[發明專利]雙光束激光焊接的同步控制方法及裝置

有效

• 申請號: 201410168190.8
• 申請日: 2014-04-24
• 公開（公告）號: CN103962720A
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發明（設計）人: 陳新松;鞏水利;楊璟;王彬;郭路云
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司北京航空制造工程研究所
• 主分類號: B23K26/21
• 分類號: B23K26/21;B23K26/70;B25J13/08
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 王天堯

技術領域

本發明涉及雙光束激光焊接技術領域，特別涉及一種雙光束激光焊接的同步控制方法及裝置。

背景技術

雙光束激光焊接是近幾年發展起來的一項新型焊接工藝，典型的雙光束激光焊接系統一般由兩臺機器人和兩臺光纖激光器組成，如圖1所示，光纖激光器具有能量轉換效率高、體積小等特點，同時激光束通過光纖傳導，不需要外部鏡片，極大簡化了光路設計與使用維護的難度，是目前工業領域主流的應用。KUKA機器人具有精度高、速度快、開放性好等特點，廣泛應用于各種工業焊接領域，KUKA機器人與光纖激光器結合使用，可以最大限度的發揮各自的優勢，從而很方便的構成一套焊接系統。

在雙光束激光焊接過程中，由兩臺機器人各帶一只焊接頭，兩臺機器人獨立工作，同時按照事先規劃好的軌跡各自沿“T”型接頭的一邊運動，通過人為控制保證兩臺機器人起停點的一致。由于采用兩束激光在兩邊同時進行“T”型接頭焊接，使接頭兩邊的熱變形相互抵消，有效控制了焊接過程中的變形，改善了零件的性能，使得雙光束激光焊接在航空等領域得到廣泛的應用。

然而，從機械結構上講機器人是一種串聯結構，所以機器人是一種很好的定位裝置，即機器人能夠達到很高的定位精度，但插補精度較低，同時由于兩臺機器人是獨立編程的，在程序運行中缺少參照標準，也導致兩個運動程序間的誤差，這兩個主要因素造成在雙光束激光焊接過程中，兩束激光不能精確重合的問題，進而由于“T”型接頭兩邊受熱不均勻帶來熱變形等問題，使得降低了雙光束激光焊接的質量，從而失去雙光束激光焊接的意義。

發明內容

本發明實施例提供了一種雙光束激光焊接的同步控制方法及裝置，解決了現有技術中雙光束激光焊接質量低的技術問題。

本發明實施例提供了一種雙光束激光焊接的同步控制方法，該方法包括：在雙光束激光焊接過程中，獲取兩束激光焊接熔池的紅外圖像；分析所述紅外圖像，確定兩束激光的位置誤差；在所述位置誤差超過預設距離閾值的情況下，發送用于調整機器人位置的指令給雙光束激光焊接系統中兩臺機器人，調整所述兩臺機器人的位置直至所述位置誤差小于等于預設距離閾值。

在一個實施例中，分析所述紅外圖像，確定兩束激光的位置誤差，包括：分析所述紅外圖像的溫度場，確定兩束激光的位置誤差。

在一個實施例中，分析所述紅外圖像，確定兩束激光的位置誤差，包括：確定所述紅外圖像中溫度值高于預設溫度閾值的區域為激光的熔池中心區；確定兩個熔池中心區之間的相對距離為兩束激光的位置誤差。

在一個實施例中，在所述位置誤差超過預設距離閾值的情況下，發送用于調整機器人位置的指令給雙光束激光焊接系統中兩臺機器人，調整所述兩臺機器人的位置直至所述位置誤差小于等于預設距離閾值，包括：利用采集所述紅外圖像的設備所在坐標系與所述兩臺機器人所在坐標系的對應關系，根據所述位置誤差計算所述兩臺機器人之間的距離；根據所述兩臺機器人之間的距離，發送用于調整機器人位置的指令給雙光束激光焊接系統中兩臺機器人，調整所述兩臺機器人的位置直至所述位置誤差小于等于預設距離閾值。

在一個實施例中，發送用于調整機器人位置的指令給雙光束激光焊接系統中兩臺機器人，調整所述兩臺機器人的位置，包括：發送速度控制指令給所述兩臺機器人，通過所述速度控制指令控制所述兩臺機器人的速度，調整所述兩臺機器人的位置。

在一個實施例中，發送用于調整機器人位置的指令給雙光束激光焊接系統中兩臺機器人，調整所述兩臺機器人的位置，包括：通過以太網向所述兩臺機器人發送用于調整機器人位置的指令，調整所述兩臺機器人的位置。

本發明實施例還提供了一種雙光束激光焊接的同步控制裝置，該裝置包括：獲取模塊，用于在雙光束激光焊接過程中，獲取兩束激光焊接熔池的紅外圖像；確定模塊，用于分析所述紅外圖像，確定兩束激光的位置誤差；調整模塊，用于在所述位置誤差超過預設距離閾值的情況下，發送用于調整機器人位置的指令給雙光束激光焊接系統中兩臺機器人，調整所述兩臺機器人的位置直至所述位置誤差小于等于預設距離閾值。

在一個實施例中，所述確定模塊用于分析所述紅外圖像的溫度場，確定兩束激光的位置誤差。

在一個實施例中，所述確定模塊，包括：熔池中心區確定單元，用于確定所述紅外圖像中溫度值高于預設溫度閾值的區域為激光的熔池中心區；確定單元，用于確定兩個熔池中心區之間的相對距離為兩束激光的位置誤差。