CN201116976Y - 铝合金熔焊焊接过程的在线监测与工艺参数的优化系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种铝合金熔焊焊接过程的在线监测与工艺参数的优化系统。视觉传感器的信号输出端与图像采集卡的信号输入端连接，图像采集卡的信号输出端与工控机的图像信息输入端连接，工控机的偏移量信号输出端与步进电机的信号输入端连接，步进电机的机械控制端与焊枪的机械控制端采用机械固定连接，工控机的焊接参数信号输出端与焊接电源的信号输入端连接，焊接电源的电源输出端与焊枪的电源输入端连接。在铝合金熔焊焊接过程中，本实用新型可以根据具体情况自动对焊枪的位置及焊接参数作出优化后的精确控制，既能实现高质量的焊接过程，明显提高焊接质量；又能实现自动化，减小人为因素的影响并降低成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种铝合金熔焊焊接过程的在线监测与工艺参数的优化系统，属于铝合金焊接加工领域。
背景技术
铝合金熔焊作为一种高效率的焊接方法在航空、航天产品生产中得到了广泛的应用。在航空、航天产品的生产中，一个微小的缺陷都可能带来一场巨大的灾难，而在实际操作中，待焊铝板材料边缘的光滑度、角度以及它们之间的间隙都不是完全一样的，以往都按相同的焊接参数和焊枪位置进行焊接，或者通过技术员的经验进行判断，在焊接过程中对焊接参数和焊枪位置进行适当调整，这样焊接质量始终不能得到根本性改变，而且效率较低，如果因质量不合格而返工，不但费时费力，而且会增加成本。面前还没有一种行之有效的设备解决上述问题，包括学术论文、专利文献等都还没有相关解决方案的报道。
发明内容
本实用新型的目的就在于为了解决上述问题而提供一种能有效提高焊接质量的铝合金熔焊焊接过程的在线监测与工艺参数的优化系统。
本实用新型是通过以下技术方案来实现上述目的的：
本实用新型中，视觉传感器的信号输出端与图像采集卡的信号输入端连接，图像采集卡的信号输出端与工控机的图像信息输入端连接，工控机的偏移量信号输出端与步进电机的信号输入端连接，步进电机的机械控制端与焊枪的机械控制端采用机械固定连接，工控机的焊接参数信号输出端与焊接电源的信号输入端连接，焊接电源的电源输出端与焊枪的电源输入端连接。
在操作过程中，通过视觉传感器在线实时检测待焊铝合金的坡口几何尺寸及间隙信息并将其转化为电信号，所述电信号通过图像采集卡转化为图像信息后传输到工控机。
接下来，工控机首先对图像信息中的坡口几何尺寸及间隙信息进行精确计算，然后根据知识库中预设的方案精确计算焊枪应处于什么位置，并输出偏移量信号，这个偏移量信号经过步进电机(其机械运动通过十字滑块实现)转化为机械运动后对焊枪实现其位置的精确控制(一般情况下为精确对准铝合金板之间空隙的中间位置)；同时，工控机根据预设的焊接参数模型，以焊缝成形的预设尺寸及其一致性为优化目标，对在线实时焊接参数进行优化，并输出优化后的包括电弧电压、焊接电流和送丝速度的焊接参数信号，这个焊接参数信号经过焊接电源转化后对焊枪实现其焊接参数(即电弧电压、焊接电流和送丝速度)的精确控制。
作为本实用新型的优选方式，所述视觉传感器主要包括激光器和光电转换器。系统采用实时激光成像测量技术，具有迅速、精确等优点。
所述工控机还通过数据传输线与键盘、鼠标、显示器连接。这样可实现人机通讯，也便于工控机在运行过程中，根据操作员发出的指令构建包括工艺参数匹配信息、坡口状态信息、缺陷特征信息及质量统计信息等信息的焊接数据库，并将所述焊接数据库储存起来，用以支持焊接过程的在线参数优化和焊缝成形质量监测，并形成对重要焊接产品的加工过程及其质量的“可记录”、“可追溯”的管理能力。
本实用新型的有益效果在于：
由上可知，由于在铝合金熔焊焊接过程中，本实用新型可以根据具体情况自动对焊枪的位置及焊接参数作出优化后的精确控制，所以既能实现高质量的焊接过程，大大提高焊接质量；又能实现自动化，减小人为因素的影响并降低成本。
附图说明
附图是本实用新型的系统构建框图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步具体说明：
如附图所示，视觉传感器的信号输出端与图像采集卡的信号输入端连接，图像采集卡的信号输出端与工控机的图像信息输入端2连接，工控机的偏移量信号输出端5与步进电机的信号输入端连接，步进电机的机械控制端与焊枪的机械控制端8采用机械固定连接，工控机的焊接参数信号输出端3与焊接电源的信号输入端连接，焊接电源的电源输出端与焊枪的电源输入端6连接，1为铝合金板。
视觉传感器主要包括激光器和光电转换器(即图中的CCD)。系统采用实时激光成像测量技术，具有迅速、精确等优点。
工控机还通过数据传输线与键盘、鼠标、显示器连接。这样可实现人机通讯，也便于工控机在运行过程中，根据操作员发出的指令构建包括工艺参数匹配信息、坡口状态信息、缺陷特征信息及质量统计信息等信息的焊接数据库，并将所述焊接数据库储存起来，用以支持焊接过程的在线参数优化和焊缝成形质量监测，并形成对重要焊接产品的加工过程及其质量的“可记录”、“可追溯”的管理能力。
在操作过程中，通过视觉传感器在线实时检测待焊铝合金板1边缘的坡口几何尺寸及两块待焊铝合金板1之间的间隙信息并将其转化为电信号，所述电信号通过图像采集卡转化为图像信息，然后通过工控机的图像信息输入端2传输到工控机的CPU。
接下来，工控机CPU首先对图像信息中的坡口几何尺寸及间隙信息进行精确计算，然后根据知识库中预设的方案精确计算焊枪应处于什么位置，并输出偏移量信号，这个偏移量信号经过偏移量信号输出端5传输到步进电机，步进电机将收到的信号转化为机械运动(其机械运动通过十字滑块实现)后，通过与焊枪的机械控制端8的连接对焊枪实现其位置的精确控制(一般情况下为精确对准铝合金板1之间空隙的中间位置)；同时，工控机根据预设的焊接参数模型，以焊缝成形的预设尺寸及其一致性为优化目标，对在线实时焊接参数进行优化，并输出优化后的包括电弧电压、焊接电流和送丝速度的焊接参数信号，这个焊接参数信号经过焊接参数信号输出端3传输到焊接电源的信号输入端，焊接电源将其转化为具体的电量数字后对焊枪实现其焊接参数(即电弧电压、焊接电流和送丝速度)的精确控制。
Claims (3)
1、一种铝合金熔焊焊接过程的在线监测与工艺参数的优化系统，其特征在于：视觉传感器的信号输出端与图像采集卡的信号输入端连接，图像采集卡的信号输出端与工控机的图像信息输入端(2)连接，工控机的偏移量信号输出端(5)与步进电机的信号输入端连接，步进电机的机械控制端与焊枪的机械控制端(8)采用机械固定连接，工控机的焊接参数信号输出端(3)与焊接电源的信号输入端连接，焊接电源的电源输出端与焊枪的电源输入端(6)连接。
2、根据权利要求1所述的铝合金熔焊焊接过程的在线监测与工艺参数的优化系统，其特征在于：所述视觉传感器主要包括激光器和光电转换器。
3、根据权利要求1所述的铝合金熔焊焊接过程的在线监测与工艺参数的优化系统，其特征在于：所述工控机还通过数据传输线与键盘、鼠标、显示器连接。
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