優(yōu)化涂敷的機(jī)器人運(yùn)動的噴霧羽流位置反饋的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明的熱噴涂系統(tǒng)可包括：熱噴涂槍，配置成產(chǎn)生材料噴射；至少一個(gè)照相裝置，配置成捕獲由熱噴涂槍所噴射的材料噴射的圖像；診斷裝置，在通信上耦合到至少一個(gè)照相裝置；以及控制器，在通信上耦合到診斷裝置。照相裝置可配置成向診斷裝置傳送材料噴射的圖像，診斷裝置可配置成基于圖像來確定材料噴射的特性。診斷裝置可向控制器傳送特性，控制器可基于特性來控制熱噴涂槍的位置。
【專利說明】優(yōu)化涂敷的機(jī)器人運(yùn)動的噴霧羽流位置反饋
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開涉及涂敷，以及具體來說，涉及用于使用施加技術(shù)的組合將涂層施加到產(chǎn)品的方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]又可稱作燃?xì)廨啓C(jī)(combustion turbine)的氣輪機(jī)(gas turbine)是使氣體加速的內(nèi)燃機(jī)(internal combustion engine),將氣體用力推入增加熱量的燃燒室中以提高氣體的體積。然后將膨脹氣體導(dǎo)向渦輪機(jī)(turbine)，以便抽取膨脹氣體所生成的能量。氣輪機(jī)具有許多實(shí)際應(yīng)用，包括用作噴氣發(fā)動機(jī)以及用于工業(yè)發(fā)電系統(tǒng)。
[0003]氣輪機(jī)中的氣體的加速和導(dǎo)向常常使用旋轉(zhuǎn)葉片來完成。能量的抽取通常通過把來自燃燒室的膨脹氣體強(qiáng)加到氣輪機(jī)葉片，氣輪機(jī)葉片通過膨脹氣體經(jīng)由渦輪機(jī)葉片離開氣輪機(jī)的力自旋。由于排出氣體的高溫，氣輪機(jī)葉片必須構(gòu)造成耐受極端的運(yùn)轉(zhuǎn)條件。雖然氣輪機(jī)葉片通常由金屬來構(gòu)成，但是更先進(jìn)的材料現(xiàn)在用于這類葉片，例如陶瓷和陶瓷基復(fù)合材料。陶瓷基復(fù)合材料還用于構(gòu)成可能經(jīng)受極端環(huán)境條件的其它組件和產(chǎn)品。
[0004]在構(gòu)成可經(jīng)受極端環(huán)境條件的物品中使用這類先進(jìn)材料或簡單的金屬時(shí)，可施加涂層以提供對物品的增加保護(hù)，并且增加這類物品的耐熱性和耐用性。這類涂層常常使用熱噴涂技術(shù)來施加。在熱噴涂中，將液體形式的材料(通常通過在施加之前熔化粉末或固體來制成)噴涂到物品的表面上。熱噴涂過程常常由設(shè)計(jì)成提供涂層的一致且可控施加的系統(tǒng)自動執(zhí)打。
[0005]隨時(shí)間推移，這類系統(tǒng)的組件可退化，失去對齊，或者在其它方面無法滿足其被配置的要求。當(dāng)若干系統(tǒng)安裝在各種地點(diǎn)時(shí)，相似的熱噴涂設(shè)備因每個(gè)單獨(dú)地點(diǎn)的安裝方法和/或條件的變化而可能按照可變方式來施加材料，以及因此材料的施加可能不是一致的，并且在一些地點(diǎn)盡管被預(yù)期設(shè)計(jì)也可能超出規(guī)格。此外，雖然用于對齊系統(tǒng)的一個(gè)或多個(gè)組件可處于正確的對齊和位置，但是所產(chǎn)生的噴霧可能沒有在預(yù)期的位置施加材料。例如，熱噴涂槍可正確地對齊，使得噴槍的中心線與特定點(diǎn)對齊，但是由于諸如噴槍的內(nèi)部組件之類的其它設(shè)備變化，所產(chǎn)生的噴霧可能沒有與噴槍的中心線對齊，并且因此盡管噴槍的外觀上對齊，材料也可能沒有施加到正確區(qū)域。
[0006]當(dāng)涂層使用無法滿足其所指定或期望要求的組件或過程來施加時(shí)，可能要求已涂敷物品的手動再加工，或者可能將物品投入使用而沒有檢測到它未被熱噴涂系統(tǒng)正常涂敷。這個(gè)問題在涂敷三維物品時(shí)特別嚴(yán)重，因?yàn)閲婌F羽流(spray plume)的正確定位對于向這種物品的所有區(qū)域提供正確涂層是特別重要的。具有復(fù)雜幾何結(jié)構(gòu)和變化表面特征(例如內(nèi)徑、圓角、邊緣等)的諸如氣輪機(jī)翼型件之類的物品要求高度控制熱噴涂定位，以使得滿足物品的各區(qū)域的特定涂層要求。對于渦輪機(jī)組件以及一般任何熱噴涂物品，不正確施加的涂層可引起所涂敷物品的更高成本、更長生產(chǎn)時(shí)間和更短使用期限。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0007]熱噴涂系統(tǒng)可包括:熱噴涂槍，配置成產(chǎn)生材料噴射；至少一個(gè)照相裝置，配置成捕獲由熱噴涂槍所噴射的材料噴射的圖像；診斷裝置，在通信上耦合到至少一個(gè)照相裝置；以及控制器，在通信上耦合到診斷裝置。照相裝置可配置成向診斷裝置傳送材料噴射的圖像，診斷裝置可配置成基于圖像來確定材料噴射的特性。診斷裝置可向控制器傳送特性，控制器可基于特性來控制熱噴涂槍的位置。
[0008]公開一種用于通過以下來操作熱噴涂系統(tǒng)的方法:采用熱噴涂來產(chǎn)生對表面的材料噴射；捕獲材料噴射的圖像；基于圖像來確定材料噴射的特性；以及基于特性來調(diào)整熱噴涂槍的位置。
[0009]公開一種用于通過以下來操作熱噴涂系統(tǒng)的方法:采用熱噴涂來產(chǎn)生對表面的材料噴射；捕獲材料噴射的圖像；以及基于圖像來確定材料噴射的中心點(diǎn)?？纱_定噴射的正確中心點(diǎn)，并且熱噴涂槍可基于噴射的中心點(diǎn)來調(diào)整，使得材料噴射的中心點(diǎn)與沉積的正確中心點(diǎn)對齊。
[0010]按照本公開的第一實(shí)施例，提供一種熱噴涂系統(tǒng)，包括:
熱噴涂槍，配置成產(chǎn)生材料噴射；
至少一個(gè)照相裝置，配置成捕獲由所述熱噴涂槍進(jìn)行的所述材料噴射的圖像；
診斷裝置，在通信上耦合到至少一個(gè)照相裝置；以及 控制器，在通信上耦合到所述診斷裝置，
其中所述至少一個(gè)照相裝置配置成向診斷裝置傳送所述圖像，
所述診斷裝置配置成基于所述圖像來確定所述材料噴射的特性，并且向控制器傳送所述特性，以及
所述控制器配置成基于所述特性來控制所述熱噴涂槍的位置。
[0011]按照第一實(shí)施例所述的熱噴涂系統(tǒng)，其中，所述材料噴射的特性包括所述材料噴射的中心點(diǎn)、所述材料噴射的寬度、所述材料噴射的尺寸或者所述材料噴射的形狀中的至少一個(gè)。
[0012]按照第一實(shí)施例所述的熱噴涂系統(tǒng)，其中，配置成確定所述材料噴射的特性的所述診斷裝置包括配置成確定與所述特性關(guān)聯(lián)的坐標(biāo)的所述診斷裝置。
[0013]按照第一實(shí)施例所述的熱噴涂系統(tǒng)，其中，所述至少一個(gè)照相裝置包括配置成捕獲所述材料噴射的第一圖像的第一照相裝置以及配置成捕獲所述材料噴射的第二圖像的
第二照相裝置。
[0014]按照第一實(shí)施例所述的熱噴涂系統(tǒng)，其中，配置成控制所述熱噴涂槍的位置的所述控制器包括配置成基于所述特性來調(diào)整所述熱噴涂槍的行進(jìn)路徑的控制器。
[0015]按照第一實(shí)施例所述的熱噴涂系統(tǒng)，其中，所述材料噴射的圖像包括參考點(diǎn)的圖像。
[0016]按照第一實(shí)施例所述的熱噴涂系統(tǒng)，其中，所述參考點(diǎn)是激光束或基準(zhǔn)符號其中
之一 O
[0017]按照本公開的第二實(shí)施例，提供一種操作熱噴涂系統(tǒng)的方法，包括:
采用熱噴涂槍來產(chǎn)生對表面的材料噴射；
捕獲所述材料噴射的圖像；
基于所述圖像來確定所述材料噴射的特性；以及 基于所述特性來調(diào)整所述熱噴涂槍的位置。
[0018]按照第二實(shí)施例所述的方法，其中，所述圖像由至少一個(gè)行掃描照相裝置來捕獲。
[0019]按照第二實(shí)施例所述的方法，其中，所述材料噴射的特性包括所述材料噴射的中心點(diǎn)、所述材料噴射的寬度、所述材料噴射的尺寸或者所述材料噴射的形狀中的至少一個(gè)。
[0020]按照第二實(shí)施例所述的方法，其中，確定所述材料噴射的特性包括確定與所述特性關(guān)聯(lián)的坐標(biāo)。
[0021]按照第二實(shí)施例所述的方法，其中，所述特性是所述噴射材料的中心點(diǎn)，以及基于所述特性來調(diào)整所述熱噴涂槍的位置包括調(diào)整所述熱點(diǎn)噴涂槍，使得所述材料噴射的中心點(diǎn)改變成所述噴射的預(yù)定中心點(diǎn)。
[0022]按照第二實(shí)施例所述的方法，還包括將激光束作為參考點(diǎn)發(fā)射到所述表面上。
[0023]按照第二實(shí)施例所述的方法，其中，所述材料噴射的圖像包括所述激光束的圖像。
[0024]按照本公開的第三實(shí)施例，提供一種操作熱噴涂系統(tǒng)的方法，包括:
采用熱噴涂槍來產(chǎn)生對表面的材料噴射；
捕獲所述材料噴射的圖像；
基于所述圖像來確定所述材料噴射的中心點(diǎn)；
確定噴射的正確中心點(diǎn)；以及
基于所述材料噴射的中心點(diǎn)來調(diào)整所述熱噴涂槍，使得所述材料噴射的中心點(diǎn)與噴射的所述正確中心點(diǎn)對齊。
[0025]按照第三實(shí)施例所述的方法，還包括采用所述熱噴涂槍來將所述材料噴射到物品上。
[0026]按照第三實(shí)施例所述的方法，還包括確定所述表面的坐標(biāo)系。
[0027]按照第三實(shí)施例所述的方法，其中，確定所述材料噴射的中心點(diǎn)包括確定所述坐標(biāo)系中的所述材料噴射的中心點(diǎn)。
[0028]按照第三實(shí)施例所述的方法，其中，捕獲所述材料噴射的圖像包括:
采用配置成沿第一方向掃描所述材料噴射的第一照相裝置來捕獲所述材料噴射的第一圖像；以及
采用配置成沿第二方向掃描所述材料噴射的第二行掃描照相裝置來捕獲所述材料噴射的第二圖像，
其中所述第一方向垂直于所述第二方向。
[0029]按照第三實(shí)施例所述的方法，還包括調(diào)整所述熱噴涂槍的行進(jìn)路徑。
[0030]通過結(jié)合附圖進(jìn)行閱讀，更好地了解以上概述以及以下詳細(xì)描述。為了便于說明要求保護(hù)的主題，附圖中示出說明各個(gè)實(shí)施例的示例；但是本發(fā)明并不局限于所公開的特定系統(tǒng)和方法。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0031]通過參照附圖閱讀以下詳細(xì)描述，將會更好地了解本發(fā)明的這些及其它特征、方面和優(yōu)點(diǎn)，其中:
圖1是非限制性示范熱噴涂系統(tǒng)的框圖；
圖2是噴射材料及其特性的非限制性示例； 圖3是實(shí)現(xiàn)按照本公開的一個(gè)實(shí)施例的非限制性示范方法；
圖4是表示可結(jié)合本文所公開的方法和系統(tǒng)的方面的通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的示范框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]在一個(gè)實(shí)施例中，諸如一層或多層環(huán)境屏蔽涂層(EBC)之類的涂層可使用熱噴涂系統(tǒng)來施加到產(chǎn)品。產(chǎn)品可以是任何產(chǎn)品，包括但不限于氣輪機(jī)葉片，并且該產(chǎn)品可由任何材料來構(gòu)成，包括但不限于陶瓷基復(fù)合材料(CMC)和Ni/Fe/Co基合金。雖然可為了進(jìn)行示范而根據(jù)EBC施加及其各個(gè)方面來描述本公開，但是本公開并不局限于EBC，而是還可應(yīng)用于可通過熱噴涂來施加的任何涂層，非限制性地例如熱屏蔽涂層、磨損和腐蝕保護(hù)涂層。
[0033]在一個(gè)實(shí)施例中，過程監(jiān)測設(shè)備可集成在熱噴涂系統(tǒng)中，以使得可識別和表征噴霧羽流位置。噴霧羽流位置數(shù)據(jù)可反饋到機(jī)器人涂敷運(yùn)動控制器中，以便將羽流與待涂敷物品對齊。圖1示出可包括過程監(jiān)測設(shè)備的非限制性示范熱噴涂系統(tǒng)100。注意，系統(tǒng)100是僅示出有助于說明本文所述實(shí)施例的組件和子系統(tǒng)的簡化系統(tǒng)。其它組件、裝置和子系統(tǒng)可包含在實(shí)現(xiàn)本文所述實(shí)施例的任一個(gè)的任何系統(tǒng)中，并且所有這類系統(tǒng)均被認(rèn)為處于本公開的范圍之內(nèi)。
[0034]物品101可以是待涂敷或者由系統(tǒng)100來涂敷的物品。注意，在分析熱噴霧羽流、熱噴涂槍的噴射和/或任何所產(chǎn)生沉積或者按照一個(gè)實(shí)施例來操作熱噴涂系統(tǒng)的本文所公開實(shí)施例的任一個(gè)中，這類實(shí)施例可在具有或者沒有系統(tǒng)中配置用于涂層施加的物品的情況下實(shí)現(xiàn)和使用。圖1中，示出物品101，以便示范可如何在諸如系統(tǒng)101之類的系統(tǒng)中配置物品。
[0035]系統(tǒng)100可配置有熱噴涂槍110，熱噴涂槍110可以是加熱和/或熔化待噴涂到諸如物品101之類的物品上的材料的熱噴涂系統(tǒng)組件。熱噴涂槍110以及本文所提到的任何熱噴涂槍可包括可幫助這種噴槍來將材料移動、定位和/或沉積或者噴射到物品表面的特定區(qū)域或者熱噴涂系統(tǒng)的特定區(qū)域上的組件。熱噴涂槍Iio的運(yùn)動和位置可由控制器113以機(jī)器人方式或其它方式來控制?？刂破?13可以是能夠控制噴槍110的移動和位置的任何裝置、系統(tǒng)、組件或者它們的任何組合。在一個(gè)實(shí)施例中，控制器113可配置有一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)處理器、存儲器裝置、數(shù)據(jù)存儲裝置和輸入/輸出裝置。
[0036]熱噴涂槍110可噴射材料的羽流111，這可以是任何類型的材料的噴射。羽流111可具有羽流中心112。羽流中心112可以是由熱噴涂槍110所噴射的材料的最中心點(diǎn)，并且因此可表示由熱噴涂槍110所施加的沉積的中心點(diǎn)。例如，現(xiàn)在參照圖2，所噴射或施加材料200可由噴槍噴射或者經(jīng)由噴槍所噴射的羽流、例如噴槍110所噴射的羽流111來沉積到物品表面，并且中心210可以是所噴射羽流的中心或者由所噴射羽流的中心、例如羽流中心112所施加的材料的中心。
[0037]再次參照圖1，系統(tǒng)100可包括過程監(jiān)測設(shè)備，該過程監(jiān)測設(shè)備可用于表征熱噴霧羽流和/或材料的所產(chǎn)生沉積，以便正確地對齊系統(tǒng)100的組件。這種設(shè)備可包括照相裝置，例如照相裝置121和123。照相裝置121和123可以是任何類型的照相裝置，包括行掃描照相裝置。照相裝置121可配置成掃描或者以其它方式得到區(qū)域122中的一個(gè)或多個(gè)圖像，而照相裝置123可配置成掃描或者以其它方式得到區(qū)域124中的一個(gè)或多個(gè)圖像。例如，如圖1所示，照相裝置121可配置成垂直(例如沿垂直軸130)掃描沉積區(qū)域以捕獲從噴槍110所噴射的材料和/或由噴槍110所沉積的材料的圖像，而照相裝置123可配置成水平(例如沿水平軸140)掃描沉積區(qū)域以捕獲從噴槍110所噴射的材料和/或由噴槍110所沉積的材料的圖像。這樣，可得到沉積區(qū)域以及其中的任何沉積的完整圖像。區(qū)域122和124可重合或重疊，以及在空間中是相同但從兩個(gè)垂直角(例如水平和垂直)觀看的區(qū)域。
[0038]注意，照相裝置121和123的每個(gè)可配置有參與熱噴涂系統(tǒng)的照相裝置的操作的濾光器或其它組件。例如，照相裝置121和123可裝備有紅外濾光器，以便降低或?yàn)V出紅外光波長。這可改進(jìn)熱噴涂環(huán)境中的性能，因?yàn)闊釃娡窟^程可涉及在沒有這類濾光器的情況下使圖像捕獲更加困難的高溫。作為補(bǔ)充或替代，任何其它濾光器或組件可與這類照相裝置配合使用，并且這類照相裝置可沒有配置濾光器或附加組件。所有這類實(shí)施例均被認(rèn)為處于本公開的范圍之內(nèi)。
[0039]在照相裝置121和123對其配置成進(jìn)行掃描的區(qū)域內(nèi)可以是由噴槍110所噴涂以及經(jīng)由羽流111所沉積的材料的沉積點(diǎn)。由照相裝置121和123所得到的所掃描圖像可傳送給診斷裝置125。診斷裝置125可處理和/或分析這些圖像，以便表征材料的噴射和/或沉積。例如，診斷裝置125可確定材料噴射(當(dāng)它從噴槍110所噴射時(shí))或者材料沉積(當(dāng)它由噴槍110沉積到表面時(shí))的尺寸、位置、中心、形狀和任何其它特性。這可使用任何方法、部件或算法進(jìn)行。例如，診斷裝置125可確定噴槍110進(jìn)行的材料噴射中垂直方向上材料的最密集區(qū)域或者垂直方向上一行最厚重沉積(由弧形131所表示并且從行掃描照相裝置121所獲得的圖像所確定)，并且可確定噴槍110進(jìn)行的材料噴射中水平的材料的最密集區(qū)域或者水平的一行最重沉積(由弧形141所表示并且從行掃描照相裝置123所獲得的圖像所確定)。診斷裝置125則可確定這些區(qū)域或行的相交點(diǎn)是羽流中心112，S卩，當(dāng)材料由噴槍110和羽流122噴射時(shí)的噴射或沉積的中心點(diǎn)。
[0040]在確定羽流111的期望特性和/或關(guān)聯(lián)噴射或者所產(chǎn)生沉積、例如羽流中心112和/或當(dāng)材料由噴槍110噴射時(shí)的沉積的中心點(diǎn)時(shí)，這種特性的坐標(biāo)或者與所確定特性相關(guān)的其它數(shù)據(jù)可由診斷裝置125傳送給控制器113?？刂破?13則可使用這些坐標(biāo)和/或從診斷裝置125所接收的任何其它數(shù)據(jù)來調(diào)整噴槍110的位置和運(yùn)動。例如，控制器113可使用接受表示由噴槍HO所施加的沉積的中心點(diǎn)的當(dāng)前所檢測位置的坐標(biāo)的變量的諸如涂敷運(yùn)動程序之類的算法進(jìn)行操作。在一個(gè)實(shí)施例中，算法可通過運(yùn)行于處理器的軟件來實(shí)現(xiàn)。如診斷裝置125所確定和傳送的這種中心點(diǎn)的坐標(biāo)可輸入這個(gè)算法，并且算法則可用于確定和實(shí)現(xiàn)噴槍110的位置和運(yùn)動所需的任何調(diào)整。這種算法還可使用來自診斷裝置的數(shù)據(jù)來確定噴槍對可沿其中噴射材料的特定行進(jìn)路徑應(yīng)當(dāng)執(zhí)行的遍數(shù)、這類路徑的寬度和/或間距和/或自動噴涂過程或者控制自動噴涂過程的算法或計(jì)算機(jī)可執(zhí)行程序的任何其它參數(shù)。
[0041]再次參照圖2，所噴射或施加材料200可由諸如診斷裝置125之類的診斷裝置來分析。注意，所噴射或施加材料200可以是實(shí)際噴射材料或者實(shí)際施加材料或者如一個(gè)或多個(gè)照相裝置所檢測的所噴射或施加材料和/或產(chǎn)生于諸如照相裝置121和123之類的一個(gè)或多個(gè)照相裝置所檢測的圖像的處理的表示。診斷裝置可分析所噴射或施加材料200，以便確定所噴射或施加材料200的噴射或沉積的特性。這類特性可按照坐標(biāo)以及可相對于坐標(biāo)系220所呈現(xiàn)的其它數(shù)據(jù)來呈現(xiàn)。坐標(biāo)系220可以是用于定位和移動熱噴涂槍的坐標(biāo)系。坐標(biāo)系220可在物理上配置于熱噴涂系統(tǒng)上，或者可以是由熱噴涂系統(tǒng)的裝置和組件內(nèi)部使用的虛擬坐標(biāo)系。在一個(gè)實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)激光器可將射束發(fā)射到用于捕獲診斷圖像的區(qū)域中，并且這類射束的位置可提供可由診斷系統(tǒng)從其中確定坐標(biāo)系220的點(diǎn)。在另一個(gè)實(shí)施例中，任何其它類型的基準(zhǔn)符號可被噴射、施加或者以其它方式存在于系統(tǒng)中，并且用于提供用于確定坐標(biāo)系220的參考點(diǎn)。作為替代或補(bǔ)充，由診斷系統(tǒng)所生成的任何數(shù)據(jù)、例如中心點(diǎn)坐標(biāo)可相對于熱噴涂系統(tǒng)中的所檢測激光束或基準(zhǔn)符號。所有這類實(shí)施例均被認(rèn)為處于本公開的范圍之內(nèi)。
[0042]在一個(gè)實(shí)施例中，診斷裝置可在坐標(biāo)系220上確定所噴射或施加材料200的中心210的坐標(biāo)。這些坐標(biāo)可傳遞給噴槍的機(jī)器人控制器或者傳遞給控制熱噴涂槍的運(yùn)動和位置的任何其它裝置、組件或者它們的組合?？刂破鲃t可將中心210的坐標(biāo)與材料噴射/沉積的中心的正確位置進(jìn)行比較，并且相應(yīng)地調(diào)整噴槍的位置。例如，正確中心221可以是經(jīng)由熱噴涂槍羽流所噴射或施加的材料的正確中心點(diǎn)?？刂破骺烧{(diào)整噴槍的位置，使得在材料的下一次施加時(shí)，將中心210與正確中心210對齊。在一個(gè)或多個(gè)激光束用于確定坐標(biāo)系或者確定沉積特性的坐標(biāo)的一個(gè)實(shí)施例中，控制器還可確定射束的位置，并且與特性數(shù)據(jù)結(jié)合使用那個(gè)位置數(shù)據(jù)來執(zhí)行調(diào)整。注意，診斷裝置可執(zhí)行熱噴涂槍羽流的精度的確定，并且可向控制器傳送所需調(diào)整。備選地，所有這類功能可組合到單個(gè)裝置或組件中，或者可分布在裝置和/或組件之間，以便取得對齊噴槍的相同結(jié)果。所有這類實(shí)施例均被認(rèn)為處于本公開的范圍之內(nèi)。
[0043]所噴射或施加材料200的其它特性可被確定并且用于調(diào)整噴槍。例如，可確定所噴射或施加材料200的寬度211，以及控制器可根據(jù)需要調(diào)整噴霧寬度以符合所指定寬度。類似地，所噴射或施加材料200的形狀、尺寸和/或任何其它特性可被確定，并且用于確定熱噴涂系統(tǒng)的調(diào)整。還要注意，自動噴涂過程的任何參數(shù)可使用由診斷裝置所生成的數(shù)據(jù)來調(diào)整。例如，來自診斷裝置的數(shù)據(jù)可用于確定噴槍對可沿其中噴射材料的特定行進(jìn)路徑應(yīng)當(dāng)執(zhí)行的遍數(shù)、這類路徑的寬度和/或自動噴涂過程的任何其它參數(shù)。所有這類實(shí)施例均被認(rèn)為處于本公開的范圍之內(nèi)。
[0044]圖3示出實(shí)現(xiàn)按照本公開的一個(gè)實(shí)施例的非限制性示范方法300。在框310，為了進(jìn)行診斷，可發(fā)起噴涂過程，并且可施加材料。所施加材料可施加到診斷表面、例如熱噴涂系統(tǒng)中或附近預(yù)期用于診斷材料沉積的區(qū)域，以使得沉積物沒有施加到預(yù)期是熱噴涂過程的最終制品的物品。備選地，所施加材料可直接施加到最終將由材料來涂敷的物品。
[0045]在框320，可捕獲為了進(jìn)行診斷而施加的材料的一個(gè)或多個(gè)圖像。如本文所述，這類圖像可由配置在熱噴涂系統(tǒng)的一個(gè)或多個(gè)照相裝置來捕獲。在一個(gè)實(shí)施例中，所捕獲的圖像可以是當(dāng)材料從熱噴涂槍噴射時(shí)即時(shí)的材料微粒。備選地，圖像可以是通過材料沉積到診斷表面或物品上所形成的沉積物的圖像。在框330，可分析這類圖像，并且可表征所施加或噴射的材料。如本文所述，這種分析可確定材料噴射/沉積的中心點(diǎn)和/或材料噴射或沉積的尺寸、形狀和/或位置。這種表征數(shù)據(jù)可采取表示在熱噴涂系統(tǒng)的裝置和/或組件之間使用的共同坐標(biāo)系的形式來提供。在一些實(shí)施例中，表征數(shù)據(jù)還可包括將要由控制器進(jìn)行的調(diào)整，而在其它實(shí)施例中，表征數(shù)據(jù)可包括與所施加或噴射材料的當(dāng)前特性有關(guān)的數(shù)據(jù)，從而允許控制器確定必要的調(diào)整。在一些實(shí)施例中，在框330，還可確定坐標(biāo)系或參考點(diǎn)的確定，以便于確定表征數(shù)據(jù)。例如，由照相裝置所提供的圖像還可捕獲激光束或者可用作用于確定所噴射和/或所施加材料的特性的坐標(biāo)系和/或相對位置的參考點(diǎn)的其它基準(zhǔn)符號。所有這類實(shí)施例均被認(rèn)為處于本公開的范圍之內(nèi)。
[0046]在框340，這種分析的結(jié)果可提供給控制熱噴涂槍的移動和/或位置的控制器。如上所述，控制器可確定必要調(diào)整，或者必要調(diào)整可隨數(shù)據(jù)或者代替數(shù)據(jù)來提供給控制器。在框350，可進(jìn)行對熱噴涂系統(tǒng)的任何組件的任何調(diào)整。這可包括調(diào)整噴槍的位置、將要由噴槍沿襲的噴涂圖案、噴槍對可沿其中噴射材料的任何特定運(yùn)動路徑應(yīng)當(dāng)執(zhí)行的遍數(shù)、這類路徑的寬度和/或間距和/或自動噴涂過程的任何其它參數(shù)。任何組件、裝置、硬件、軟件以及它們的任何組合的任何調(diào)整可使用例如在框330執(zhí)行的之類的分析的結(jié)果進(jìn)行，均被認(rèn)為處于本公開的范圍之內(nèi)。
[0047]在框360，用于涂敷物品的熱噴涂過程可在組件的調(diào)整之后開始，以便確保存在正確對齊。在單個(gè)物品或一組物品的涂敷之后，方法300可返回到框310，并且對齊校正過程可在噴涂另一個(gè)物品或另一組物品之前再次執(zhí)行。通過確保各物品涂敷之間的熱噴涂設(shè)備的正確對齊和定位，可使施加涂層的誤差為最小，并且可改進(jìn)已經(jīng)涂敷的物品之間的一致性。備選地，本文所公開的對齊校正過程可周期地或者在系統(tǒng)操作人員指示下執(zhí)行。
[0048]本文所提出的系統(tǒng)和方法的技術(shù)效果是熱噴涂系統(tǒng)組件的對齊和定位，以使得可實(shí)現(xiàn)熱噴涂材料的準(zhǔn)確且精確施加。如本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會理解，熱噴涂系統(tǒng)中的或者與其結(jié)合的過程監(jiān)測設(shè)備的使用可降低或消除對物品不正確地施加材料，由此降低或消除對再加工這類物品的需要，并且改進(jìn)這類物品和/或?qū)ζ渌┘拥耐繉拥男阅芎烷L使用期限。
[0049]圖4和以下論述預(yù)期提供可實(shí)現(xiàn)本文所公開方法和系統(tǒng)和/或其部分的適當(dāng)計(jì)算環(huán)境的簡要一般描述。雖然不作要求，但是本文所公開的方法和系統(tǒng)可在由諸如客戶端工作站、服務(wù)器或個(gè)人計(jì)算機(jī)之類的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行的諸如程序模塊之類的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令的一般背景中描述。一般來說，程序模塊包括執(zhí)行特定任務(wù)或者實(shí)現(xiàn)特定抽象數(shù)據(jù)類型的例程、程序、對象、組件、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等。此外，應(yīng)當(dāng)理解，本文所公開的方法和系統(tǒng)和/或其部分可采用其它計(jì)算機(jī)系統(tǒng)配置來實(shí)施，包括手持裝置、多處理器系統(tǒng)、基于微處理器的或者可編程消費(fèi)電子產(chǎn)品、網(wǎng)絡(luò)PC、微型計(jì)算機(jī)、大型計(jì)算機(jī)等。本文所公開的方法和系統(tǒng)還可在由通過通信網(wǎng)絡(luò)鏈接的遠(yuǎn)程處理裝置來執(zhí)行任務(wù)的分布式計(jì)算環(huán)境中實(shí)施。在分布式計(jì)算環(huán)境中，程序模塊可位于本地和遠(yuǎn)程存儲器存儲裝置中。
[0050]圖4是表示可結(jié)合本文所公開方法和系統(tǒng)的方面和/或其部分的通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的框圖。如所示，示范通用計(jì)算系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)520等，其中包括處理單元521、系統(tǒng)存儲器522以及將包括系統(tǒng)存儲器在內(nèi)的各種系統(tǒng)組件耦合到處理單元521的系統(tǒng)總線523。系統(tǒng)總線523可以是若干類型的總線結(jié)構(gòu)的任一種，包括使用多種總線架構(gòu)的任一種的存儲器總線或存儲控制器、外圍總線和本地總線。系統(tǒng)存儲器可包括只讀存儲器(ROM) 524和隨機(jī)存取存儲器(RAM)525?？砂缭趩悠陂g幫助計(jì)算機(jī)520中的元件之間傳遞信息的基本例程的基本輸入/輸出系統(tǒng)526 (BIOS)可存儲在ROM 524中。
[0051]計(jì)算機(jī)520還可包括:硬盤驅(qū)動器527，用于對硬盤驅(qū)動器(未示出)進(jìn)行讀取和寫入；磁盤驅(qū)動器528，用于對可移動磁盤529進(jìn)行讀取或?qū)懭耄灰约肮獗P驅(qū)動器530，用于對可移動光盤531、例如CD-ROM或其它光介質(zhì)進(jìn)行讀取或?qū)懭?。硬盤驅(qū)動器527、磁盤驅(qū)動器528和光盤驅(qū)動器530可分別通過硬盤驅(qū)動器接口 532、磁盤驅(qū)動器接口 533和光盤驅(qū)動器接口 534來連接到系統(tǒng)總線523。驅(qū)動器及其關(guān)聯(lián)的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)提供對計(jì)算裝置520的計(jì)算機(jī)可讀指令、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、程序模塊和其它數(shù)據(jù)的非易失性存儲。
[0052]雖然本文所述的示范環(huán)境采用硬盤、可移動磁盤529和可移動光盤531，但是應(yīng)當(dāng)理解，能夠存儲由計(jì)算機(jī)可訪問的數(shù)據(jù)的其它類型的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)也可用于示范操作環(huán)境中。這類其它類型的介質(zhì)包括但不限于盒式磁帶、閃速存儲卡、數(shù)字視頻或通用光盤、伯努利盒式磁帶(Bernoulli cartridge)、隨機(jī)存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)等。
[0053]多個(gè)程序模塊可存儲在硬盤驅(qū)動器527、磁盤529、光盤531、ROM 524和/或RAM525中，其中包括操作系統(tǒng)(OS)535、一個(gè)或多個(gè)應(yīng)用程序536、其它程序模塊537和程序數(shù)據(jù)538。用戶可通過諸如鍵盤540和定點(diǎn)裝置542之類的輸入裝置將命令和信息輸入計(jì)算機(jī)520。其它輸入裝置(未示出)可包括話筒、操縱桿、游戲手柄、圓盤式衛(wèi)星天線、掃描儀等。這些和其它輸入裝置常常通過與系統(tǒng)總線耦合的串行端口接口 546連接到處理單元521，但是可通過諸如并行端口、游戲端口或者通用串行總線(USB)之類的其它接口來連接。監(jiān)視器547或者其它類型的顯示裝置還可經(jīng)由諸如視頻適配器548之類的接口連接到系統(tǒng)總線523。除了監(jiān)視器547之外，計(jì)算機(jī)還可包括諸如揚(yáng)聲器和打印機(jī)之類的其它外圍輸出裝置(未示出)。圖4的示范系統(tǒng)還可包括主機(jī)適配器555、小型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)接口(SCSI)總線556以及可連接到SCSI總線556的外部存儲裝置562。
[0054]計(jì)算機(jī)520可在使用到一個(gè)或多個(gè)遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)、例如遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)549的邏輯連接的組網(wǎng)環(huán)境中進(jìn)行操作。遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)549可以是個(gè)人計(jì)算機(jī)、服務(wù)器、路由器、網(wǎng)絡(luò)PC、對等裝置或其它公共網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，并且可包括以上相對于計(jì)算機(jī)520所述元件的許多或全部，但是在圖4中僅示出存儲器存儲裝置550。圖4所示的邏輯連接可包括局域網(wǎng)(LAN) 551和廣域網(wǎng)(WAN)552。這種組網(wǎng)環(huán)境是辦公室、企業(yè)范圍的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、內(nèi)聯(lián)網(wǎng)和因特網(wǎng)中常見的。
[0055]在LAN組網(wǎng)環(huán)境中使用時(shí)，計(jì)算機(jī)520可通過網(wǎng)絡(luò)接口或適配器553連接到LAN551。在WAN組網(wǎng)環(huán)境中使用時(shí)，計(jì)算機(jī)520可包括調(diào)制解調(diào)器554或者用于建立通過廣域網(wǎng)552、例如因特網(wǎng)的通信的其它部件?？梢允莾?nèi)置或外置的調(diào)制解調(diào)器554可經(jīng)由串行端口接口 546連接到系統(tǒng)總線523。在組網(wǎng)環(huán)境中，關(guān)于計(jì)算機(jī)520或者其部分所述的程序模塊可存儲在遠(yuǎn)程存儲器存儲裝置中。將會理解，所示的網(wǎng)絡(luò)連接是示范性的，并且可使用建立計(jì)算機(jī)之間的通信鏈路的其它部件。
[0056]計(jì)算機(jī)520可包括多種計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)。計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)能夠是能夠由計(jì)算機(jī)520來訪問的任何可用介質(zhì)，并且包括易失性和非易失性介質(zhì)、可移動和不可移動介質(zhì)。作為示例而不是限制，計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可包括計(jì)算機(jī)存儲介質(zhì)和通信介質(zhì)。計(jì)算機(jī)存儲介質(zhì)包括按照任何方法或技術(shù)所實(shí)現(xiàn)的用于存儲諸如計(jì)算機(jī)可讀指令、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、程序模塊或其它數(shù)據(jù)之類的信息的易失性和非易失性、可移動和不可移動介質(zhì)。計(jì)算機(jī)存儲介質(zhì)包括但不限于RAM、R0M、EEPR0M、閃速存儲器或其它存儲器技術(shù)、⑶-ROM、數(shù)字多功能光盤(DVD)或其它光盤存儲裝置、盒式磁帶、磁帶、磁盤存儲裝置或其它磁存儲裝置、或者能夠用于存儲期望的信息并且能夠由計(jì)算機(jī)520來訪問的任何其它介質(zhì)。上述任一個(gè)的組合還應(yīng)當(dāng)包含在可用于存儲用于實(shí)現(xiàn)本文所述方法和系統(tǒng)的源代碼的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的范圍之內(nèi)。本文所公開特征或元件的任何組合可用于一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中。
[0057]本書面描述使用包括最佳模式的示例來公開本文所包含的主題，并且還使本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)嵤┍景l(fā)明，包括制作和使用任何裝置或系統(tǒng)以及執(zhí)行任何結(jié)合方法。本公開的專利范圍由權(quán)利要求來限定，并且可包括本領(lǐng)域的技術(shù)人員想到的其它示例。如果這類其它示例具有與權(quán)利要求的文字語言完全相同的結(jié)構(gòu)單元，或者如果它們包括具有與權(quán)利要求的文字語言的非實(shí)質(zhì)性差異的等效結(jié)構(gòu)單元，則預(yù)期它們處于權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種熱噴涂系統(tǒng)，包括: 熱噴涂槍，配置成產(chǎn)生材料噴射； 至少一個(gè)照相裝置，配置成捕獲由所述熱噴涂槍進(jìn)行的所述材料噴射的圖像； 診斷裝置，在通信上耦合到至少一個(gè)照相裝置；以及 控制器，在通信上耦合到所述診斷裝置， 其中所述至少一個(gè)照相裝置配置成向診斷裝置傳送所述圖像， 所述診斷裝置配置成基于所述圖像來確定所述材料噴射的特性，并且向控制器傳送所述特性，以及 所述控制器配置成基于所述特性來控制所述熱噴涂槍的位置。
2.如權(quán)利要求1所述的熱噴涂系統(tǒng)，其中，所述材料噴射的特性包括所述材料噴射的中心點(diǎn)、所述材料噴射的寬度、所述材料噴射的尺寸或者所述材料噴射的形狀中的至少一個(gè)。
3.如權(quán)利要求1所述的熱噴涂系統(tǒng)，其中，配置成確定所述材料噴射的特性的所述診斷裝置包括配置成確定與所述特性關(guān)聯(lián)的坐標(biāo)的所述診斷裝置。
4.如權(quán)利要求1所述的熱噴涂系統(tǒng)，其中，所述至少一個(gè)照相裝置包括配置成捕獲所述材料噴射的第一圖像的第一照相裝置以及配置成捕獲所述材料噴射的第二圖像的第二照相裝置。
5.如權(quán)利要求1所述的熱噴涂系統(tǒng)，其中，配置成控制所述熱噴涂槍的位置的所述控制器包括配置成基于所述特性來調(diào)整所述熱噴涂槍的行進(jìn)路徑的控制器。
6.如權(quán)利要求1所述的熱噴涂系統(tǒng)，其中，所述材料噴射的圖像包括參考點(diǎn)的圖像。
7.如權(quán)利要求6所述的熱噴涂系統(tǒng)，其中，所述參考點(diǎn)是激光束或基準(zhǔn)符號其中之一。
8.一種操作熱噴涂系統(tǒng)的方法，包括: 采用熱噴涂槍來產(chǎn)生對表面的材料噴射； 捕獲所述材料噴射的圖像； 基于所述圖像來確定所述材料噴射的特性；以及 基于所述特性來調(diào)整所述熱噴涂槍的位置。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述圖像由至少一個(gè)行掃描照相裝置來捕獲。
10.如權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述材料噴射的特性包括所述材料噴射的中心點(diǎn)、所述材料噴射的寬度、所述材料噴射的尺寸或者所述材料噴射的形狀中的至少一個(gè)。
【文檔編號】B05B12/00GK103480530SQ201310231795
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年6月13日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月11日
【發(fā)明者】C.J.羅赫納, J.L.馬戈利斯, J.E.迪金森 申請人:通用電氣公司