1.本发明涉及激光修复技术领域，特别是涉及一种双激光同轴选区熔化修复设备及方法。
背景技术：
2.传统的激光熔覆修复技术是通过激光熔化吹送的粉末或输送的丝材实现的，修复结构仍然面临着精度差，需要大量的后处理，无法实现复杂结构的修复等问题。由于定位、粉末铺覆等方面的限制，在解决部件修复结构尺寸偏差大、组织晶粒粗化、缺陷率超标、静载强度下降、疲劳性能不稳定的技术难题时，难以实现修复区域的控形控性。
技术实现要素：
3.本发明的目的是提供一种双激光同轴选区熔化修复设备及方法，采用激光选区熔化技术，实现修复区域的控形控性，在增材制造方面精度更高，成形结构性能更好，并且满足更复杂结构制造。
4.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
5.一种双激光同轴选区熔化修复设备，包括：上位机以及与上位机电性连接的多维度调整及铺粉模块、视觉检测模块、激光扫描模块、光源模块；
6.所述多维度调整及铺粉模块，包括修复平台、夹紧固定装置、铺粉装置、调高装置；所述夹紧固定装置用于将待修复零件夹紧固定在修复平台上，所述铺粉装置用于在上位机的控制下对待修复零件的待修复区域进行铺粉，所述调高装置用于在上位机的控制下，调整修复平台的高度；
7.所述视觉检测模块，用于对待修复零件表面进行检测，并将待修复区域的轮廓数据传回上位机；用于每一次铺粉后，对铺粉状态进行检测，并将检测数据传回上位机；用于每一次激光熔化修复后，对修复结果进行检测，并将检测数据传回上位机；
8.所述光源模块包括第一激光源、第二激光源、反射镜，所述第一激光源发射出的激光通过反射镜与所述第二激光源发射出的激光同轴，向所述激光扫描模块发射同轴双激光束；
9.所述激光扫描模块，用于在上位机的控制下，调整同轴双激光束的扫描路径，对待修复区域的铺粉区域进行扫描熔化修复处理。
10.进一步地，所述多维度调整及铺粉模块还包括修复腔，所述修复平台、夹紧固定装置、铺粉装置、调高装置设置在所述修复腔内，所述修复腔的上方开设有激光扫描孔以及视觉检测检测孔，所述激光扫描模块设置在所述激光扫描孔的上方，所述视觉检测模块设置在视觉检测检测孔的上方。
11.进一步地，所述视觉检测模块采用至少两个ccd相机。
12.进一步地，所述激光扫描模块采用激光振镜。
13.进一步地，所述第一激光源包括880nm半导体激光器、第一扩束镜，所述第一扩束
镜将880nm半导体激光器发出的880nm激光的半径扩到第一半径，所述第二激光源包括1080nm半导体激光器、第二扩束镜，所述第二扩束镜将1080nm半导体激光器发出的1080nm激光的半径扩到第二半径，所述第一半径大于所述第二半径，880nm激光包裹1080nm激光；所述反射镜设置两个，分别为第一反射镜和第二反射镜，所述第一反射镜与所述第一扩束镜对应，将1080nm激光反射到第二反射镜，所述第二反射镜为单面反射镜，将1080nm激光和880nm激光同轴汇聚在一起，发射到所述激光扫描模块。
14.本发明还提供一种双激光同轴选区熔化修复方法，应用于上述的双激光同轴选区熔化修复设备，包括以下步骤：
15.s1，将待修复零件夹紧固定在多维度调整及铺粉模块的修复平台上；
16.s2，视觉检测模块对待修复零件表面进行检测，并将检测数据传回上位机；
17.s3，上位机对s2中的检测数据进行分析，若检测到夹紧固定状态有误，则需要重新调整固定状态，若无误，则基于检测数据，确定铺粉方案，生成铺粉控制指令，并传输给多维度调整及铺粉模块；
18.s4，多维度调整及铺粉模块在接收到上位机的铺粉控制指令之后，根据铺粉控制指令，对修复平台上的待修复零件进行铺粉工作；
19.s5，每一次铺粉后，视觉检测模块对铺粉状态进行检测，并将检测数据传回上位机；
20.s6，上位机对s5中的检测数据进行分析，确定激光熔化修复方案，生成激光熔化修复控制指令，并将传输给激光扫描模块；
21.s7，激光扫描模块在接收到上位机的激光熔化修复控制指令之后，调整同轴双激光束的扫描路径，对待修复区域的铺粉区域进行扫描熔化修复处理；
22.s8，视觉检测模块对待修复零件的熔化修复结果进行检测，并将检测数据传回上位机；
23.s9，上位机对s8中的检测数据进行分析，调整铺粉方案，确定新的铺粉控制指令，并传输给多维度调整及铺粉模块；
24.s10，重复s4至s9，直至将整个待修复零件全部修复完毕。
25.进一步地，所述步骤s6中，确定激光熔化修复方案，生成激光熔化修复控制指令，需满足以下条件：
26.待修复零件的待修复区域与激光扫描区域重合；
27.待修复零件的待修复区域所在平面与粉末刮涂平面、激光扫描平面平行。
28.根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明提供的双激光同轴选区熔化修复设备及方法，通过视觉检测模块对待修复零件进行视觉检测，针对其损伤状况做出高精度高效率的修复方案；在每一次铺粉和熔化修复之后都进行视觉检测，针不同的修复状态实时进行调整，提高修复精度和效率；采用全新的同轴双激光束，省略了传统的单一激光束在工作前对铺粉平台的预热和保温过程，使其修复过程更加简便。
附图说明
29.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施
例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
30.图1为本发明双激光同轴选区熔化修复设备的结构示意图；
31.图2为本发明同轴双激光束的结构示意图；
32.图3为本发明实施例多维度调整及铺粉模块的结构示意图；
33.附图标记说明：1、第一激光源；2、第二激光源；3、第一反射镜；4、第二反射镜；5、激光振镜；6、修复腔；7、调高装置；7-1、固定板；7-2、第一丝杠；8、铺粉装置；8-1、铺粉车；8-2、第二丝杠；9、ccd相机；10、上位机；11、修复平台；12、台钳；13、待修复零件。
具体实施方式
34.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
35.本发明的目的是提供一种双激光同轴选区熔化修复设备及方法，采用激光选区熔化技术，实现修复区域的控形控性，在增材制造方面精度更高，成形结构性能更好，并且满足更复杂结构制造。
36.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
37.如图1和图3所示，本发明提供的双激光同轴选区熔化修复设备，包括上位机10以及与上位机10电性连接的多维度调整及铺粉模块、视觉检测模块、激光扫描模块、光源模块；
38.所述多维度调整及铺粉模块，包括修复平台11、夹紧固定装置、铺粉装置8、调高装置7；所述夹紧固定装置用于将待修复零件夹紧固定在修复平台上，所述铺粉装置8用于在上位机10的控制下对待修复零件13的待修复区域进行铺粉，所述调高装置8用于在上位机10的控制下，调整修复平台11的高度，从而契合修复的需求；
39.示例地，所述夹紧固定装置可以采用台钳12，所述调高装置7包括固定板7-1、第一丝杠7-2，所述修复平台11通过第一丝杠7-2连接在固定板7-1上，所述修复平台11通过滑块滑动连接在所述第一丝杠7-2上，所述第一丝杠7-2能够带动所述修复平台11上下移动，所述第一丝杠7-2由第一电机驱动，所述上位机10与所述第一电机电性连接，在上位机10的控制下，第一电机驱动第一丝杠7-2，带动所述修复平台11及其上的待修复零件13上下移动。
40.示例地，所述铺粉装置8设置在夹紧固定装置上方，具体地，可以包括在水平面相互垂直的第二丝杠8-2和第三丝杠，所述第三丝杠通过滑块滑动连接在所述第二丝杠8-2上，所述第三丝杠通过滑块连接铺粉车8-1，所述第二丝杠8-2由第二电机驱动，所述第三丝杠由第三电机驱动，所述第二电机和第三电机均与所述上位机10电性连接。
41.示例地，所述第一丝杠为z轴方向，所述第二丝杠为x轴方向，所述第三丝杠为y轴方向。第二丝杠和第三丝杠构成的xy轴向移动结构可参考现有技术常见的结构。
42.在上位机10的控制下，第二电机驱动第二丝杠，带动所述第三丝杠及其上的铺粉车一起沿x轴方向移动，达到设定位置，可以开启第三电机驱动第三丝杠，带动所述铺粉车
沿y轴方向移动；从而实现铺粉车前后左右方向的移动，能够对待修复零件13的待修复区域进行准确铺粉。
43.在修复过程中，每修复完一层，修复平台11便向下移动一定距离，然后再铺粉熔化烧结，逐层修复，最终完成。
44.所述视觉检测模块，用于对待修复零件表面进行检测，并将待修复区域的轮廓数据传回上位机10；用于每一次铺粉后，对铺粉状态进行检测，并将检测数据传回上位机10；用于每一次激光熔化修复后，对修复结果进行检测，并将检测数据传回上位机10；
45.所述光源模块包括第一激光源1、第二激光源2、反射镜，所述第一激光源1发射出的激光通过反射镜与所述第二激光源2发射出的激光同轴，向所述激光扫描模块发射同轴双激光束；
46.所述激光扫描模块，用于在上位机10的控制下，调整同轴双激光束的扫描路径，对待修复区域的铺粉区域进行扫描熔化修复处理。
47.上位机10的作用主要有两点，其一是接收视觉检测模块对待修复零件夹紧固定状态、粉末铺设状态、激光熔化修复状态的检测情况，并做出相应的数据调整；其二是将调整好的数据分别传输给视觉检测模块和激光扫描模块，以达到控制其工作的效果。
48.其中，所述多维度调整及铺粉模块还包括修复腔6，所述修复平台11、夹紧固定装置、铺粉装置8、调高装置7设置在所述修复腔6内，所述修复腔6的上方开设有激光扫描孔以及视觉检测检测孔，所述激光扫描模块设置在所述激光扫描孔的上方，所述视觉检测模块设置在视觉检测检测孔的上方。
49.具体地，所述视觉检测模块采用至少两个ccd相机9。所述激光扫描模块采用激光振镜5。
50.光源模块与传统熔化修复技术使用的单一激光光源不同，本发明采用的是双激光同轴射出。示例地，所述第一激光源包括880nm半导体激光器、第一扩束镜，所述第一扩束镜将880nm半导体激光器发出的880nm激光的半径扩到第一半径，所述第二激光源包括1080nm半导体激光器、第二扩束镜，所述第二扩束镜将1080nm半导体激光器发出的1080nm激光的半径扩到第二半径，所述第一半径大于所述第二半径，880nm激光包裹1080nm激光，如图2所示。
51.所述反射镜设置两个，分别为第一反射镜3和第二反射镜4，所述第一反射镜3与所述第一扩束镜对应，将1080nm激光反射到第二反射镜4，所述第二反射镜4为单面反射镜，与所述第二扩束镜对应，将1080nm激光和880nm激光同轴汇聚在一起，发射到所述激光扫描模块。
52.两束激光分别由各自的半导体激光器射出，在通过各自的扩束镜之后，808nm被扩成半径较大的激光束，1080nm的激光被扩成半径较小的激光束。在通过第一反射镜和单向反射镜的相互配合后，两束激光达到同轴的状态。其激光配合状态如图2所示。光源模块的作用是：包裹在外部的短波长激光的量较低，可以在烧结之前对粉末进行预热作用，省略了在烧结之前对粉末的预加热处理；而包裹在内部的长波长激光能量更高，可以起到烧结的作用。并且在烧结结束之后，包裹在外部的短波长激光还会重新扫过刚刚烧结过得区域，起到一个对该区域保温处理的一个过程，减少由于骤冷出现粉末粒子杂乱导致成型体不稳固的现象，提高了烧结的精度。
53.本发明还提供一种双激光同轴选区熔化修复方法，应用于上述的双激光同轴选区熔化修复设备，包括以下步骤：
54.s1，将待修复零件夹紧固定在多维度调整及铺粉模块的修复平台上；
55.s2，视觉检测模块对待修复零件表面进行检测，并将检测数据传回上位机；
56.s3，上位机对s2中的检测数据进行分析，若检测到夹紧固定状态有误，则需要重新调整固定状态，若无误，则基于检测数据，确定铺粉方案，生成铺粉控制指令，并传输给多维度调整及铺粉模块；
57.s4，多维度调整及铺粉模块在接收到上位机的铺粉控制指令之后，根据铺粉控制指令，对修复平台上的待修复零件进行铺粉工作；
58.s5，每一次铺粉后，视觉检测模块对铺粉状态进行检测，并将检测数据传回上位机；
59.s6，上位机对s5中的检测数据进行分析，确定激光熔化修复方案，生成激光熔化修复控制指令，并将传输给激光扫描模块；
60.s7，激光扫描模块在接收到上位机的激光熔化修复控制指令之后，调整同轴双激光束的扫描路径，对待修复区域的铺粉区域进行扫描熔化修复处理；
61.s8，视觉检测模块对待修复零件的熔化修复结果进行检测，并将检测数据传回上位机；
62.s9，上位机对s8中的检测数据进行分析，调整铺粉方案，确定新的铺粉控制指令，并传输给多维度调整及铺粉模块；
63.s10，重复s4至s9，直至将整个待修复零件全部修复完毕。
64.所述步骤s6中，确定激光熔化修复方案，生成激光熔化修复控制指令，需满足以下条件：
65.待修复零件的待修复区域与激光扫描区域重合；
66.待修复零件的待修复区域所在平面与粉末刮涂平面、激光扫描平面平行。
67.此外，对位置和角度容许误差小，可以实现高精度的成形。
68.本发明提供的双激光同轴选区熔化修复设备及方法，具有如下特点：
69.1、修复精度高：利用视觉检测模块，对待修复区域进行精准定位，并对不同的损伤状况做出不同的修复方式。
70.2、修复效率快：通过精准的视觉检测与激光扫描，可大大提升修复精度与修复效率。
71.3、修复效果好：每次铺粉和熔化修复后都有检测步骤，实时控制修复状态。
72.4、修复过程简便：相比于单一的激光束，同轴双激光束的熔化修复省去了修复前对铺粉平台的预热以及修复后的保温过程，使其修复过程更加简便。
73.本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。