自由曲面上的等搭接率算法与激光熔覆工艺的应用

简介：
本研究探讨了在复杂自由曲面零件上实现均匀搭接率的创新算法，并结合先进的激光熔覆技术，优化制造过程中的材料沉积，提升表面质量及性能。 曲面激光熔覆过程中由于搭接率的变化容易导致熔覆层厚薄不均的问题。为此提出了一种自由曲面激光熔覆的算法，能够生成具有恒定搭接率的轨迹。 该方法首先使用深度相机采集曲面上的点云数据，并确定一条代表性的点云束作为初始熔道路径。然后通过等距离步长法获取一系列加工点集。接着采用求交切片法获得垂直于熔覆方向的曲面轮廓，在此轮廓上搜索出与已有的加工点集相距一定间隔的新位置，形成新的等距点集，并以此拟合后一道熔道轨迹。 重复上述步骤直至遍历整个曲面区域为止。同时根据每个加工点上的法矢量信息来确定激光喷头的运动姿态，确保其轴线始终垂直于待处理表面以保证搭接率的一致性。 实验结果表明，在半球形封头表面上应用该方法进行熔覆操作时可以得到厚度均匀、硬度较高且无明显道间隆起或凹陷缺陷的自由曲面激光熔覆层。