[發明專利]變坡口寬度的旋轉電弧窄間隙MAG焊自適應擺動裝置和方法

有效

• 申請號: 201410282830.8
• 申請日: 2014-06-23
• 公開（公告）號: CN104070264A
• 公開（公告）日: 2014-10-01
• 發明（設計）人: 黎文航;高凱;王加友;楊峰;朱杰
• 申請（專利權）人: 江蘇科技大學
• 主分類號: B23K9/022
• 分類號: B23K9/022;B23K9/173;B23K9/133
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

1.一種變坡口寬度的旋轉電弧窄間隙MAG焊自適應擺動裝置，包括旋轉電弧焊炬、CCD相機、水平直線滑臺、水平直線滑臺夾持裝置、步進電機、電機驅動器、運動控制卡、圖像采集卡、圖像處理模塊和PC機，其特征在于，所述旋轉電弧焊炬安裝在水平直線滑臺上，隨著水平直線滑臺左右往復運動，實現旋轉電弧焊炬作整體水平擺動；所述CCD相機對應工件與工件平面成一夾角安置在所述旋轉電弧焊炬前方，所述水平直線滑臺安裝在水平直線滑臺夾持裝置上，并依次連接步進電機、電機驅動器、運動控制卡，所述CCD相機將所采集的焊接圖像依此輸入圖像采集卡、圖像處理模塊和PC機。

2.根據權利要求1所述一種變坡口寬度的旋轉電弧窄間隙MAG焊自適應擺動裝置，其特征在于，所述電弧焊炬上還裝有電弧旋轉位置傳感器，由凹槽式光電開關和過中心對稱開有兩個孔或槽的碼盤構成，所述凹槽式光電開關的凹槽套入所述碼盤固定于所述旋轉電弧焊炬的不旋轉部位，所述碼盤固定在所述旋轉電弧焊炬的旋轉部位并與電弧同步轉動；安裝時使電弧旋轉到坡口左位置和坡口右位置時，凹槽式光電開關的光路正好穿過碼盤的開孔或槽。

3.根據權利要求1所述一種變坡口寬度的旋轉電弧窄間隙MAG焊自適應擺動裝置，其特征在于，所述CCD相機的鏡頭距離電弧為200～500mm，CCD相機的前端還設置有減光片、濾光片和UV鏡。

4.根據權利要求1所述一種變坡口寬度的旋轉電弧窄間隙MAG焊自適應擺動裝置，其特征在于，所述夾角為α＝20～60°。

5.如權利要求1所述的一種變坡口寬度的旋轉電弧窄間隙MAG焊自適應擺動裝置的焊接方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)設定CCD相機參數，曝光時間為2～10ms、視窗大小調節以能清楚觀察到焊接電弧和焊接熔池為宜，一般大于200×200，小于800×800，光圈大小為5.6～16，圖像采集模式為觸發模式；

(2)預設坡口寬度規定值Wset和焊絲端部到坡口側壁距離規定值Dset；

(3)起弧后，待焊接狀態穩定后，啟動CCD相機的“觸發圖像采集”模式，使得電弧旋轉到焊接坡口左位置和焊接坡口右位置時，電弧旋轉位置傳感器發出脈沖觸發信號，觸發CCD相機采集焊接圖像，CCD相機在每一電弧旋轉周期采集兩幅焊接圖像；

(4)CCD相機采集的焊接圖像經圖像采集卡進入圖像處理模塊；

(5)在圖像處理模塊中計算當前坡口寬度W、當前焊絲端部到坡口左側壁最短距離D₁、當前焊絲端部到坡口右側壁最短距離D₂；

(6)按步驟(5)所得當前坡口寬度W，啟動擺動模式，當當前坡口寬度W大于預設坡口寬度規定值Wset，啟動擺動模式，由運動控制卡發出指令到電機驅動器，驅動步進電機使水平直線滑臺擺動，進而實現焊炬整體的水平擺動；擺動周期和幅度由步驟(5)所得當前焊絲端部到坡口側壁最短距離D₁，D₂所決定，目標是使得擺動過程中焊絲端部到坡口側壁最短距離等于焊絲端部到坡口側壁距離規定值Dset，從而得到均勻側壁熔深；當當前坡口寬度W等于或小于預設坡口寬度規定值Wset，則不啟動擺動模式。