[发明专利]一种深水管道复合铣削增减材原位修复设备与方法

权利要求书

1.一种深水管道复合铣削增减材原位修复设备，其特征在于，包括修复舱、装备舱、刀具库、本地控制系统、六轴机器人、增材修复系统、减材处理系统和监控系统；

修复舱两侧均设有可替换舱门和密封舱门，用于将待修复管道装载到修复舱内并保证舱内气密性；修复舱顶部设有保护气气管接口，用于通过与水面配备的气瓶，向舱内提供高压保护气将舱内液体排除；修复舱底部设有活动舱底和密封垫，用于在将修复舱内液体排空后，封闭修复舱；

装备舱与修复舱之间设有装备舱门和密封条，用于在修复舱排水工作未完成时保持密闭状态；装备舱顶部设有综合管线接头，用于从水面引入电源线、气管、通信线；

所述刀具库、六轴机器人、增材修复系统、减材处理系统、监控系统和控制系统均设置在装备舱内部；

增材修复系统包括同轴送丝等离子焊枪、同轴送丝激光熔覆头、送丝机、激光器、等离子焊机和激光器水冷机；

所述送丝机分别与同轴送丝等离子焊枪和同轴送丝激光熔覆头相连接，用于向其提供不同直径的金属丝材；

减材处理系统包括打磨盘、三维扫描仪、电主轴和铣刀；所述三维扫描仪用于获取加工面的三维图像数据；所述打磨盘用于进行加工平面除锈和除贝类的预处理工作；

监控系统包括高清摄像头和熔池监控摄像头；所述高清摄像头用于获取装备舱整体高清图像；所述熔池监控摄像头搭载有光二极管，用于实时获取增材过程中熔池图像数据；

所述同轴送丝等离子焊枪、同轴送丝激光熔覆头、打磨盘、三维扫描仪和铣刀均设置在刀具库内；

六轴机器人自带焊接模块，通过电主轴进行同轴送丝等离子焊枪、同轴送丝激光熔覆头、打磨盘、三维扫描仪以及铣刀的装夹切换；

所述刀具库、六轴机器人、增材修复系统、减材处理系统和监控系统均通过信号线连接至本地控制系统，由本地控制系统进行协同控制。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，本地控制系统可通过综合管线接头引进信号线，将有关数据传输到水面上的控制系统，便于水面工作人员进行设备整体观察和控制。

3.一种基于权利要求1-2所述设备的修复方法，其特征在于，包括步骤：

(1)将修复设备吊装到指定工作地点，使修复舱罩住待修复管道；

(2)关闭可替换舱门和密封舱门，向修复舱内通入氩气以将水排空，水排空后关闭活动舱底，打开装备舱门；

(3)六轴机器人装夹三维扫描仪，扫描待修复部位，获取准确图像数据并传输给控制系统；

(4)将所获取的图像数据与工艺数据库对比，自动适配制定修复方案；

(5)六轴机器人切换装夹打磨盘或铣刀对待修复平面进行预处理；

(6)六轴机器人切换装夹同轴送丝等离子焊枪或同轴送丝激光熔覆头，对待修复区域进行熔融沉积，直到沉积修复工作完成；

(7)六轴机器人切换装夹打磨盘或铣刀对沉积层进行后处理；

(8)六轴机器人切换装夹同轴送丝激光熔覆头对修复后的表面进行抗腐蚀材料的熔覆；

(9)六轴机器人切换装夹三维扫描仪，对修复后的区域进行三维扫描，获取高清三维图像数据传输至水面，技术人员确认修复是否完成；

(10)修复完成后将装备舱内设备恢复原位，关闭装备舱门，打开活动舱底、密封舱门和可替换舱门，将修复设备吊出水面。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，采用同轴送丝式等离子焊枪进行等离子熔融沉积修复时，应当在加工第一层之前进行不送丝、低电流的若干次预热。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，当采用异种材料进行等离子熔融沉积修复时，可以先在第一层采用激光熔融沉积来沉积一层。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤(7)中后处理为：当在沉积修复过程中，发现表面起伏过大，质量不佳时，可更换成打磨盘或铣刀将表面平整后，继续修复。