送粉装置三个部分；

在枪体中，激光聚焦模块(10)的一端与激光输入端(11)相连，另一端与L形的第二连接器(9)相连；在所述的激光聚焦模块(10)中自左至右依次安装有第一激光聚焦固定环(26)，准直镜(27)，第二激光聚焦固定环(28)，聚焦镜(29)，第三激光聚焦固定环(30)；在L形的第二连接器(9)和L形的第一连接器(5)之间安装双色镜(8)，并使其与激光光轴OO'的夹角为45°；喷嘴(1)的左端通过定位凸台安装在第一连接器(5)上；连接器上连接板(7)安装在第一连接器(5)和第二连接器(9)上方，连接器上连接板(7)上安装有气缸支架(6)和气缸(4)；连接器下连接板(24)安装在第一连接器(5)和第二连接器(9)下方，并通过螺钉(23)将手柄(22)连接在枪体上；喷嘴(1)上开有喷嘴口(a)、顶杆通道(c)、温度传感器通道(e)和送粉通道(b)与(d)，且上述通道相交于光轴上同一点；右主外壳(40)和左主外壳(41)安装在上述装配后的整体结构外面，前盖(2)和后盖(12)分别安装在右主外壳(40)和左主外壳(41)的前端和后端；激光加热光路由激光输入端(11)，激光聚焦模块(10)，双色镜(8)和喷嘴(1)构成；

在检测系统中，观察光路由喷嘴(1)、双色镜(8)、反射通道(38)、反射镜(21)、CCD放大镜头组(32)和CCD工业相机(31)构成，观察光路和激光加热光路构成同轴光路；距离传感器(25)安装在喷嘴(1)的下方；温度传感器(39)通过喷嘴(1)的温度传感器通道(e)安装在喷嘴(1)的右方；反射通道(38)一端安装在第一连接器(5)左方，另一端与上反射镜盒(19)和下反射镜盒(20)相连，反射镜(21)安装在上反射镜盒(19)和下反射镜盒(20)之间，与激光光轴OO'的夹角为45°；CCD放大镜头组(32)的一端通过定位凹槽与上反射镜盒(19)和下反射镜盒(20)连接，CCD放大镜头组(32)的另一端通过螺纹与CCD工业相机(31)连接；在CCD放大镜头组(32)内自右至左依次安装有第一相机放大透镜固定环(37)，第一相机放大透镜(36)，第二相机放大透镜固定环(35)，第二相机放大透镜(34)，第三相机放大透镜固定环(33)；大L形的侧外壳上(17)和侧外壳下(18)上下安装在CCD工业相机(31)、CCD放大镜头组(32)、上反射镜盒(19)、下反射镜盒(20)和反射通道(38)的外部，并通过螺钉连接在一起；

在送粉装置中，位于激光聚焦模块(10)两侧的储粉罐(14)的两端分别接有送气管(13)和流量计(15)；送粉管(16)的一端与流量计(15)连接，另一端穿过喷嘴(1)中的送粉通道(b)与(d)送粉。

3.根据权利要求1或2所述的一种金属结构件表面微小裂纹修复方法，其特征在于，该方法采用的装置中，喷嘴(1)采用氮化硅材料，整个喷嘴制成一个整体，喷嘴(1)上开有顶杆通道(c)、温度传感器通道(e)和送粉通道(b)与(d)，且上述通道相交于光轴上同一点。