[发明专利]变坡口宽度的旋转电弧窄间隙MAG焊自适应摆动装置和方法

权利要求书

1.一种变坡口宽度的旋转电弧窄间隙MAG焊自适应摆动装置，包括旋转电弧焊炬、CCD相机、水平直线滑台、水平直线滑台夹持装置、步进电机、电机驱动器、运动控制卡、图像采集卡、图像处理模块和PC机，其特征在于，所述旋转电弧焊炬安装在水平直线滑台上，随着水平直线滑台左右往复运动，实现旋转电弧焊炬作整体水平摆动；所述CCD相机对应工件与工件平面成一夹角安置在所述旋转电弧焊炬前方，所述水平直线滑台安装在水平直线滑台夹持装置上，并依次连接步进电机、电机驱动器、运动控制卡，所述CCD相机将所采集的焊接图像依此输入图像采集卡、图像处理模块和PC机。

2.根据权利要求1所述一种变坡口宽度的旋转电弧窄间隙MAG焊自适应摆动装置，其特征在于，所述电弧焊炬上还装有电弧旋转位置传感器，由凹槽式光电开关和过中心对称开有两个孔或槽的码盘构成，所述凹槽式光电开关的凹槽套入所述码盘固定于所述旋转电弧焊炬的不旋转部位，所述码盘固定在所述旋转电弧焊炬的旋转部位并与电弧同步转动；安装时使电弧旋转到坡口左位置和坡口右位置时，凹槽式光电开关的光路正好穿过码盘的开孔或槽。

3.根据权利要求1所述一种变坡口宽度的旋转电弧窄间隙MAG焊自适应摆动装置，其特征在于，所述CCD相机的镜头距离电弧为200～500mm，CCD相机的前端还设置有减光片、滤光片和UV镜。

4.根据权利要求1所述一种变坡口宽度的旋转电弧窄间隙MAG焊自适应摆动装置，其特征在于，所述夹角为α＝20～60°。

5.如权利要求1所述的一种变坡口宽度的旋转电弧窄间隙MAG焊自适应摆动装置的焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)设定CCD相机参数，曝光时间为2～10ms、视窗大小调节以能清楚观察到焊接电弧和焊接熔池为宜，一般大于200×200，小于800×800，光圈大小为5.6～16，图像采集模式为触发模式；

(2)预设坡口宽度规定值Wset和焊丝端部到坡口侧壁距离规定值Dset；

(3)起弧后，待焊接状态稳定后，启动CCD相机的“触发图像采集”模式，使得电弧旋转到焊接坡口左位置和焊接坡口右位置时，电弧旋转位置传感器发出脉冲触发信号，触发CCD相机采集焊接图像，CCD相机在每一电弧旋转周期采集两幅焊接图像；

(4)CCD相机采集的焊接图像经图像采集卡进入图像处理模块；

(5)在图像处理模块中计算当前坡口宽度W、当前焊丝端部到坡口左侧壁最短距离D₁、当前焊丝端部到坡口右侧壁最短距离D₂；

(6)按步骤(5)所得当前坡口宽度W，启动摆动模式，当当前坡口宽度W大于预设坡口宽度规定值Wset，启动摆动模式，由运动控制卡发出指令到电机驱动器，驱动步进电机使水平直线滑台摆动，进而实现焊炬整体的水平摆动；摆动周期和幅度由步骤(5)所得当前焊丝端部到坡口侧壁最短距离D₁，D₂所决定，目标是使得摆动过程中焊丝端部到坡口侧壁最短距离等于焊丝端部到坡口侧壁距离规定值Dset，从而得到均匀侧壁熔深；当当前坡口宽度W等于或小于预设坡口宽度规定值Wset，则不启动摆动模式。