[發明專利]一種等離子轉移弧堆焊控制系統及控制方法

有效

• 申請號: 202011432556.X
• 申請日: 2020-12-09
• 公開（公告）號: CN112605509B
• 公開（公告）日: 2021-11-30
• 發明（設計）人: 陳華斌;孫嘉;王秀瑾;范雪飛;樊重建;劉傳亮;劉網扣;王維
• 申請（專利權）人: 上海交通大學;上海發電設備成套設計研究院有限責任公司
• 主分類號: B23K10/02
• 分類號: B23K10/02;B23K37/00
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 林君如

1.一種等離子轉移弧堆焊控制系統，包括工控機(1)和等離子粉末堆焊機(2)，其特征在于，還包括數據采集裝置(3)和視覺傳感器單元(4)；

所述數據采集裝置(3)與等離子粉末堆焊機(2)和工控機(1)連接，用于采集焊接過程中的電流數據和電壓數據并將采集到的數據傳輸至工控機(1)；

所述視覺傳感器單元(4)與工控機(1)連接，用于采集圖像并將采集到的圖像傳輸至工控機(1)，包括工業相機和激光光源，所述工業相機的數量為2個；

所述工控機(1)分別與等離子粉末堆焊機(2)、數據采集裝置(3)和視覺傳感器單元(4)連接，用于接收焊接過程中的焊接參數和控制等離子粉末堆焊機(2)運行，所述焊接參數包括電流數據、電壓數據和圖像；

所述等離子轉移弧堆焊控制系統的控制方法包括以下步驟：

S1：數據采集裝置(3)采集焊接過程中的電流數據和電壓數據并將其傳輸至工控機(1)，視覺傳感器單元(4)采集焊接前的原始圖像和焊接過程中熱影響區高溫散斑圖像并將其傳輸至工控機(1)；

S2：根據原始圖像和熱影響區高溫散斑圖像，基于數字圖像相關法計算散斑圖像的ROI區域的平均應變；

S3：獲取電流數據、電壓數據與ROI區域的平均應變之間的關系，通過PID增量控制器，將ROI區域的平均應變與預設置的應變閾值之間的差值作為輸入，根據電流數據、電壓數據與ROI區域的平均應變之間的關系計算得到控制量的增量；

S4：工控機(1)基于控制量的增量調節等離子粉末堆焊機(2)的焊接電流；

S5：重復步驟S1，直至停止焊接。

2.根據權利要求1所述的一種等離子轉移弧堆焊控制系統，其特征在于，所述等離子粉末堆焊機(2)包括焊槍系統、送粉系統、制冷系統和焊接電源，所述焊槍系統、送粉系統和制冷系統與工控機(1)通信連接。

3.根據權利要求1所述的一種等離子轉移弧堆焊控制系統，其特征在于，所述數據采集裝置(3)包括數據采集卡，所述數據采集卡將采集到的電流數據和電壓數據進行AD轉換并傳輸至工控機(1)。

4.根據權利要求2所述的一種等離子轉移弧堆焊控制系統，其特征在于，所述等離子轉移弧堆焊控制系統還包括工業機器人，所述工業機器人與工控機(1)通信連接，所述等離子粉末堆焊機(2)的焊槍系統固定在工業機器人上并隨工業機器人的移動而移動。

5.根據權利要求1所述的一種等離子轉移弧堆焊控制系統，其特征在于，所述步驟S1包括以下步驟：

S11：在兩個工業相機的成像鏡頭前安裝濾波片和減光片，調整兩個工業相機的角度以及焦距，調整激光光源的功率，直至兩個工業相機采集的圖像滿足精度需求；

S12：使用兩個工業相機同時采集不同方位的標定板圖像，獲取兩個工業相機的內部參數和兩個工業相機之間的相對位置關系矩陣；

S13：兩個工業相機同時采集焊接前的原始圖像并將其傳輸至工控機(1)；

S14：等離子粉末堆焊機(2)開始工作，數據采集裝置(3)采集焊接過程中的電流數據和電壓數據并將其傳輸至工控機(1)，兩個工業相機同時開始采集焊接過程中熱影響區高溫散斑圖像并將其傳輸至工控機(1)。

6.根據權利要求5所述的一種等離子轉移弧堆焊控制系統，其特征在于，所述步驟S12中，至少采集12個方位的標定板圖像。