[发明专利]一种基于激光跟踪的焊接系统

说明书

本发明涉及一种基于激光跟踪的焊接系统，包括可进行行走及焊接的焊接小车和焊缝跟踪单元；焊缝跟踪单元，包括激光传感器头和激光控制箱，可检测及识别待焊接工件的焊缝并提供焊缝的检测参数值；焊接小车内置有焊接调整单元，以根据焊缝跟踪单元的检测参数值调整当前待焊接点处的焊接位置及焊枪高度。本发明根据跟踪单元的实时提前监控，实时计算，得出焊枪的高度和水平两个方向的偏差量，焊接小车做出相应的调整，达到焊枪始终保持在焊缝的中心和适当的上下位置，实现基于激光跟踪的焊接应用。

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，特别是涉及一种基于激光跟踪的焊接系统。

背景技术

目前在焊接应用上，已经由半自动手工焊接工艺逐渐转变为自动焊接工艺，全自动焊接工艺，或者智能焊接工艺，各个工艺所采用的跟踪方式也不一样，国内外研究最多的两类跟踪就是电弧(传感器)跟踪，激光(传感器)跟踪。

电弧跟踪是利用焊接电弧自身特点的传感器，不需要在焊枪上附加任何装置，通过采集电弧的特性进行程序算法控制，达到实时，稳定的焊接跟踪。

但电弧跟踪的缺点也有很多，比如对薄板件的对接和搭接接头很难跟踪；受国外知识产权的影响，不可能开放底层接口，所以限制了国内的电弧传感器自主研发的进度和应用范围；对于电弧传感器信号的处理也是难点之一，因为弧焊过程有许多对信号采集和处理不利的因素，像短路电流的干扰，熔池液态金属波动或流动的干扰等。这些不利因素导致了焊接电流是由长时低频成分和短时高频成分组成的非平稳信号；控制方法的选择，传统PID控制已经无法满足复杂，非线性的焊接过程，而采用自适应智能控制是一个比较好的解决方法，但实现起来又会遇到运算量大等问题，不容易实现实时控制。

激光(传感器)跟踪是利用工业CCD摄像机，经图像处理获得焊件和焊缝的相对位置及坡口、熔池的相关信息。优点是能获得的焊缝信息量大，控制精度高、再现性好。基于激光跟踪的很多优点，应用于全自动焊接设备上，可以达到更精确的控制和更完美的焊缝。

要想实现合格的焊缝，激光传感器技术必须依赖可靠的焊接电源。焊接电源包括各项参数，比如电弧电压，焊接电流，焊接速度，摆动参数，热输入量等，也与焊前工件预热温度相关。能够实现根据跟踪的效果进行实时自动调节焊接电源的参数，达到合格的焊缝。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于激光跟踪的焊接系统，利用激光焊缝跟踪技术应用在焊接设备上，确保更高的焊缝质量和焊接生产率。

为了实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供的一种基于激光跟踪的焊接系统，包括可进行行走及焊接的焊接小车和焊缝跟踪单元；

焊缝跟踪单元，包括激光传感器头和激光控制箱，可检测及识别待焊接工件的焊缝并提供焊缝的检测参数值；激光传感器头包括激光传感器和摄像机，可摄取含有激光标记的图像检测信号，提前地识别焊缝延伸的方向和偏差量以及焊缝的高度；激光控制箱可接收激光传感器头的图像检测信号，根据图像检测信号计算当前待焊接点的检测参数值，检测参数值包括焊缝在焊接小车行走方向上的左右偏差量以及焊缝的高度偏差量；

焊接小车内置有焊接调整单元，以根据焊缝跟踪单元的检测参数值调整当前待焊接点处的焊接位置及焊枪高度；焊接调整单元包括小车控制器、焊接电源及焊枪，焊枪可根据小车控制器的指令调整摆动中心以及调整高度；小车控制器接收当前待焊接点处的检测参数值，并读取焊枪当前摆动中心位置量，将焊缝的左右偏差量与焊枪当前摆动中心位置量进行比对计算，得到左右偏移调整值，进而输出执行摆动中心调整指令，实现焊枪在当前待焊接点处的焊接位置调整；小车控制器将当前待焊接点处的焊缝高度偏差量与焊枪实时高度位置变量比对计算，得到高度偏移调整值，进而输出执行高度调整指令，实现焊枪在当前待焊接点处的焊枪高度调整。

其中，焊接小车上设置有十字滑台，十字滑台上设置有焊枪和激光传感器头，激光传感器头位于焊枪的前方位置。