自动焊接焊缝成形自适应控制方法与流程

本发明涉及运载火箭贮箱自动焊接装配制造技术领域，具体是一种自动焊接焊缝成形自适应控制方法，能够实现薄壁结构件自动焊接焊缝成形的均匀一致性控制。

背景技术：

目前，传统手工焊接由于焊缝均匀性差、焊接生产效率低、劳动强度大而逐步被数控专机、机器人等为代表的数字化自动化焊接装备所取代，并大量采用交流电机变频调速技术、伺服驱动技术、PLC控制技术及数控技术等先进技术，焊接设备的自动化程度和技术水平有了大幅的提高。

然而，焊接过程伴随剧烈的温度梯度和应力变化，存在实时变化的焊接变形，特别是薄壁结构件，焊接应力变形更为剧烈，自动焊接过程难以实现自身调节，是自动焊接获得高质量焊缝的瓶颈。采用自动焊接焊缝成形自适应控制方法进行生产，可以提高焊接生产效率、焊缝一次合格率，同时，焊接变形可以得到有效改善。

目前没有发现同本发明类似技术的说明或报道，也尚未收集到国内外类似的资料。

技术实现要素：

为了解决运载火箭贮箱薄壁结构件自动焊接过程焊缝成形控制难题，以及焊接过程装配坡口几何特征量精确测量难题，本发明的目的在于提出一种自动焊接焊缝成形自适应控制方法。利用本发明，可以高效率、高精度、实时性测量焊前坡口尺寸几何特征，通过高效运算方法，自动输出焊接工艺参数，反馈控制焊接工艺过程，实现焊缝成形的均匀化、一致性成形控制。

本发明通过以下技术方案来实现：一种自动焊接焊缝成形自适应控制方法，包括以下步骤：

1）采用激光传感器扫描；

2）进行坡口几何特征测量；

3）进行坡口几何特征解析；

4）焊缝成形反馈控制运算；

5）进行焊接电流、送丝速度工艺参数输出；

6）实现焊缝成形尺寸控制。

进一步，所述激光扫描传感器在自动焊接焊枪前端的一定距离进行几何特征量精确测量，测量方式为非接触式测量。

本方法根据薄壁结构焊接工件的结构特点，设计激光扫描传感器的前置距离和安置角度，通过精确测量获取的几何特征量，进行闭环反馈控制运行计算，自动焊接工艺参数输出，通过专用自动焊接开发软件进行实时处理，补偿调整焊接电流、送丝速度等工艺参数，实现自动焊接焊缝成形的自适应控制。

附图说明

图1 本发明的一种自动焊接焊缝成形自适应控制方法步骤图。

具体实施方式

下面结合附图说明本发明的具体实施实例。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

本发明根据薄壁焊接焊缝成形控制特点，将激光扫描传感器以一定的角度和高度安装于自动焊接的焊枪结构上，激光扫描传感器位于焊接前端，并与焊枪保持恰当的距离，考虑到弧光射入激光器镜头，对采像稳定性和清晰度造成的影响，激光传感器的安装角度控制在20°以内。自动焊接过程，位于焊前端的激光扫描传感器实时扫描焊缝坡口信息，通过中值滤波和平均值滤波，可以有效控制由于反光造成的像素波动，并通过坡口几何特征量的提取，计算坡口的间隙、错边量、坡口角度等信息，通过焊缝成形控制算法，计算得出焊接工艺参数的补偿量，实时调节焊接过程工艺参数，实现薄壁结构自动焊接焊缝成形自适应控制。

本发明实施例的一种自动焊接焊缝成形自适应控制方法，包括以下步骤：

1）采用激光传感器扫描；

2）进行坡口几何特征测量；

3）进行坡口几何特征解析；

4）焊缝成形反馈控制运算；

5）进行焊接电流、送丝速度工艺参数输出；

6）实现焊缝成形尺寸控制。

优选地，焊接坡口几何特征选取包含坡口间隙、错边量、坡口角度等，其中，激光精密测量位于焊枪前端3~12mm，激光扫面传感器的安置角度由其测量效果决定，保证测量精度、测量效率。

优选地，根据焊接坡口几何特征，采用专用自动焊接焊缝成形控制工艺，通过自行编制的反馈控制算法，生成焊接过程工艺参数，用于焊缝成形自适应控制。

优选地，测量装置采用高精度激光扫描传感器，安装于距离焊枪3~12mm处，激光扫描属于非接触式测量，可以实现高速精确测量，测量精度为50µm，传感频率20Hz；在焊前坡口处，利用扫描激光，测量坡口几何距离传感器的精确距离，构建坡口特征模型，提取坡口间隙、错边量等关键工艺信息。

优选地，采用前置实时反馈补偿方式，将测量出的坡口尺寸数据，通过编制的反馈运算算法，自动实现实时运算，可以对焊接过程坡口实时变化自适应控制。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。