[发明专利]用于内孔熔覆的激光头实时在线防撞监测装置及监测方法

权利要求书

1.一种用于内孔熔覆的激光头实时在线防撞监测装置，包括熔覆激光头(1)和控制所述熔覆激光头(1)运动轨迹的设备控制中心；其特征在于：

还包括设置在所述熔覆激光头(1)上的至少一个监测单元(2)；

所述监测单元(2)包括采集单元(21)、图像比较单元及至少一个发光单元(22)；

所述发光单元(22)用于向被加工件内表面(3)的非实时加工区域发射单色光；

所述采集单元(21)用于采集发光单元(22)发射的单色光在被加工件内表面(3)的非实时加工区域所形成的光斑图像；

所述图像比较单元用于将采集得到的光斑图像与标定的光斑图像比较，作为判断激光头是否偏离的依据；

设备控制中心根据图像比较单元得出的结果，调整熔覆激光头的位置，使其位于加工件内孔合适位置；或者，直接停止熔覆激光头(1)的工作。

2.根据权利要求1所述的用于内孔熔覆的激光头实时在线防撞监测装置，其特征在于：每个监测单元(2)的发光单元(22)的数量为一个，发光单元(22)在被加工件内表面(3)的非实时加工区域所形成的光斑图像为规则图形或不规则图形。

3.根据权利要求1所述的用于内孔熔覆的激光头实时在线防撞监测装置，其特征在于：每个监测单元(2)的发光单元(22)的数量为两个，发光单元(22)为点状光源，且两个发光单元(22)的出射光路之间的夹角为锐角。

4.根据权利要求3所述的用于内孔熔覆的激光头实时在线防撞监测装置，其特征在于：其中一个发光单元(22)的出射光路垂直于对应光斑所在平面。

5.根据权利要求1所述的用于内孔熔覆的激光头实时在线防撞监测装置，其特征在于：每个监测单元(2)的发光单元(22)的数量为三个，发光单元(22)为点状光源，且任意两个发光单元(22)的出射光路之间的夹角为锐角。

6.根据权利要求5所述的用于内孔熔覆的激光头实时在线防撞监测装置，其特征在于：其中一个发光单元(22)的出射光路垂直于对应光斑所在平面。

7.根据权利要求1至6任一所述的用于内孔熔覆的激光头实时在线防撞监测装置，其特征在于：所述监测单元(2)的数量至少有两个，其中一个监测单元(2)设置在熔覆激光头(1)的前端面，指向内孔底面(32)，其余监测单元(2)设置在熔覆激光头(1)的前部侧面，指向内孔侧壁(31)。

8.根据权利要求7所述的用于内孔熔覆的激光头实时在线防撞监测装置，其特征在于：所述其余监测单元(2)沿熔覆激光头(1)的前部侧面圆周均布。

9.一种基于权利要求1所述用于内孔熔覆的激光头实时在线防撞监测装置进行在线监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)标定发光单元(22)到被加工件内表面(3)的距离与光斑图像的对应关系

1.1)熔覆激光头(1)平行于被加工件内孔轴线放置在被加工件内孔中；

1.2)熔覆激光头(1)上监测单元(2)的发光单元(22)向被加工件内表面(3)发射单色光，所述内表面包括侧壁(31)和/或底面(32)；

1.3)熔覆激光头(1)沿径向或轴向移动，移动过程中，测量发光单元(22)与被加工件内表面(3)的距离L，同时，监测单元(2)的采集单元(21)实时采集发光单元(22)发射的单色光在被加工件内表面(3)形成的光斑图像S，得到L与S之间的对应关系；

2)激光熔覆过程中，采集单元(21)实时采集发光单元(22)发射的单色光在被加工件内表面(3)的非实时加工区域所形成的光斑图像S1；

3)根据步骤2)所采集的光斑图像S1和步骤1)中得到的L与S之间的对应关系；实时得到发光单元(22)与被加工件内表面(3)的距离L1；

4)根据发光单元(22)与被加工件内表面(3)的距离L1，判断熔覆激光头(1)是否偏离；

5)根据偏离量调整熔覆激光头的位置，使其位于加工件内孔合适位置；或者直接停止熔覆激光头(1)的工作。

10.根据权利要求9所述用于内孔熔覆的激光头实时在线防撞监测装置进行在线监测方法，其特征在于：

步骤1)中，所述发光单元(22)的数量为一个，所述光斑图像S包括图形形状或图形面积；

或者，步骤1)中，所述发光单元(22)的数量为两个，发光单元(22)为点状光源，且任意两个发光单元(22)的出射光路之间的夹角为锐角；所述光斑图像S为光点之间的距离；

或者，步骤1)中，所述发光单元(22)的数量为三个或更多个，发光单元(22)为点状光源，且任意两个发光单元(22)的出射光路之间的夹角为锐角；所述光斑图像S为光点之间的距离或光点整体形成闭合图案。