[發明專利]一種基于雙MEMS制測儀的實時偏轉激光焊接方法

在審

• 申請號: 202210062859.X
• 申請日: 2022-01-19
• 公開（公告）號: CN114393301A
• 公開（公告）日: 2022-04-26
• 發明（設計）人: 洪波;李夢龍;劉涌;歐亞鵬;伍潤保
• 申請（專利權）人: 湘潭大學
• 主分類號: B23K26/21
• 分類號: B23K26/21;B23K26/70
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種基于雙MEMS制測儀的實時偏轉激光焊接方法，它主要用于解決復雜曲面上的焊接坡口加工難度大，精度低，效率低等問題，適用于各種復雜曲面的自動化焊接。該方法是在由雙MEMS制測儀、偏轉信號處理器、偏調儀、驅動器、偏轉控制器組成的系統上完成的。本發明的技術方案是：通過雙MEMS制測儀獲取焊槍實時位姿和角速度，偏轉信號處理器對獲取的信號進行處理得到在該位置的最佳焊接角度和最佳焊接功率，偏轉控制器接收來自偏轉信號處理器的偏轉信號后對反射鏡和伸縮軸進行相應的偏轉，偏調儀結合偏轉信號與角度信號對反射鏡和伸縮軸進行更為精確的再調節。在偏轉完成后，偏轉信號處理器結合最佳焊接角速度和最佳焊接功率控制焊槍進行精確的高質量焊接工作。與此同時，偏調儀結合雙MEMS制測儀對整個焊接過程進行實時的監測與調控，實現了安全且高效的自動化焊接。

技術領域

本發明涉及自動化焊接技術領域，具體涉及一種基于雙MEMS制測儀的實時偏轉激光焊接方法。

背景技術

激光是受到激發輻射后產生并放大的一種可見光。激光技術屬于精密加工技術，由于其焊接速度快，能量密度高，響應速度快，并且可控性強，在較短時間內可以實現精密切割，加熱和焊接功能，從而被廣泛應用于工業領域當中。

當前對于焊接坡口的加工方法多種多樣，對于平面加工焊接坡口來說，其加工方法簡單，設備種類形式多樣，并且已經得到了十分成熟的應用。但是對復雜曲面上的焊接坡口進行加工時，手工加工精度較差，效率較低，工人的勞動強度較大，使用數控設備能夠提升加工的精度，但是這些設備一般都過大，并且要求操作人員具備一定的編程能力，并且其價格過高，這并不適用于大眾。

為了解決復雜曲面上的坡口加工問題，許多的學者都做出了相應的研究，提出了很多新的焊接方法。例如專利號為ZL201510907252.7的專利“一種焦點旋轉和垂直振動的激光焊接裝置”中公開了一種焦點旋轉半徑的控制方法，這個方法利用不同傾角的單楔形鏡的折射效應，結合聚焦透鏡的聚焦效應，獲取不同的激光焦點旋轉半徑；通過機械傳動裝置將高速電機的轉動傳遞給楔形鏡，獲取聚焦光束的高頻轉動，結合焊接工藝參數和旋轉參數，獲得了不同的激光焊接效果。目前，聚焦激光的高速旋轉基本采用振鏡驅動和機械傳動裝置獲得。振鏡體積較大，加工昂貴，激光運動行程較小；機械傳動裝置轉動速度過快，在工作過程中會產生較大的噪音，傳動部件會產生嚴重的磨損，有較大的安全隱患。

因此，為了能夠較好的解決復雜曲面上的焊接加工問題，本發明展示了一種實時偏轉激光的焊接方法。對焊槍的位姿進行測量，結合參數自適應調節，偏轉激光的焊接角度，控制焊槍的焊接角度和焊接功率，通過監測與調控同時進行的方法，提高焊接的精度和質量，實現安全、高效的智能化自動焊接。

發明內容

本發明的目的是為了解決復雜曲面上的焊接坡口加工精度差，效率低，工人勞動強度大的問題，本發明涉及了一種基于雙MEMS制測儀的實時偏轉激光焊接方法。該方法是在由雙MEMS制測儀，偏轉信號處理器，偏調儀，偏轉控制器，角速度調節器，存儲器，自適應功率調節器，信號運算處理器，旋轉器，加速度計，伸縮軸，焊接架和焊槍等器件構成的系統上完成的。其中，雙MEMS制測儀由MEMS陀螺儀，MEMS傳感器構成；偏轉信號處理器由儲存器，自適應功率調節器，信號運算處理器構成；偏調儀由角速度調節器，加速度計和存儲器構成；偏轉控制器由偏轉器，伸縮軸構成。雙MEMS制測儀負責測量焊槍的位姿信號與角速度信號，偏轉信號處理器基于雙MEMS的信號進行處理得到最佳偏轉角度與最佳焊接功率，然后將信號分別傳輸給偏調儀和偏轉控制器；偏轉控制器結合偏轉信號處理器的偏轉角度信號和偏調儀的位移信號對反射鏡和伸縮軸進行偏轉調節；偏調儀接收偏轉控制信號處理器的角度信號和偏轉控制器的偏轉信號對反射鏡和伸縮軸進行再調節，與此同時，偏調儀結合雙MEMS制測儀構成一個自控系統，對整個焊接工作進行實時的監測和調控，實現高精度，高效率的高質量焊接。