[发明专利]异型结构件表面热障涂层多轴联动喷涂装置及喷涂方法

权利要求书

1.一种异型结构件表面热障涂层多轴联动喷涂装置，其特征在于，包括三维建模单元(10)、多轴联动等离子喷涂单元(20)和厚度监测与反馈单元(30)；

所述三维建模单元(10)对待喷涂工件(40)的外部形状进行三维扫描与拍照，获得点云数据，对点云数据进行处理与分析，通过公共参考点进行拼凑、拟合，生成三维网格模型；

所述多轴联动等离子喷涂单元(20)将三维建模单元(10)生成的三维网格模型导入六轴机械手的离线编程软件中，根据待喷涂工件(40)外形特征对六轴机械手运动参数、联动变位机运动参数进行设定，编制出适应于待喷涂工件(40)各个异型面的仿形喷涂轨迹，对待喷涂工件(40)进行热障涂层的喷涂成形；

所述厚度监测与反馈单元(30)实时监测等离子喷涂过程中待喷涂工件(40)的涂层厚度，对采集的涂层厚度数据进行处理，将处理后的数据反馈给六轴机械手控制器(23)，控制六轴机械手的喷涂轨迹；

所述的三维建模单元(10)包括光学扫描仪(11)、可调式移动支架(12)和数据处理终端(13)，光学扫描仪(11)对待喷涂工件(40)的三维轮廓进行全方位扫描与拍照，将三维轮廓信息发送给数据处理终端(13)；可调式移动支架(12)支撑光学扫描仪(11)，满足光学扫描仪(11)在扫描与拍照过程中移动、姿态调整的需要；数据处理终端(13)处理采集到的三维轮廓信息，并拟合生成三维网格模型；

所述的多轴联动等离子喷涂单元(20)包括PC计算机(21)、六轴机械手(22)、六轴机械手控制器(23)、联动变位机(24)、等离子喷枪(25)、喷枪固定夹具(26)和工件喷涂夹持工装(27)，所述PC计算机(21)接收三维网格模型，进行喷涂轨迹程序的离线编程，将喷涂轨迹程序发送至六轴机械手控制器(23)；六轴机械手控制器(23)根据喷涂轨迹程序控制六轴机械手(22)的运动轨迹，六轴机械手控制器(23)接收厚度监测与反馈单元(30)反馈的涂层厚度模拟量，将涂层厚度模拟量与预设的厚度数据进行比较，控制六轴机械手(22)的喷涂遍数；六轴机械手(22)夹持等离子喷枪(25)，根据设定的喷涂轨迹对待喷涂工件(40)进行等离子喷涂；联动变位机(24)在喷涂过程中，对待喷涂工件(40)进行回转和翻转；等离子喷枪(25)制备热障涂层，喷枪固定夹具(26)将等离子喷枪(25)固定在六轴机械手(22)上，工件喷涂夹持工装(27)将待喷涂工件(40)固定在联动变位机(24)上；

所述厚度监测与反馈单元(30)包括位移传感器(31)、PLC A/D模块(32)、PLC(33)和数值显示器(34)，位移传感器(31)测量待喷涂工件(40)表面的涂层厚度，将涂层厚度数据发送至PLC A/D模块(32)；PLC A/D模块(32)将涂层厚度数据的位移物理量转换为模拟量，发送至PLC(33)；PLC(33)对模拟量进行处理，获得涂层厚度分布曲线发送至数值显示器(34)，并将模拟量数据反馈信息发送至六轴机械手控制器(23)；数值显示器(34)显示涂层厚度分布曲线；

所述联动变位机(24)包括回转机构、翻转机构、支撑机构；所述支撑机构支撑回转机构和翻转机构；所述回转机构、翻转机构分别对待喷涂工件(40)进行回转和翻转；

所述回转机构包括第一指示刻度牌(53)、法兰盘(54)、回转机构外壳(58)、下护罩(59)、回转伺服电机(64)、第一连接盘(65)、减速机固定盘(66)、直角减速机(69)、导电滑环支架(71)、导电滑环(72)、导电滑环安装支架(73)；

下护罩(59)安装在回转机构外壳(58)上，回转伺服电机(64)、直角减速机(69)安装在回转机构外壳(58)内，回转伺服电机(64)的输出轴与直角减速机(69)的输入轴相连；减速机固定盘(66)安装在回转机构外壳(58)表面的安装孔内，直角减速机(69)一端通过减速机固定盘(66)安装在回转机构外壳(58)上，法兰盘(54)通过第一连接盘(65)安装在直角减速机(69)的输出轴上；直角减速机(69)另一端通过导电滑环安装支架(73)与导电滑环(72)相连，导电滑环(72)通过导电滑环支架(71)固定在下护罩(59)内；第一指示刻度牌(53)安装在法兰盘(54)侧面，用于法兰盘(54)的零位设定；

所述翻转机构包括翻转伺服电机(51)、键块(55)、第二指示刻度牌(62)、第二连接盘(67)、同轴减速机(68)、转轴(76)、轴承(77)、档盘(78)；

翻转伺服电机(51)的输出轴与同轴减速机(68)的输入轴相连，同轴减速机(68)固定在支撑机构上，回转机构外壳(58)一侧与支撑机构通过第二连接盘(67)连接，回转机构外壳(58)另一侧通过转轴(76)、轴承(77)安装在支撑机构上，轴承(77)嵌套在转轴(76)上；翻转伺服电机(51)的翻转运动通过同轴减速机(68)内部传递，带动回转机构外壳(58)和轴承(77)翻转；第二指示刻度牌(62)安装在转轴(76)侧面，用于回转机构外壳(58)的零位设定；档盘(78)安装在轴承(77)和支撑机构之间；

所述支撑机构包括右护罩(52)、左护罩(56)、吊环(57)、底座(60)、螺钉(61)、保护弹簧(63)、右支架(70)、左支架(74)；

同轴减速机(68)固定在右支架(70)上，回转机构外壳(58)一侧与右支架(70)通过第二连接盘(67)连接，转轴(76)和轴承(77)安装在左支架(74)上；右支架(70)、左支架(74)通过螺钉(61)安装在底座(60)上，右护罩(52)安装在右支架(70)外侧，左护罩(56)安装在左支架(74)外侧；吊环(57)安装在底座(60)上，用于吊装；保护弹簧(63)安装在回转机构外壳(58)内部，用于减震。