[發(fā)明專利]焊縫間隙變化檢測方法、焊接方法以及焊接裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310547077.6
• 申請日: 2013-11-06
• 公開（公告）號: CN103586603A
• 公開（公告）日: 2014-02-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王霄騰;戴西里;任會禮;付玲
• 申請（專利權(quán)）人: 中聯(lián)重科股份有限公司
• 主分類號: B23K37/00
• 分類號: B23K37/00;B23K10/02
• 代理公司: 北京康信知識產(chǎn)權(quán)代理有限責任公司 11240
• 代理人: 吳貴明;張永明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及焊接工藝領(lǐng)域，具體而言，涉及一種焊縫間隙變化檢測方法、焊接方法以及焊接裝置。

背景技術(shù)

等離子束焊接是一種常見的高能束焊接方法，相比于傳統(tǒng)的TIG焊接，具有焊接速度快，熔透能力強等特點。然而，等離子電弧作為一種能量高度集中的熱源，其對待焊工件的組對間隙有較高的要求。在工件組對間隙不均勻或突然變化的情況下，易導致焊縫成型不良、焊漏等缺陷，這也是限制該技術(shù)在實際焊接生產(chǎn)中進一步應用的主要原因之一。因此在焊接之間對焊焊縫間隙變化進行預采集，真實便捷的獲取由于坡口加工精度、組對精度等因素造成的焊縫間隙不均性的量化指標，并以此指導焊接工藝的制定和反饋調(diào)節(jié)就顯得十分重要。

現(xiàn)在有的技術(shù)中，焊縫跟蹤技術(shù)可以通過對焊縫及坡口信息的采集和分析實現(xiàn)對焊縫間隙變化的檢測。目前焊縫跟蹤技術(shù)可分為三類，分別為接觸式、直接電弧式和非接觸式，其原理和特點如下：

1、采用接觸式傳感器的焊縫跟蹤技術(shù)：接觸式傳感器一般設(shè)置在焊槍前方，采用導桿或?qū)л喒ぜc焊縫間隙的一個側(cè)壁接觸，通過導桿或?qū)л唽?cè)壁位置的變化通過滑動變阻器、力覺傳感等方式轉(zhuǎn)換為電信號，以控制焊接系統(tǒng)跟蹤焊縫，其特點為抗干擾能力強，但其精度較差。

2、采用直接電弧式傳感器的焊縫跟蹤技術(shù)：焊接電極與被焊工件之間的距離變化會引起電弧電流（GMAW）或電弧電壓（GTAW）的變化，直接電弧式傳感器利用了這一物理現(xiàn)象來檢測接頭坡口中心，其優(yōu)點為可達性好、穩(wěn)定性強、壽命長、成本低，缺點是對薄板件的對接和搭接接頭很難跟蹤。

3、采用非接觸式傳感器的焊縫跟蹤技術(shù)：應用最為廣泛的非接觸式傳感器主要為視覺傳感器，視覺傳感器采用單元感光元器件，獲取焊縫及其周邊的圖像信息，并通過計算機對圖像進行運算處理，從而實現(xiàn)對焊縫的視覺跟蹤。其優(yōu)點在于檢測精度好，適應范圍廣，其缺點在于易受弧光、電弧熱、飛濺、煙霧等因素的干擾。

此外，在應用非接觸式傳感器的焊縫跟蹤技術(shù)中還有一種超聲波傳感的方法，該方法采用主動超聲換能器向工件發(fā)出超聲波并檢測其反射聲波，通過檢測超聲波聲程的變化實現(xiàn)對焊縫坡口中心的跟蹤，該方法具有原理簡單，成本低廉的特點，由于其精度較差且存在盲區(qū)等缺點，目前應用并不是很廣泛。

綜上所述，現(xiàn)有的焊縫跟蹤技術(shù)存在以下缺陷：

1、現(xiàn)有焊縫跟蹤技術(shù)均只對焊縫坡口中心位置進行檢測跟蹤，缺乏對焊縫間隙變化的數(shù)據(jù)采集和分析反饋；

2、視覺傳感焊縫跟蹤技術(shù)抗干擾能力低，設(shè)備價格高昂。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在提供一種焊縫間隙變化檢測方法、焊接方法以及焊接裝置，抗干擾性較強，可以提高焊縫間隙變化的檢測精度。

為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種焊縫間隙變化檢測方法，包括以下步驟：采集氣流經(jīng)過焊縫間隙產(chǎn)生的音頻信號；以及對比所述音頻信號與對標信號，獲取焊縫間隙變化信息；其中，所述音頻信號是指由于所述氣流經(jīng)過所述焊縫間隙引起的振動頻率高低變化所形成的信號。

進一步地，所述采集氣流經(jīng)過焊縫間隙產(chǎn)生的音頻信號的步驟包括：控制所述氣流沿所述焊縫間隙的延伸方向運動；采集所述氣流在運動過程中產(chǎn)生的所述音頻信號；以及將所述音頻信號處理為電信號。

進一步地，通過聲音傳感器采集所述氣流在運動過程中產(chǎn)生的所述音頻信號。

進一步地，所述將所述音頻信號處理為電信號的步驟包括：對所述音頻信號進行放大；對所述音頻信號進行濾波；檢測所述音頻信號的峰值；以及對所述音頻信號進行整形輸出，形成所述電信號。

進一步地，所述對比所述音頻信號與對標信號，獲取焊縫間隙變化信息的步驟包括：獲取所述對標信號；將所述音頻信號與獲取的所述對標信號進行對比；以及根據(jù)對比結(jié)果得到焊縫間隙變化信息。

進一步地，所述獲取所述對標信號的步驟包括：從對標數(shù)據(jù)庫中獲取所述對標信號；其中，所述對標數(shù)據(jù)庫是指預先對多個板厚和焊接坡口形式進行采集所建立的均勻焊縫間隙下的特征音頻信號集。

進一步地，所述根據(jù)對比結(jié)果得到焊縫間隙變化信息包括：所述音頻信號的電平信號低于所述對標信號的電平信號；得到所述焊縫間隙的寬度大于所述對標信號所對應的均勻焊縫間隙的寬度；以及所述音頻信號的電平信號高于所述對標信號的電平信號；得到所述焊縫間隙的寬度小于所述對標信號所對應的均勻焊縫間隙的寬度。