【摘 要】
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金属零件在生产加工和使用过程中不可避免的会产生裂纹等缺陷,在生产过程中,金属表面常见裂纹有铸造裂纹、锻造裂纹以及热处理裂纹等;在使用过程中,由于长期受到外界交变应力
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金属零件在生产加工和使用过程中不可避免的会产生裂纹等缺陷,在生产过程中,金属表面常见裂纹有铸造裂纹、锻造裂纹以及热处理裂纹等;在使用过程中,由于长期受到外界交变应力等不匀均载荷的作用,零件表面会产生疲劳裂纹等缺陷。这些带有裂纹缺陷的工件如继续使用,表面的微裂纹会扩展形成更大的裂纹,降低工件的机械性能,影响机械设备的正常运行,严重的会造成工件沿着裂纹处断裂,引发重大安全事故。针对金属表面产生的微裂纹缺陷,基于LabVIEW和Arduino编程语言开发了一套金属表面缺陷修复的检测系统。检测系统主要包括缺陷检测系统、距离检测与超程报警系统、温度检测和送粉系统等部分,可以实现对金属表面裂纹缺陷的检测以及修复过程中数据的采集和存储,具有较高的应用价值。缺陷检测系统主要采用同轴光路的光学系统设计,利用工业CCD相机对工件表面进行缺陷检测,实现工件表面裂纹缺陷的定位与检测以及裂纹修复过程中图像信息的存储。离焦量是激光修复过程中的重要参数,采用带有温度补偿的超声波测距系统检测激光头喷嘴到待修复工件表面距离,同时系统设计有距离超程报警等功能,实现距离的实时监测和报警。送粉系统是激光修复技术的核心部分,送粉系统的稳定与否直接决定了金属表面缺陷修复的质量;因此基于图像处理技术和光散射原理设计了一套粉末颗粒检测装置,利用高速相机拍摄粉末颗粒在管路中的输送状态,将图像传输给计算机,通过计算分析得到粉末的浓度流量等信息,然后再通过计算机控制Arduino执行器输出脉冲频率,调节步进电机转速,最终实现对金属粉末的动态控制。为能高效精确的实现粉末的检测,通过分析管路中粉末颗粒的运动状态,最终确定采用外径D外=10mm,内径D内=8mm的透明橡胶管路作为输送管路。选用空气作为动力源,通过对管路内单个粉末颗粒以及粉末颗粒群的悬浮速度计算,得出气固两相流输送时管路粉末输送的临界速度kV,最终确定气体输送速度V3=2m/s,气体流量Qa=6.03L/min。最后利用Fluent流体仿真软件对管路中输送的粉末状态进行仿真模拟,模拟结果与计算结果能较好地符合,验证了粉末检测装置的可行性。
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