[发明专利]一种局部干法增材温度及高度在线监控的装置

权利要求书

1.一种局部干法增材温度及高度在线监控的装置，其特征在于：包括保护罩、激光熔覆头、监控器，其中，所述监控器包括高度测量组件、温度测量组件和监控器终端；

所述的保护罩其主体为一端开口的内凹结构，保护罩内设有固定激光熔覆头的夹持部；

所述激光熔覆头通过夹持部夹住激光熔覆头上端部分，激光熔覆头上设有作为能量传输通道的光纤，光纤固定在保护罩上，光纤上附有数据线作为信号通道外接监控器终端；

所述高度测量组件包括激光发射器、激光接收器、附带转子电机的转轴A、底座A、导轨；其中，所述导轨是保护罩内壁上方水平沿圆周方向设置的，导轨设在两个夹持部的下方，所述激光发射器和激光接收器均与数据线连通，激光发射器和激光接收器分别通过转轴A固定设有底座A，底座A中安装有伺服电机，激光发射器的底座A与激光接收器的底座A均在导轨上运动，且激光发射器和激光接收器的连线与导轨的直径方向一致；

所述温度测量组件包括底座B、附带转子电机的转轴B、双色测温仪，其中底座B和双色测温仪之间通过转轴B连接，底座B固定在保护罩内壁的中部位置，双色测温仪与数据线连通。

2.根据权利要求1所述的局部干法增材温度及高度在线监控的装置，其特征在于：所述保护罩上表面有周向均匀排布的进气孔，保护罩中下外表面有周向均匀排布的进水孔，保护罩内部设有夹层，夹层内设有水流通道，水流通道在最底端随保护罩向外侧展开，惰性气体从进气孔进入保护罩内保持内压配合外侧的水帘排水以构建局部干区。

3.根据权利要求1所述的局部干法增材温度及高度在线监控的装置，其特征在于：所述高度测量组件还包括刚性连杆，激光发射器与激光接收器之间有沿保护罩直径方向的刚性连杆连接，激光发射器和激光接收器在导轨上运动时，刚性连杆同时避开激光熔覆头旋转。

4.根据权利要求1所述的局部干法增材温度及高度在线监控的装置，其特征在于：所述温度测量组件为双轴温度测量组件，所述底座B和所述双色测温仪之间通过连续两根固定连接的附带转子电机的转轴B连接。

5.根据权利要求1-4任一项所述的局部干法增材温度及高度在线监控的装置，其特征在于：所述保护罩内设置三组完全相同的温度测量组件，温度测量组件沿保护罩圆周方向120°阵列分布。

6.一种局部干法增材温度及高度在线监控的方法，使用权利要求1至5中任一项所述的局部干法增材温度及高度在线监控的装置进行焊接，其特征在于：依次包括以下步骤：

（1）将所述局部干法增材温度及高度在线监控的装置安装在工件的待焊接区域上，使所述保护罩罩住至少部分所述待焊接区域，调整所述激光熔覆头的端部与工件之间的距离；

（2）在监控器终端中设定高度测量参数范围H0和温度测量参数范围T0；

（3）同时启动激光发射器和激光接收器各自底座A中的电机和转轴A中的转子电机，使激光发射器和激光接收器沿着导轨直径在导轨上匀速转动的同时，保持激光发射器和激光接收器始终对准激光熔覆头的正下端；

（4）打开光纤及数据线的传输通道，启动监控器终端，激光发射器、激光接收器和双色测温仪开始信号传输至监控器终端：a.激光发射器发射的激光到增材区域表面，激光接收器通过测量增材区域反射回来的激光，将两者得到的激光数据通过数据线传送至监控器终端中，在监控器终端中通过编程计算得出增材区域表面的高度测量数据H1，监控器终端根据高度测量数据H1与高度测量参数范围H0的对比，控制激光熔覆头的送粉速率；

b.双色测温仪测将测量到的增材区域表面温度数据T1通过数据线传送至监控器终端中，监控器终端根据温度测量数据T1与温度测量参数范围T0的对比，控制激光熔覆头的输出激光功率；

（5）焊接完成后，局部干法增材温度及高度在线监控的装置停止工作，装置移出焊接区域。