[发明专利]一种轧辊激光毛化加工设备及其加工方法

权利要求书

1.一种轧辊激光毛化加工方法，其特征在于，包括如下步骤：

加工区域划分：将轧辊表面加工区域均匀划分为若干轧辊加工单元；

确定分布方案：根据所述轧辊加工单元参数和形貌参数，通过可首尾相连无序均匀点阵分布设计方法得出可首尾相连的无序均匀分布毛化点阵分布方案；所述可首尾相连无序均匀点阵分布设计方法具体包括如下步骤：

根据形貌参数分布建立均匀点阵分布毛化点圆心集A₀，具体为：

其中：A₀为均匀点阵分布毛化点圆心坐标位置集；(x_0i，y_0j)为第i行第j列均匀点阵分布毛化点圆心坐标；i为行序号；i_max为最大行序号，i_max＝πd/b；j为列序号，j_max＝[L₁/a]+1；j_max为最大列序号；a为形貌分布点距，x方向两个毛化硬质点之间距离；b为形貌分布线距，y方向两个毛化硬质点之间距离；任一轧辊加工单元长度为L₁；d为轧辊直径；

建立均匀点阵分布中每个毛化点随机位移向量集合ΔX，具体如下：

其中：ΔX为均匀点阵分布中每个毛化点随机位移向量集合；(δx_i，δy_j)为均匀点阵分布中第i行、第j列均匀点阵分布毛化点圆心坐标(x_0i，y_0j)的随机位移向量；ε_a为列偏移常量；ε_b为行偏移常量；

建立无序均匀分布毛化点圆心集A：将均匀点阵分布毛化点圆心坐标位置集A₀和均匀点阵分布中每个毛化点随机位移向量集合ΔX叠加：

其中：A，无序均匀分布毛化点圆心集；(x_i，y_j)，无序均匀分布毛化点圆心坐标；

查找坏点：按毛化点重叠容忍度查找无序均匀分布坏点行序列、列序列的集SP，具体如下：

其中：SP为无序均匀分布坏点行序列、列序列的集；A(i，j)为无序均匀分布毛化点圆心坐标集中第i、j个毛化点圆心坐标；(u_q，w_q)为第q个坏点坐标行序列、列序列；q为坏点排序号；ζ为无序均匀分布毛化点重叠容忍常量；D为形貌直径；

判断是否存在坏点：当时，则存在坏点，则根据无序均匀分布坏点集SP，调整随机位移向量集合ΔX，重复建立无序均匀分布毛化点圆心集A和查找坏点，直至当时，则不存在坏点；

建立无序均匀分布毛化点圆心集A以轴向中心线为基准进行左右对调后的无序均匀分布毛化点圆心集Aex：当时，对无序均匀分布毛化点圆心集A以轴向中心线为基准进行左右对调，以便多个激光末端输出模块加工区域的搭接：

其中：Aex为对无序均匀分布毛化点圆心集A以轴向中心线为基准进行左右对调后的无序均匀分布毛化点圆心集；(xex_i，yex_j)为左右对调后第i、j个毛化点圆心坐标；

查找中心线附近区域坏点：在左右对调过程后的中心线附近区域，按毛化点重叠容忍度查找无序均匀分布坏点行序列、列序列的集SPex，具体为：

其中：SPex为对左右对调过程后的中心线附近区域按毛化点重叠容忍度查找无序均匀分布坏点行序列、列序列的集；(uex_qex，wex_qex)为第qex个坏点坐标行序列、列序列；qex为坏点排序号；Aex(i，j)为对调后的无序均匀分布毛化点圆心坐标集中第i、j个毛化点圆心坐标；Center为左右对调过程后的中心线附近区域：

为输入的中心线附近区域比例；

判断中心线附近区域是否存在坏点：当则存在坏点，则根据中心线附近区域无序均匀分布坏点集SPex，调整中心线附近区域坏点位置，重复建立无序均匀分布毛化点圆心集A以轴向中心线为基准进行左右对调后的无序均匀分布毛化点圆心集Aex和查找中心线附近区域坏点，直至

当时，则不存在坏点，即Aex为所述可首尾相连的无序均匀分布毛化点阵分布方案；确定输出信号：根据所述可首尾相连的无序均匀分布毛化点阵分布方案、机床参数和激光参数，通过信息处理模块得出激光出光位置信号、光束能量调节信号和一维光束偏转单元偏转信号；

轧辊激光毛化加工：所述激光出光位置信号用于控制光源模块发出激光；所述光束能量调节信号和一维光束偏转单元偏转信号分别输入激光末端输出模块，用于产生无序的激光点阵，每个激光末端输出模块用于加工一个轧辊加工单元。