[發明專利]基于激光視覺的自適應單面焊雙面成型等離子焊接系統

在審

• 申請號: 202010525240.9
• 申請日: 2020-06-10
• 公開（公告）號: CN111633314A
• 公開（公告）日: 2020-09-08
• 發明（設計）人: 陳玉泉;陳俊
• 申請（專利權）人: 江蘇瑞伯特智能科技股份有限公司
• 主分類號: B23K10/02
• 分類號: B23K10/02;B23K37/02
• 代理公司: 常州信策知識產權代理事務所(普通合伙) 32352
• 代理人: 李錦

本發明涉及一種基于激光視覺的自適應單面焊雙面成型等離子焊接系統，該系統包括軌道、沿軌道行走的X軸行走機構、Y軸移動機構、Z軸移動機構以及控制上述三個機構動作的控制系統，Y軸移動機構安裝在X軸行走機構上，Y軸移動機構上設有Y軸導軌，Y軸導軌上安裝Z軸移動機構，Z軸移動機構上設有Z軸導軌，Z軸導軌上安裝有焊槍，靠近焊槍的位置處分別設有高度傳感器和激光視覺傳感器。在小車行走方向上，通過激光視覺傳感器在前面實時掃描焊縫，得到焊縫軌跡，同時傳輸給控制系統；控制系統將得到的數據進行運算，控制三軸機構實現各方向的補償，自動將焊槍對準焊道的中心；增加高度傳感器使之與激光視覺傳感器配合使用，確保檢測的準確性，提高焊接質量和一次合格率。

技術領域

本發明涉及自動焊接技術領域，尤其是一種基于激光視覺的自適應單面焊雙面成型等離子焊接系統。

背景技術

目前核電站內置換料水箱施工中，頂部、墻壁、底面需安裝不銹鋼覆面，厚度分別為3mm、4mm、6mm。早期采用手工電弧焊或者手工鎢極氬弧焊，受人為因素影響較大，焊縫質量一致性得不到保障，并且焊縫較長，工人需要登高作業，安全隱患較高；后期出現基于探溝器自動Tig焊接小車，該焊接小車利用探溝器來識別焊縫位置，從而自動補償X、Y、Z方向。此方案需在背面加襯板，同時對焊縫預先打底。該方案調節麻煩，對坡口質量要求較高，針對不同的板厚，不同的坡口需設置不同的補償值，前期工藝驗證時間較長。由于坡口較大需將焊槍夾持在擺動器上，才能同時蓋面。由于涉及零部件較多，需調節的參數較多，不利于大面積推廣。

上述兩種焊接的施工工藝/方法的工作效率低，質量一致性差，尤其人工單面焊雙面成型焊接，對焊接技術人員要求比較高，同時人工單面焊雙面成型作業RT/UT射線檢測合格率低，同一位置一旦發生兩次及以上次數焊接不合格即意味該構件報廢，無法返工。基于探溝器自動Tig焊接小車對焊縫的跟蹤受外部因素影響較大，精度不高。同時，調節困難，工人操作繁瑣，對操作者的理解能力和現場反應能力要求較高；并且探溝器的探頭始終與焊道接觸，焊接過程中產生的熱量會使探溝器的金屬探頭受熱膨，會對檢測精度產生影響。大量熱量通過探溝器的探頭傳遞到本體內，對探溝器內部的電子元器件也會產生影響，影響精度與使用壽命。

等離子弧焊是利用等離子弧作為熱源的焊接方法，氣體由電弧加熱產生離解，在高速通過水冷噴嘴時受到壓縮，增大能量密度和離解度，形成等離子弧。它的穩定性，發熱量和溫度均高于一般電弧，具有較大的熔透力和焊接速度，特別適用于薄板一次焊接成型。

所以可以考慮用等離子弧焊實現單面焊雙面成型，但是還需要改進現有的識別焊縫的技術，能不受熱源影響，提高光學檢測精度。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：克服現有技術中之不足，提供一種基于激光視覺的自適應單面焊雙面成型等離子焊接系統。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種基于激光視覺的自適應單面焊雙面成型等離子焊接系統，該系統包括軌道、沿軌道行走的X軸行走機構、Y軸移動機構、Z軸移動機構以及控制上述三個機構動作的控制系統，所述Y軸移動機構安裝在X軸行走機構上，Y軸移動機構上設有Y軸導軌，Y軸導軌上安裝Z軸移動機構，所述Z軸移動機構上設有Z軸導軌，Z軸導軌上安裝有焊槍，靠近所述焊槍的位置處分別設有高度傳感器和激光視覺傳感器。

進一步地限定，所述X軸行走機構包括底板、伺服電機、減速機和齒輪傳動機構，所述伺服電機與減速機連接，減速機安裝在底板上，所述齒輪傳動機構包括安裝在減速機輸出軸上的主動輪和活動安裝在底板上的從動輪。

進一步地限定，所述主動輪與從動輪之間設有惰輪。

進一步地限定，所述主動輪與從動輪之間設有手動離合器。

伺服電機通過減速機減速，通過主動輪將動力傳遞到從動輪上，以滿足小車沿軌道的恒速、變速行走。在從動輪到主動輪之間設置手動離合器，可在必要時斷開動力，進行快速移動等作業需要。