[發明專利]一種雙光束焊接焊縫跟蹤控制系統

無效

• 申請號: 201410039698.8
• 申請日: 2014-01-27
• 公開（公告）號: CN103801825A
• 公開（公告）日: 2014-05-21
• 發明（設計）人: 龔時華;梁斌焱;王鑫潤;顏鵬;李斌;王平江
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: B23K26/044
• 分類號: B23K26/044;B23K26/30
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 曹葆青

技術領域

本發明涉及數控機床焊接領域，確切的說是指一種雙光束焊接焊縫跟蹤控制系統。

背景技術

焊接工程在制造業中占有重要的地位，它是僅次于機械制造業中的裝配和切削加工的第三大工程。

航空、汽車制造及造船等行業的筋壁板通常采用T型接頭結構，T型接頭的激光焊接質量和效率直接影響了這些行業的發展速度和激光焊接技術的應用推廣。一般無約束情況下，高強鋁合金T型接頭結構采用激光焊接時容易出現變形、氣孔、裂紋和焊縫成形等問題，復雜三維T型焊縫還存在加工路徑難以確定，路徑擬合精度低，變形量大等問題。

目前，實現T形焊縫焊接的設備存在嚴重不足：①三維T形焊縫復雜多變，難以加工，現在大多為機器人帶動激光焊接頭進行焊接，機器人對三維路徑加工精度低，擬合性差，加工困難，這是機器人系統的固有缺陷，此缺陷對高精度的三維復雜T型焊縫則更加凸顯②對T型焊縫一般先焊接T形縫的一側，再焊接另外一側。這種加工方法造成兩個缺點，一是重復兩次加工，重復性誤差不可避免；二是先焊接一側，已經產生由焊件溫度變化帶來的焊接變形，再焊接另外一側時焊接路徑已發生變化，使另外一側的焊接精度降低，工藝性變差，從根本上創新焊接控制系統已成為不可回避的問題；③在實際生產中，由于工件的加工、安裝誤差，以及工件的熱變形等，往往使示教路徑偏離焊縫，對于高精度三維復雜T型焊縫，即使微小的應力變形都有可能對焊接精度產生影響，難以滿足高質量焊接的要求，尋找新穎的檢測方法就頗具意義。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供一種雙光束焊接焊縫跟蹤控制系統，目的在于對三維T形焊縫尤其是難以加工的復雜三維T形焊縫，提高加工效率，改善工藝性，并且減少由于路徑誤差、熱變形、安裝誤差等引起的各種焊接誤差，提高焊接精度。

本發明提供的一種雙光束焊接焊縫跟蹤控制系統，用于三維T型焊縫的跟蹤控制，其特征在于，該系統包括人機交互接口，雙光束焊接控制器，驅動放大單元，第一焊縫跟蹤傳感器、第二焊縫跟蹤傳感器，以及焊縫跟蹤控制接口；

人機交互接口與雙光束焊接控制器電信號連接，雙光束焊接控制器與驅動放大單元電信號連接；第一、第二焊縫跟蹤傳感器分別安裝在二個十字滑臺上，第一、第二焊縫跟蹤傳感器均通過焊縫跟蹤控制接口與雙光束焊接控制器電信號連接；所述驅動放大單元用于驅動弧板和二個十字滑臺運動；

雙光束焊接運動控制器用于完成焊接運動控制，其發出的焊接運動信號，經過驅動放大單元放大后，控制弧板以正確姿態運動，弧板左右兩側十字滑臺上安裝有激光焊接頭，激光焊接頭將分光得到的相同參數的兩束激光同時打向三維T型焊縫的兩側，實現雙光束激光焊接控制；兩側十字滑臺上的第一、第二焊縫跟蹤傳感器在雙光束激光焊接的同時，從其視覺區域實時檢測焊縫位置是否有偏差，并將檢測信號傳送給焊縫跟蹤控制接口；

焊縫跟蹤控制接口將該檢測信號整定為模擬量信號，并將其反饋給雙光束激光焊接控制器；雙光束激光焊接控制器根據接受的模擬量信號判斷激光束是否偏離焊縫，并在出現偏差時產生兩路偏差量信號，再將兩路偏差量信號做PID整定后形成焊接偏差修正信號，修正對驅動放大單元的焊接運動信號，最后，經過修正的焊接運動信號經過驅動放大單元放大后，改變二個十字滑臺的焊接運動，完成焊接偏差修正。

本發明可以對三維T形焊縫，完成雙光束激光焊接，并在實現焊接的同時實現對焊縫的跟蹤控制。本發明通過高度集成的雙光束焊接控制器同時控制特有的雙十字滑臺結構，創造性的使兩束激光以同樣的參數打在T型焊縫兩側。這種基于創造性焊接方法的焊接控制系統，一次加工完成兩側焊接，既避免了重復定位，又能減小焊接變形。通過新穎使用基于視覺原理的焊縫跟蹤傳感器，實時將焊接偏差反饋給激光焊接控制器，閉環修正了由于路徑誤差、熱變形、安裝誤差引起的微小誤差，提高了焊接質量，這種雙邊跟蹤策略是將視覺傳感器技術創造性的應用于雙光束激光焊接控制系統上，改變了以往陳舊的焊接工藝，提高了焊接精度。

附圖說明

圖1是本發明的雙光束焊接焊縫跟蹤控制系統整體框架圖。

圖2是本發明的雙光束焊接前端結構示意圖。

圖3是本發明的雙光束焊接跟蹤控制流程圖。

具體實施方式