[发明专利]一种全位置机器人深熔K-TIG焊接系统及控制方法

说明书

本发明公开了一种全位置机器人深熔K‑TIG焊接系统及控制方法，焊接系统包括深熔K‑TIG焊接电源系统、机器人控制系统、视觉识别系统、集控器以及弧压检测装置；深熔K‑TIG焊接电源系统包括深熔K‑TIG焊接电源和K‑TIG焊枪；机器人控制系统包括机器人本体；视觉识别系统包括HDR相机和视觉处理器；集控器分别与深熔K‑TIG焊接电源系统、机器人控制系统、视觉识别系统、弧压检测装置相连接。本发明的焊接系统能自动地监控焊接状态并自适应地提取焊接特征数据，按照预设的程序自动地调控焊接参数，在焊接过程中无需人工干预即可完成高质量高效率的焊接生产，极大地提高了生产效率，可应用于机器人焊接技术领域。

技术领域

本发明涉及机器人焊接技术领域，尤其涉及一种全位置机器人深熔K-TIG焊接系统及控制方法。

背景技术

焊接技术作为现代制造业中极其重要的材料成形方法，采用高效焊接工艺是提高制造效率的重要途径。

锁孔效应钨极氩弧(Keyhole Tungsten Inert Gas,K-TIG)焊是一种新兴、高效率的焊接工艺，可以采用大电流进行施焊，焊接电流可达1000A，产生的焊接电弧具有能量大、挺度高和穿透力强的特点，可在不开坡口、不填充焊材的情况下，一次性焊透3～16mm厚度的金属钢板，实现了单面焊双面成形，大大提高了效率。

然而焊接过程是一个高度瞬态、非线性的复杂物理过程，任何不合理焊接参数的设置或者在焊接过程中焊接参数的突变，都会破坏焊接过程的稳定性，从而降低焊接质量，例如咬边和驼峰焊道的出现会极大地破坏表面成形的均匀性，引起应力集中甚至开裂，恶化接头性能，从而限制了焊接效率的进一步提高。大多数现有的焊接技术都是基于焊工经验模式而进行的，在焊接前往往需要进行示教，一方面，无法对焊接过程中的稳定性及焊接质量进行有效的调控；另一方面，当出现焊接缺陷而又无法及时发现时，焊接生产出来的产品无法使用，会导致资源浪费，并提高了生产成本。因此，亟需提供一种焊接过程中在线监控与调控的焊接系统与焊接方法。

发明内容

为至少一定程度上解决现有技术中存在的技术问题之一，本发明的目的在于提供一种全位置机器人深熔K-TIG焊接系统及控制方法。

本发明所采用的技术方案是：

一种全位置机器人深熔K-TIG焊接系统，包括：

深熔K-TIG焊接电源系统，所述深熔K-TIG焊接电源系统包括深熔K-TIG焊接电源、K-TIG焊枪，所述深熔K-TIG焊接电源的负极与所述K-TIG焊枪相连接，所述深熔K-TIG焊接电源的正极与待焊工件相连接；

视觉识别系统，所述视觉识别系统包括HDR相机和视觉处理器，所述视觉处理器与所述HDR相机相连接，用于获取并处理所述HDR相机的图像数据；

弧压检测装置，所述弧压检测装置上的检测传感器安装在焊枪钨针尖端与待焊工件之间的无干涉空间范围内；

机器人控制系统，所述机器人控制系统包括机器人本体，所述K-TIG焊枪、所述HDR相机和所述弧压检测装置均安装在所述机器人本体的未端，所述HDR相机和所述弧压检测装置均与所述K-TIG焊枪保持相对静止，所述HDR相机设置在所述K-TIG焊枪沿焊接方向的后侧；

集控器，分别与所述深熔K-TIG焊接电源系统、所述视觉识别系统、所述弧压检测装置以及所述机器人控制系统连接。

进一步地，所述集控器通过CAN现场总线接口与所述深熔K-TIG焊接电源相连接，所述集控器通过RS485接口与所述视觉处理器相连接，所述集控器通过SPI接口与所述弧压检测装置相连接，所述集控器通过以太网口与所述机器人控制系统相连接。

进一步地，所述深熔K-TIG焊接电源系统还包括水冷机和保护气体装置，所述保护气体装置通过所述深熔K-TIG焊接电源的控制阀、气管与所述K-TIG焊枪相连接，所述水冷机通过水管与所述K-TIG焊枪相连接；