[发明专利]一种增材制造熔深在线检测和控制系统

说明书

本发明公开了一种增材制造熔深在线检测和控制系统，其中，根据工艺参数通过焊接组件对一待焊接部位进行焊接；处理模块接收红外图像采集装置采集熔池红外图像，对熔池图像进行图像处理，获取熔池部位的熔宽和熔深方向的最大温差；建立理论熔深计算模型，将计算参数输入理论熔深计算模型，获取理论熔深；将理论熔深、熔宽和熔深方向的最大温差输入训练好的人工神经网络，人工神经网络输出实际熔深；计算实际熔深与预设需求熔深的差值，当差值超过预设范围，根据差值调整工艺参数，然后对下一待焊接部位焊接。实现了在线实时检测焊接熔深，在线实时控制焊接熔深，实现了智能化增材制造，自动化程度高。

技术领域

本发明涉及焊接熔深检测和控制领域，尤其是涉及一种增材制造熔深在线检测和控制系统。

背景技术

增材制造概念的提出始于20世纪80年代后期，我国则于90年代初开始研究。经过短短20余年的时间，这一技术已取得了飞速发展，在航空航天、微纳制造、生物医学工程等诸多领域的应用前景十分广阔。电弧增材制造中的熔深量是关系到焊接质量的一个重要参数。研究在线实时控制熔深，对于增材制造自动化、智能化发展意义重大。

一种超声相控阵测量U肋焊缝熔深的方法和一种超声测熔深检测系统公开了利用超声波检测焊缝熔深的方法，但超声波检测需要装置与工件接触，影响产品尺寸精度；同时，随焊缝位置移动，装置也需要移动，难于实现过程同步，智能化制造困难。一种焊缝熔深检测方法公开了利用磁感应信号变化检测熔深的方法，此方法很难用于高温焊缝检测。

目前，还没有出现一种能很好在线实时检测和在线实时控制焊缝熔深的系统。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术不足，提出一种增材制造熔深在线检测和控制系统，解决现有技术中的上述技术问题。

为达到上述技术目的，本发明的技术方案提供一种增材制造熔深在线检测和控制系统，包括：处理模块、焊接组件、红外图像采集装置、无线收发组件、位姿调整组件；所述焊接组件包括焊接控制器、焊接设备；所述无线收发组件包括无线发射装置、无线接收装置；所述位姿调整组件包括位姿控制器、电动推杆、角度调整机构；所述处理模块和所述焊接控制器、所述红外图像采集装置、所述无线接收装置、所述位姿控制器电性连接；所述焊接控制器和所述焊接设备电性连接；所述红外图像采集装置和所述无线发射装置电性连接；所述位姿控制器和电动推杆、角度调整机构电性连接；所述焊接设备对待焊接部位进行焊接，所述焊接控制器控制所述焊接设备的启停、焊接电流、焊接电压；所述红外图像采集装置采集红外熔池图像；所述处理模块分析处理红外熔池图像并控制焊接；所述电动推杆和所述红外图像采集装置连接，驱动所述红外图像采集装置沿着电动推杆方向伸缩运动；所述角度调整机构驱动红外图像采集装置摆动；所述位姿控制器控制电动推杆和角度调整机构；所述无线发射装置无线发射红外图像采集装置采集的图像信息。

与现有技术相比，本发明的有益效果包括：焊接设备对待焊接部位进行焊接，红外图像采集装置采集待焊接部位焊接后的红外图像，处理模块分析红外图像获取焊接熔深并向焊接控制器发送指令控制焊接设备焊接，使得焊接熔深达到预设需求熔深；位姿调整组件调节红外图像采集装置的位置和角度，方便红外图像采集装置采集图像；红外传感器感测焊接设备温度，当焊接设备温度超过预设值时，处理模块控制报警器报警，向水冷装置控制器发送指令，水冷装置控制器控制水冷装置冷却焊接设备；红外图像采集装置采集的图像信息可通过无线发射装置发射，无线接收装置接收无线发射装置发射的信息，并传递给处理模块，防止在红外图像采集装置和处理模块的连接断开时，无法发送图像给处理模块；温度传感器感测环境温度，在控制焊接设备的焊接电流、焊接电压时，需要考虑环境温度；处理模块对熔池图像进行分析处理，建立理论熔深计算模型，获取理论熔深，利用人工神经网络获取实际熔深，做到在线实时检测焊接熔深；当焊接实际熔深和预设需求熔深的差值超过预设范围时，调整工艺参数，再对后续待焊接部位进行焊接，实现了在线实时控制焊接熔深，实现了智能化增材制造；本发明的增材制造熔深在线检测和控制系统自动化程度高，可以自动检测、控制熔深，使用方便，智能化程度高。

附图说明