[发明专利]机械手流水线式工件三维扫描及增材修补装置、方法

说明书

本发明提出了一种机械手流水线式工件三维扫描及增材修补装置，包括：检测加工环形轨道、检测机械手模块、增补机械手模块、水平直达轨道、卸料区、装料区、全向轮载物台、模式识别探测器、环形模式标记线、直线模式标记线、位姿调整模块和控制器。本发明的工作现场无需人工干预，各环节设备按照统一加工流程自动运转，实现高价值工件三维扫描和加工修补工作的进行，实现了修补流程连续化、自动化，并显著提高工作效率。本发明提出了一种机械手流水线式工件三维扫描及增材修补方法。

技术领域

本发明属于增材制造领域，尤其涉及一种机械手流水线式工件三维扫描及增材修补装置、方法。

背景技术

在航空航天、船舶、铁路和成套发电设备制造领域，需要对高价值工件进行精密检测和必要的缺损修补工作。常规采用的方案是人工检测、缺陷判断和焊接修补，工作过程繁琐、周期长、测量修补精度低。随着三维扫描和增材制造技术的发展，采用激光轮廓仪对高价值工件进行三维扫描，经点云重构后形成工件的三维模型，经数据比对处理后实现高价值工件的缺陷在线检测和增材修补路径的规划，最终由增材设备完成缺损部位的修补工作，实现高价值工件的重复利用。

然而现有技术中，高价值工件的增材修补工作方面，还存在以下缺陷：1)专利CN108534707A叙述了一种工业制造中工件规模化扫描检测方法，采取人工手持扫描仪对工件进行扫描，通过轨迹跟踪系统记录、处理扫描仪的移动轨迹来优化机械臂扫描路径，整个方法需要人工参与操作，扫描、检测过程不连续，工作效率较低；2)CN107932915A公开了一种自动机器人增材制造流水线控制系统，设计了成型装置、清洗装置、风干装置、固化装置，配合机械臂进行自动化增材制造，解决了人工效率低以及误操作的问题，但缺少三维轮廓扫描成像功能，无法对工件进行在线修补检测；3)专利CN107972557A提出了一种基于车辆运输的现场移动式激光增材修复设备，将激光增材修复设备安装于车辆中，能够提高现场增材修复的需求，但在大量工件需要修补、制造的情况下，不易进行连续作业、耗时长。

发明内容

本发明的目的在于提供一种机械手流水线式工件三维扫描及增材修补装置、方法，使修补流程连续化、自动化，并显著提高工作效率。为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提出了一种机械手流水线式工件三维扫描及增材修补装置，包括：检测加工环形轨道、检测机械手模块、增补机械手模块、水平直达轨道、卸料区、装料区、全向轮载物台、模式识别探测器、环形模式标记线、直线模式标记线、位姿调整模块和控制器；

其中，所述检测加工环形轨道上设置检测扫描区和增补区；所述检测机械手模块、增补机械手模块分别设置在所述检测扫描区、增补区；

所述检测加工环形轨道的外侧分别连通所述装料区的内侧、卸料区的内侧；所述检测加工环形轨道的内侧连通所述水平直达轨道的两端；

所述环形模式标记线沿所述检测加工环形轨道设置；所述直线模式标记线设置在所述水平直达轨道上；所述模式识别探测器识别环形模式标记线和直线模式标记线；所述模式识别探测器和所述位姿调整模块的一部分固定在所述全向轮载物台上；所述位姿调整模块对所述全向轮载物台进行定位；

所述全向轮载物台进入装料区，沿环形模式标记线进入检测扫描区后沿直线模式标记线进入卸料区或所述全向轮载物台进入装料区，沿环形模式标记线依次进入检测扫描区、增补区及经过检测合格后沿直线模式标记线进入卸料区；

所述控制器分别信号连接所述全向轮载物台、检测机械手模块、增补机械手模块和位姿调整模块。

优选地，所述位姿调整模块包括定位孔、水平定位标记、垂直定位标记、分光器和照相机；

其中，所述水平定位标记、定位孔和垂直定位标记由外向内依次设置；所述水平定位标记、定位孔和垂直定位标记均设置在所述装料区、卸料区、检测扫描区和增补区内；

所述垂直定位标记高于水平定位标记；