[发明专利]一种熔覆层侧向搭接方法和装置

说明书

技术领域

本申请涉及激光熔覆技术领域，更具体地说，涉及一种熔覆层侧向搭接方法和装置。

背景技术

激光立体成形是一种先进的快速加工技术，该技术摒弃了开发模具的高成本、长周期的缺点，同时也能够保留传统工艺生产制造高致密度的零件的优势，在汽车、通信、航空航天等领域具有非常广阔的发展及应用前景。

激光立体成形技术在制造薄壁零件时具有十分突出的优势，目前主要应用在薄壁零件熔覆层之间的搭接。

熔覆层之间的搭接主要分为平行搭接和非平行搭接(即侧向搭接)。目前国内外对熔覆层的搭接研究主要集中在熔覆层的平行搭接层面，还未涉及到熔覆层的侧向搭接，实现熔覆层侧向搭接的关键在于如何规划激光扫描路径。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种熔覆层侧向搭接的方法和装置，通过计算熔覆偏移量来规划激光扫描路径，从而实现熔覆层的侧向搭接。

为了实现上述目的，现提出的方案如下：

一种熔覆层侧向搭接的方法，包括：

获取熔覆层径向截面的轮廓信息；

根据所述轮廓信息对熔覆层的径向截面进行拟合，得到熔覆层径向截面的曲线函数；

以所述曲线函数为基础建立熔覆层模型，以及以所述曲线函数和侧向搭接角度为基础建立熔覆层搭接模型；

根据所述熔覆层模型和所述熔覆层搭接模型，计算熔覆层的实际熔覆长度与预设熔覆长度之间的熔覆偏移量；

基于所述熔覆偏移量规划激光的扫描路径，以按照所述扫描路径经过激光熔覆侧向搭接立体成形；

所述根据所述熔覆层模型和和所述熔覆层搭接模型，计算熔覆层的实际熔覆长度与预设熔覆长度之间的熔覆偏移量，包括：

计算熔覆层的径向截面面积、半熔点体积，以及搭接后的熔覆层体积；

根据所述径向截面面积、所述半熔点体积以及所述搭接后的熔覆层体积，基于第一预设公式计算搭接后的熔覆层的实际熔覆长度；

根据所述实际熔覆长度，基于第二预设公式L₂＝L-L₁，计算熔覆层的熔覆偏移量；

其中V₂表示搭接后的熔覆层体积，V₁表示半熔点体积，J表示熔覆层的径向截面面积，L₁表示搭接后的熔覆层的实际熔覆长度，L表示预设熔覆长度，L₂表示熔覆偏移量。

优选的，所述根据所述轮廓信息对熔覆层的径向截面进行拟合，包括：

采用高阶曲线函数拟合熔覆层的径向截面。

优选的，所述高阶曲线函数为：

其中，h为熔覆层高度，a为待定系数，为径向截面曲线阶数。

一种熔覆层侧向搭接的装置，包括：

信息采集单元，用于获取熔覆层径向截面的轮廓信息；

拟合单元，用于根据所述轮廓信息对熔覆层的径向截面进行拟合，得到熔覆层径向截面的曲线函数；

模型建立单元，用于以所述曲线函数为基础建立熔覆层模型，以及以所述曲线函数和侧向搭接角度为基础建立熔覆层搭接模型；

计算单元，用于根据所述熔覆层模型和所述熔覆层搭接模型，计算熔覆层的实际熔覆长度与预设熔覆长度之间的熔覆偏移量；

扫描路径规划单元，用于基于所述熔覆偏移量规划激光的扫描路径，以按照所述扫描路径经过激光熔覆侧向搭接立体成形；

所述计算单元包括：

第一计算子单元，用于计算熔覆层的径向截面面积、半熔点体积，以及搭接后的熔覆层体积；

第二计算子单元，用于根据所述径向截面面积、所述半熔点体积以及所述搭接后的熔覆层体积，基于第一预设公式计算搭接后的熔覆层的实际熔覆长度；

第三计算子单元，用于根据所述实际熔覆长度，基于第二预设公式L₂＝L-L₁，计算熔覆层的熔覆偏移量；

其中V₂表示搭接后的熔覆层体积，V₁表示半熔点体积，J表示熔覆层的径向截面面积，L₁表示搭接后的熔覆层实际熔覆长度，L表示预设熔覆长度，L₂表示熔覆偏移量。

优选的，所述拟合单元具体用于根据所述轮廓信息，采用高阶曲线函数拟合熔覆层的径向截面，得到熔覆层径向截面的曲线函数。

优选的，所述高阶曲线函数为：

其中，h为熔覆层高度，a为待定系数，为径向截面曲线阶数。