[发明专利]一种在钢轨表面进行在线修复的熔覆设备及方法

权利要求书

1.一种在钢轨表面进行在线修复的熔覆设备，其特征在于，包括三维扫描和建模系统（1）、钢轨预热系统（2）、表面熔覆设备系统（3）；所述表面熔覆设备系统包括熔覆控制系统、机械臂运动控制系统、电源系统、气体系统、冷却系统、送料控制系统；所述系统的所有线路（06）都通过电力机车顶部的出口搭接在六轴机械臂（05）上使系统固定。

2.根据权利要求1所述的在钢轨表面进行在线修复的熔覆设备，其特征在于，所述的在钢轨表面进行在线修复的熔覆设备还包括计算机集成系统，所述计算机集成系包括三维扫描和建模系统的控制系统（101）、钢轨熔覆温度的控制系统（201）、表面熔覆系统的控制系统（301）。

3.根据权利要求1所述的在钢轨表面进行在线修复的熔覆设备，其特征在于，所述三维扫描和建模系统（1）中包括三维扫描仪（102），三维扫描仪（102）安装在机械臂（05）的端部，通过机械臂运动控制系统来实现对钢轨的360°的空间旋转扫描，扫描后的数据通过线路（06）传回三维扫描和建模系统（1）。

4.根据权利要求2所述的在钢轨表面进行在线修复的熔覆设备，其特征在于，所述三维扫描和建模系统（1）分别两次扫描和建模完整钢轨和待修复钢轨，通过数据重构和交并集求出需要熔覆的模型，再根据表面熔覆系统的控制系统（301）进行路径规划和切片。

5.根据权利要求1所述的在钢轨表面进行在线修复的熔覆设备，其特征在于，所述钢轨预热系统（2）通过铜排线（203）对所需修复钢轨周围进行预热，铜排线（203）上置有热电偶实时监控钢轨局部区域的温度，通过预热控制系统（201）对温度进行控制和调整。

6.根据权利要求1所述的在钢轨表面进行在线修复的熔覆设备，其特征在于，所述表面熔覆设备系统（3）包括以下设备：表面熔覆参数控制系统（301）、表面熔覆电源（302）、表面熔覆冷却系统（303）、表面熔覆所需气体系统（304）、表面熔覆的发生器（305）、表面熔覆出料嘴（306）、表面熔覆送料装置（307）、表面熔覆热源（308）和机械臂控制（05）。

7.根据权利要求6所述的在钢轨表面进行在线修复的熔覆设备，其特征在于，所述表面熔覆的发生器（305）为等离子体发生器、激光发生器的其中一种；对应的表面熔覆的电源为等离子体发生器的电源、激光发生器的电源的其中一种。

8.根据权利要求6所述的在钢轨表面进行在线修复的熔覆设备，其特征在于，所述表面熔覆的填充材料是通过表面熔覆送料系统（307）和表面熔覆出料嘴（306）送出，所送的填充材料储存在表面熔覆送料系统（307）中，所述填充材料为金属丝材、金属粉末的其中一种。

9.根据权利要求1所述的在钢轨表面进行在线修复的熔覆设备，其特征在于，所述铜排线（203）、三维扫描仪（102）、表面熔覆的发生器（305）、表面熔覆出料嘴（306）均通过刚性连接件固定在机械臂（05）的端部。

10.一种在钢轨表面进行在线修复的熔覆方法，其特征在于：步骤如下：

对于有磨损的钢轨，先打磨去除氧化皮和污渍；

对于有磨损的钢轨，通过机械臂的各角度的旋转，带动三维扫描仪对磨损表面进行三维的扫描；

三维扫描后，通过计算机软件将点云数据集合转化，建立模型；

对于未磨损的钢轨，也重复步骤（3），得到完整钢轨的模型；

通过求交并集的方式突出显示待修复部位模型；

对待修复部位进行路径的规划和切片，并且根据实际的熔覆过程设置熔覆参数；

采用铜排线对待熔覆部位进行预热；

预热完成后，按照步骤（6）所设定的参数实施熔覆；

熔覆完成后，移动机械臂，通过铜排线的加热来对熔覆部位进行保温，降低其冷却速度，以获得所需的组织；

打磨成形。