[發明專利]一種復合焊接搭接焊縫熔深控制方法及設備

在審

• 申請號: 202310243840.X
• 申請日: 2023-03-14
• 公開（公告）號: CN116174907A
• 公開（公告）日: 2023-05-30
• 發明（設計）人: 熊俊;蔡玉華;陳輝;李超男
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: B23K26/348
• 分類號: B23K26/348;B23K26/70;G06V10/25;G06V10/82
• 代理公司: 成都智言知識產權代理有限公司 51282
• 代理人: 蔣秀清

本發明公開了一種復合焊接搭接焊縫熔深控制方法及設備，屬于焊接技術領域，解決了激光?電弧復合焊接過程搭接焊縫熔深在線控制的問題。本發明一種復合焊接搭接焊縫熔深控制方法，其特征在于，包括如下步驟：S1、調整激光?電弧復合焊槍姿態；S2、在送絲速度為Vsubgt;0/subgt;，焊接速度為Vsubgt;1/subgt;的條件下開始焊接；S3、在S2的焊接參數條件下開始焊接，獲得數據集；S4、搭建深度學習模型；S5、在S2的焊接參數條件下開始焊接，實現對搭接結構焊縫熔深的在線控制。本發明將視覺傳感結合深度學習模型的方法引入激光?電弧復合焊接搭接焊縫過程中，實現了激光?電弧復合焊接搭接焊縫熔深的實時控制。

技術領域

本發明涉及焊接技術領域，具體涉及一種復合焊接搭接焊縫熔深控制方法及設備。

背景技術

由于激光與電弧的協同效應，激光-電弧復合焊接充分利用兩種熱源的優勢，能夠顯著提高電弧穩定性以及激光能量的吸收效率，降低工裝裝配精度要求，在有色金屬及中厚板件的焊接領域具有廣闊應用前景。

搭接焊縫是機械制造領域的一種典型焊縫形式，其特點是被連接件在接頭處部分重疊，背部結構不要求完全熔透。由于搭接結構的焊縫熔深難以直接觀測，無法獲得實時的熔深數值，使焊縫熔深的在線控制難以實現。特別是焊接路徑上板厚連續變化時，搭接結構對焊縫熔深的需求也在不斷變化。因此，必須采取相關的解決措施以突破搭接結構激光-電弧復合焊接焊縫熔深穩定性控制難題。

目前，解決焊縫熔深控制難題的方法主要有兩種：(1)在已知焊縫熔深需求情況下，根據焊縫熔深與熱輸入參量關系，人為對熱源功率或焊接速度進行控制，但是這種方法很難大規模應用在焊接生產線上，且可靠性較低；(2)構建熱源參數與焊縫熔深之間的回歸模型，根據不同的焊縫深度需求變化規律，借助回歸模型計算最佳的熱源加工參數。中國發明專利申請號為201710798902.8的“變厚截面板激光焊接的熔深預測與控制方法及系統”提出建立激光功率與板厚的完全二次多項式回歸模型，將不同位置處的板厚度值輸入建立的回歸模型中計算最佳激光功率。但是這種方法考慮的因素較少，建立回歸模型的方法只能應用于特定的焊接條件。因此，需要尋求其他方法來實現焊縫熔深的精確控制。

發明內容

針對現有技術中存在的問題，本發明提供一種復合焊接搭接焊縫熔深控制方法，其目的在于：解決激光-電弧復合焊接過程搭接焊縫熔深在線控制問題。

本發明采用的技術方案如下：

一種復合焊接搭接焊縫熔深控制方法，包括如下步驟：

S1、調整激光-電弧復合焊槍姿態，使電弧焊槍與基板夾角為θ₁，焊絲干伸長為d₁，焊絲端部與基板上激光束焦點的距離為d₂，激光束與電弧焊槍的夾角為θ₂，CCD相機的傾斜角度為θ₃，CCD相機鏡頭與熔池距離為d₃；

S2、在送絲速度為V₀，焊接速度為V₁的條件下開始焊接，令激光功率P從0開始逐漸增加，直至搭接焊縫完全熔透，記錄此時最大激光功率P_max，沿著焊接方向將焊縫切開，觀察上搭接板開始熔透位置，并記錄此處的激光功率值P_min。在[P_min，P_max]區間內任意選取激光功率P₀為基礎工作點；

S3、在S2的焊接參數條件下開始焊接，設定激光功率P₀由P_min逐漸增加到P_max，并打開CCD相機實時采集熔池正面圖像，CCD相機采集幀率為f，將焊縫沿著焊接方向切開，從焊接起點位置處每隔2mm的距離測量焊縫熔深值d，并使用線性插值法計算每幀熔池正面圖像對應的焊縫位置處的d值，使用d值對熔池正面圖像進行標簽，獲得數據集；