[發明專利]一種焊接系統

有效

• 申請號: 201710851084.3
• 申請日: 2017-09-20
• 公開（公告）號: CN107457471B
• 公開（公告）日: 2023-03-24
• 發明（設計）人: 高向東;李彥峰;杜亮亮;張艷喜;游德勇
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: B23K9/127
• 分類號: B23K9/127;B23K26/70
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 羅滿

本發明公開了一種焊接系統，包括運動平臺、焊接裝置和跟蹤系統；運動平臺用于承載焊件并帶動焊件移動；焊接裝置用于對焊件進行焊接操作；跟蹤系統包括：用于向焊件產生磁場的電磁源；用于以偏振光感應焊件上磁場分布變化，并將磁場分布變化對應記錄為光強分布圖像的傳感裝置；用于拍攝焊件上熔池的紅外圖像的紅外攝像裝置，用于根據傳感裝置記錄的光強分布圖像反映的焊縫位置信息并結合紅外圖像反映的熔池溫度分布，控制運動平臺移動使焊接裝置跟蹤焊縫的控制裝置。本發明焊接系統，根據傳感裝置記錄的磁光圖像獲得焊縫位置信息，并結合紅外圖像反映的熔池溫度分布，控制焊件移動使焊接裝置跟蹤焊縫，能夠實現高精度地跟蹤焊縫位置。

技術領域

本發明涉及光學應用技術領域，特別是涉及一種焊接系統。

背景技術

焊接是制造業領域重要的加工技術，具有工作條件惡劣、工作量大及質量要求高等諸多特點。在焊接加工中，精確的跟蹤焊縫位置是保證焊接質量的前提，即在整個焊接過程中必須要控制焊接頭始終與焊縫對準，否則就會造成焊接缺陷，造成廢品。

現有技術中，國內外對于獲取焊縫位置的方法主要包括以下幾種：

(1)結構光視覺傳感法：通過將一條可見光譜段內的激光條紋投射在焊縫表面，當焊縫有一定的間隙或者形變，激光條紋也隨之發生改變，根據條紋形變特征提取焊縫位置信息。但是該方法容易由于熔池強烈熱運動而導致亮條紋分布不均勻，使得圖像處理成為焊縫檢測中的一項難題。

(2)激光頻閃攝像法：利用脈沖激光束的瞬時高強度高于熔池的輻射強度，同步打開高速攝像機快門拍攝焊接區域圖像，通過高速攝像機與相應濾光片的組合，得到的圖像不再是電弧光反射結果，而是瞬時強激光反射的結果，從而消除干擾影響，獲取較清晰的熔池區域圖像，進而利用得到的有效圖像實現焊縫位置的識別和焊縫偏離狀況判別。相比于方法(1)，該方法可以避免由于熔池劇烈熱運動所帶來的強烈干擾，但是不僅設備較復雜，造價昂貴，并且當焊縫間隙較小時無法實現焊縫檢測，而激光焊接對焊縫間隙極其敏感，因此激光閃頻攝像法目前只停留在試驗研究階段，無法應用于工業現場。

(3)直接圖像傳感方法：該方法利用攝像機直接拍攝熔池圖像，通過圖像處理及分析灰度分布，推測焊縫中心偏差信息。該方法很大程度上消除了導前誤差，但由于熔池變化劇烈且熔池處的焊縫已經熔化，焊縫信息基本凐沒，因此難以從根本上獲取焊縫偏差的特征和規律。

(4)其它非視覺檢測方法對檢測微小間隙焊縫都有一定的局限性，并且檢測精度相對較低。

鑒于以上各種方法所存在的缺陷，如何實現在焊接過程中較為精準地跟蹤焊縫位置，并能夠降低受熔池劇烈熱運動、焊縫間隙小等因素影響，是當前本領域技術人員所面臨并需要解決的技術問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種焊接系統，能夠實現高精度地跟蹤焊縫位置，并且與現有方法相比可降低受熔池劇烈熱運動、焊縫間隙小等的影響。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種焊接系統，包括運動平臺、焊接裝置和跟蹤系統；

所述運動平臺用于承載焊件并帶動焊件移動；

所述焊接裝置用于對所述焊件進行焊接操作；

所述跟蹤系統包括：

用于向所述焊件產生磁場的電磁源；

用于以偏振光感應所述焊件上磁場分布變化，并將磁場分布變化對應記錄為光強分布圖像的傳感裝置；

用于拍攝所述焊件上熔池的紅外圖像的紅外攝像裝置；

用于根據所述傳感裝置記錄的光強分布圖像反映的焊縫位置信息，并結合所述紅外圖像反映的熔池溫度分布，控制所述運動平臺移動使所述焊接裝置跟蹤焊縫的控制裝置。