[发明专利]声发射辅助同轴视觉热丝小功率激光模具修复方法和设备

说明书

技术领域

本发明属于金属材料加工领域。

背景技术

模具是工业生产的基础工艺装备，在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电和通讯等产品中，60%~80%的零部件都要依靠模具成形。宁波是我国模具主要生产基地之一。目前，全市共有模具及配套企业6000余家，专业模具企业4700余家，从业人员超过20万人。2010年，全市规模以上专业模具生产企业152家，实现模具工业总产值277亿元，实现利税71.4亿元，其中利润总额63.6亿元。2010年模具出口交货值6.2亿元，2006年至2010年模具出口平均以30％的速度增长，宁波模具工业总产值和销售额在2006年～2010年均以20％以上的速度快速发展；在中国模协所列的十大类模具中，宁波以塑料模具、压铸模具、铸造模具、粉末冶金模具著称。压铸模占全国45%，铸造模占全国60%，粉末冶金模占全国25%，塑料模占全国16%。宁波模具产业区域特色明显。宁海的大型塑料模、北仑的压铸模、余姚的精密塑料模、慈溪的家电模、象山的铸造模、鄞州的汽车零部件模等特色模具在国内已有较大影响。国家有关部门分别授予宁海为“中国塑料模具生产基地”和“塑料模之乡”、余姚为“中国轻工模具生产基地”、北仑为“压铸模之乡”、象山为“铸造模之乡”等，宁波市被授予“中国模具之都”。

虽然我国模具生产发展很快，但与国外先进水平相比还有很大差距，主要表现在制造周期长、制造精度低、模具寿命短等方面，其中模具寿命短的问题尤为突出。如国内普通压铸模具寿命一般为3-10万模次，国外可达到10-35万模次，对于那些要求保留压铸表面的制品，模具寿命有时仅有1-2万模次。模具寿命短直接导致资源浪费和生产成本的上升，因此，开展模具修复再造技术研究，延长模具使用寿命，具有重要的现实意义，如果通过模具修复再造技术提高模具寿命20%以上，将会给企业带来巨大经济效益。

激光焊接过程的空气负载声发射是焊接过程发出的一种信号，可以表征焊接质量的较多因素，如焊接缺陷、飞溅、焊接稳定性等，可以作为焊接质量实时控制被控制量的一个间接变量。视觉传感一般对焊接表面的状态比较敏感，但对焊缝飞溅、缺陷等存在检测困难。它们又同时能检测焊缝错边、间隙、熔池及匙孔状态等焊接状态。根据视觉传感赋予操作者“看”的功能，空气负载声发射赋予操作者“听”的功能，拟以模具修复状态视觉传感控制模型为主，利用激光焊接电弧声听觉与图像传感视觉互补性和相关性，模拟人的听觉和视觉对焊接过程质量控制信息融和处理过程，提供提高模具修复质量和效率一种新方法。

目前为止还没有声发射辅助同轴视觉热丝小功率激光模具修复方法和设备。

发明内容

下面对本发明作详细描述:

当前模具应用企业遇到精密模具修复一般返回模具生产厂家，如果是进口模具，修复周期较长、费用高。模具激光手动填丝修复工艺复杂，对焊工操作技术要求高，修复效率低，影响小功率激光模具手动修复技术推广。如果能提高小功率激光模具修复自动化和智能化，减少对焊工技能要求，提高模具修复质量和效率，将会促进激光模具修复技术在模具应用企业推广。

本发明提供的声发射辅助同轴视觉热丝小功率激光模具修复方法，其具体步骤为：

利用自动热丝技术、视觉传感，声发射传感和小功率激光技术相结合，优化小功率激光模具修复工艺参数，利用数据和特征信息多智能体决策融合技术，对视觉和声发射系统采集的激光模具修复状态特征信息进行融合处理，根据处理结果通过激光器、送丝机和五自由度数控工作台完成对激光模具修复质量控制。

本热丝小功率激光模具修复设备，由控制单元、声发射辅助同轴视觉采集系统，可调温热丝送丝机、激光器和五自由度数控工作台组成，它的总体结构见附图1，下面分别详细说明。

1. 控制单元：控制单元是一台工业控制计算机，安装了热丝小功率激光模具修复工艺模块、声发射辅助同轴视觉数据融合模块和数控加工模块。

“热丝小功率激光模具修复工艺模块”主要部分是加工工艺参数数据库，该数据库是对大量实验数据总结和优化的结果。数据库中每一条数据记录包括材料的牌号、原始显微组织，激光器的频率、电流强度、脉宽、扫描速度，激光焊丝材料、直径、温度、送丝速度，功能表面裂纹形式、位置，功能表面磨损形式、位置。

 “声发射辅助同轴视觉数据融合模块” 是利用数据和特征信息多智能体决策融合技术，对视觉和声发射系统采集的激光模具修复状态特征信息进行融合处理，根据处理结果通过激光器、送丝机和五自由度数控工作台完成对激光模具修复质量控制。