一种应用于球面的激光熔覆搭接方法、装置及电子设备

本发明涉及激光熔覆搭接，尤其涉及一种应用于球面的激光熔覆搭接方法、装置及电子设备。

背景技术：

1、激光熔覆技术是一种通过激光辐照将添加材料熔化并沉积到基材表面的表面改性或修复方法。它具有熔覆层与基材结合牢固、材料利用率高、工艺可控性好等优点，因此在制造和维修领域得到广泛应用。在实际应用中，熔覆层的搭接率是影响熔覆层质量和性能的重要参数。搭接率过低会导致熔覆层表面存在明显的台阶和缺陷，影响表面质量和使用寿命；而搭接率过高则可能导致重复熔化，增加热输入量，导致热影响区扩大。

2、激光熔覆技术在平面上的应用已经相对成熟，但在球面上的应用仍面临诸多挑战。球面结构由于其曲率变化大，激光束在不同位置的入射角度和能量分布不均匀，若采用传统的竖直阶梯熔覆，此时熔覆涂层会逐渐堆积，熔覆后多道熔覆层上表面宏观形貌曲率需要与球面曲率不吻合，熔覆层的厚度和性能难以保持一致。此外，球面熔覆过程中，熔池的流动性和冷却速度与平面相比有明显差异，使得球面激光熔覆层的质量和一致性较低。

技术实现思路

1、本发明提供一种应用于球面的激光熔覆搭接方法、装置及电子设备，可以提高球面激光熔覆层的质量和一致性。

2、为实现上述目的，本发明提供的一种应用于球面的激光熔覆搭接方法，包括：

3、获取应用球面，并对所述应用球面进行单道涂层熔覆加工，加工完成后得到激光熔覆单道涂层，其中，应用球面是指进行激光熔覆的工件具有的带有曲率的表面；

4、提取所述激光熔覆单道涂层的外轮廓曲线，并基于所述外轮廓曲线建立所述应用球面的轮廓线数学模型；

5、根据所述轮廓线数学模型建立所述应用球面的激光熔覆多道涂层搭接模型，并利用所述激光熔覆多道涂层搭接模型对所述应用球面进行激光熔覆。

6、可选地，所述对所述应用球面进行单道涂层熔覆加工，加工完成后得到激光熔覆单道涂层，包括：

7、计算所述应用球面的球面参数，并根据所述球面参数调整熔覆设备的工艺参数；

8、利用所述熔覆设备对所述应用球面进行单道涂层熔覆加工，得到所述激光熔覆单道涂层。

9、可选地，所述提取所述激光熔覆单道涂层的外轮廓曲线，包括：

10、利用轮廓仪提取所述激光熔覆的单道涂层的初始外廓形貌数据，并将所述初始外廓形貌数据输入至图像拟合软件中去除所述初始外廓形貌数据中的杂峰数据，得到标准外廓形貌数据；

11、利用多种函数分别对所述标准外廓形貌数据进行拟合处理，得到多个拟合曲线；

12、根据每个所述拟合曲线计算每种所述函数的拟合优度，选择获得最优的拟合优度的拟合曲线作为所述激光熔覆单道涂层的外轮廓曲线。

13、可选地，所述根据每个所述拟合曲线计算每种所述函数的拟合优度，包括：

14、采用下述公式计算每种所述函数的拟合优度r2：

15、

16、其中，t为激光熔覆单道涂层熔覆的实际数据，p为激光熔覆单道涂层熔覆的预测数据，avgt为激光熔覆单道涂层熔覆的实际数据均值，t为应用球面中激光熔覆单道涂层熔覆的样本总数。

17、可选地，所述根据所述轮廓线数学模型建立所述应用球面的激光熔覆多道涂层搭接模型，包括：

18、根据对称性原理，选取所述轮廓线数学模型中的应用球面的熔覆路径起点的所在平面为研究面、以应用球面的球心为原点、应用球面的球心所在的水平直径线为横坐标轴、铅垂直径线纵坐标轴建立熔覆平面直角坐标系，并根据所述熔覆平面直角坐标系搭建激光熔覆多道涂层搭接模型。

19、可选地，在所述根据所述熔覆平面直角坐标系搭建激光熔覆多道涂层搭接模型之后，还包括对所述激光熔覆多道涂层搭接模型进行优化。

20、可选地，所述对所述激光熔覆多道涂层搭接模型进行优化，包括：

21、提取所述激光熔覆多道涂层搭接模型中第一熔覆层、第二熔覆层、搭接区、堆叠区、熔覆方向、激光熔覆头的起始偏转角以及熔道偏转角；

22、将所述第一熔覆层的拟合函数映射至零件坐标系中得到所述第一熔覆层路径；

23、根据所述第一熔覆层路径、搭接区、堆叠区、熔覆方向、激光熔覆头的起始偏转角以及熔道偏转角构建所述第二熔覆层的数学模型得到第二熔覆层路径；

24、根据所述第一熔覆层路径和所述第二熔覆层路径建立改进切线模型；

25、根据所述改进切线模型计算所述熔道偏转角的最优旋转角度，并基于所述最优旋转角度计算旋转速度变化规律，并根据所述旋转速度变化规律优化所述激光熔覆多道涂层搭接模型。

26、为了解决上述问题，本发明还提供一种应用于球面的激光熔覆搭接装置，所述装置包括：

27、单道涂层获取模块，用于获取应用球面，并对所述应用球面进行单道涂层熔覆加工，加工完成后得到激光熔覆单道涂层，其中，应用球面是指进行激光熔覆的工件具有的带有曲率的表面；

28、轮廓线数学模型构建模块，用于提取所述激光熔覆单道涂层的外轮廓曲线，并基于所述外轮廓曲线建立所述应用球面的轮廓线数学模型；

29、激光熔覆多道涂层搭接模型构建模块，用于根据所述轮廓线数学模型建立所述应用球面的激光熔覆多道涂层搭接模型，并利用所述激光熔覆多道涂层搭接模型对所述应用球面进行激光熔覆。

30、为了解决上述问题，本发明还提供一种电子设备，所述电子设备包括：

31、至少一个处理器；以及，

32、与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

33、所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行上述所述的应用于球面的激光熔覆搭接方法。

34、为了解决上述问题，本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有至少一个计算机程序，所述至少一个计算机程序被电子设备中的处理器执行以实现上述所述的应用于球面的激光熔覆搭接方法。

35、本发明通过获取应用球面，并对所述应用球面进行单道涂层熔覆加工，加工完成后得到激光熔覆单道涂层，其中，应用球面是指进行激光熔覆的工件具有的带有曲率的表面，可以获取单道涂层的厚度和形状，此外，通过提取所述激光熔覆单道涂层的外轮廓曲线，并基于所述外轮廓曲线建立所述应用球面的轮廓线数学模型，可以实现应用球面上熔覆涂层的轮廓线的精确提取，进而可以保证后续激光熔覆多道涂层搭接模型搭建的准确性以及保证激光熔覆多道涂层搭接模型的精度，再者，根据所述轮廓线数学模型建立所述应用球面的激光熔覆多道涂层搭接模型，并利用所述激光熔覆多道涂层搭接模型对所述应用球面进行多道涂层激光熔覆，可以提升球面激光熔覆的效率以及球面激光熔覆层的质量和一致性。

技术特征：

1.一种应用于球面的激光熔覆搭接方法，其特征在于，所述方法包括：

2.如权利要求1所述的应用于球面的激光熔覆搭接方法，其特征在于，所述对所述应用球面进行单道涂层熔覆加工，加工完成后得到激光熔覆单道涂层，包括：

3.如权利要求1或2中任一项所述的应用于球面的激光熔覆搭接方法，其特征在于，所述提取所述激光熔覆单道涂层的外轮廓曲线，包括：

4.如权利要求3所述的应用于球面的激光熔覆搭接方法，其特征在于，所述根据每个所述拟合曲线计算每种所述函数的拟合优度，包括：

5.如权利要求1或2或4中任一项所述的应用于球面的激光熔覆搭接方法，其特征在于，所述根据所述轮廓线数学模型建立所述应用球面的激光熔覆多道涂层搭接模型，包括：

6.如权利要求5所述的应用于球面的激光熔覆搭接方法，其特征在于，在所述根据所述熔覆平面直角坐标系搭建激光熔覆多道涂层搭接模型之后，还包括对所述激光熔覆多道涂层搭接模型进行优化。

7.如权利要求6所述的应用于球面的激光熔覆搭接方法，其特征在于，所述对所述激光熔覆多道涂层搭接模型进行优化，包括：

8.一种应用于球面的激光熔覆搭接装置，其特征在于，所述装置可以实现如权利要求1至7中任意一项所述的应用于球面的激光熔覆搭接方法，所述装置包括：

9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：

10.一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7中任意一项所述的应用于球面的激光熔覆搭接方法。

技术总结
本发明涉及激光熔覆搭接技术，揭露了一种应用于球面的激光熔覆搭接方法，包括：获取应用球面，并对所述应用球面进行单道涂层熔覆加工，加工完成后得到激光熔覆单道涂层，其中，应用球面是指进行激光熔覆的工件具有的带有曲率的表面；提取所述激光熔覆单道涂层的外轮廓曲线，并基于所述外轮廓曲线建立所述应用球面的轮廓线数学模型；根据所述轮廓线数学模型建立所述应用球面的激光熔覆多道涂层搭接模型，并利用所述激光熔覆多道涂层搭接模型对所述应用球面进行激光熔覆。本发明还提出一种管道泄漏定位装置、电子设备以及存储介质。本发明可以提高球面激光熔覆层的质量和一致性。

技术研发人员：杜彦斌,雷鑫,陈泓西,毛恺奕,彭云川
受保护的技术使用者：重庆工商大学
技术研发日：
技术公布日：2025/3/10