[发明专利]一种激光复合焊间隙超差自适应调节系统

说明书

本发明提供一种激光复合焊间隙超差自适应调节系统，该自适应调节系统包括激光跟踪器、集成箱、焊机、焊枪以及焊接参数计算单元，激光跟踪器安装在集成箱上，用于实时测量未焊段前端的实际坡口间隙，并将实际坡口间隙输送至焊接参数计算单元，焊接参数计算单元用于接收预先输入的理论参数和实际坡口间隙，并根据实际坡口间隙计算出所需的实际送丝速度以及实际焊接参数，焊机用于接受焊接参数计算单元发出的实际送丝速度以及实际焊接参数，焊枪集成在集成箱上，接收焊机的指令进行焊接。整个系统通过实时检测焊接熔池前端的间隙变化，结合实际坡口间隙实时调整焊接参数，在送丝速度改变的同时改变焊接参数，保证焊缝成型稳定。

技术领域

本发明涉及机械加工领域，特别是涉及一种激光复合焊间隙超差自适应调节系统。

背景技术

激光复合焊在国内船舶领域作为一种先进的焊接工艺，拥有焊接速度快，变形小的特点，但对工况条件十分苛刻，通常需要坡口间隙控制在0.5mm以内，但实际工程建设中，间隙超差现象很常见，也就是坡口间隙过大，这对焊接质量会造成较大影响。同时，坡口间隙超差不均匀也会造成焊缝成型质量不稳定。

因此，需要提供一种焊接系统，实时对焊接参数进行调整，以适应焊接时坡口间隙的变化。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种激光复合焊间隙超差自适应调节系统，用于解决现有技术中坡口间隙过大、焊缝成型不稳定的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种激光复合焊间隙超差自适应调节系统，所述自适应调节系统包括激光跟踪器、集成箱、焊机、焊枪以及焊接参数计算单元；

所述激光跟踪器安装在集成箱上，用于实时测量未焊段前端的实际坡口间隙，并通过集成箱以及电路将实际坡口间隙输送至焊接参数计算单元；

所述焊接参数计算单元用于接收预先输入的理论参数和激光跟踪器采集的实际坡口间隙G0，并根据实际坡口间隙计算出所需的实际送丝速度Vs₁以及实际焊接参数，将实际送丝速度和实际焊接参数发送给焊机；实际焊接参数包括实时焊接电流I1和实时焊接电压U1；

所述焊机的信号源集成在集成箱上，用于接受焊接参数计算单元发出的实际送丝速度以及实际焊接参数；

所述焊枪集成在集成箱上，接收焊机的指令，进行焊接。

优选地，预先输入的理论参数包括：焊接速度Vh、激光功率P、理论送丝速度Vs₀、离焦量、激光功率P、焊丝干伸长、光丝间距、工件厚度T、理论坡口间隙G、焊丝直径d、理论正反面焊缝余高之和H；其中H指的是焊缝凸出于工件上表面厚度a与焊缝凸出于工件下表面厚度b之和，H＝a+b。

优选地，所述焊接参数计算单元对实际送丝速度Vs₁的计算方法为：

(1)根据未焊段前端的实际坡口间隙G0，计算得出所需的实际焊丝填充量体积E实际：

ΔG＝G-G0；

未焊段相比理论焊丝填充量的变化量：ΔE＝(T+H)×ΔG×L；L为未焊段的长度；

理论焊丝填充量：E理论＝Vs₀×(L/Vh)×π×(d/2)²；

实际焊丝填充量：E实际＝E理论+ΔE；

(2)然后再根据实际焊丝填充量E实际推导出相应的实际送丝速度Vs₁：

Vs₁＝Vh×E实际/(π×(d/2)2×L)。

优选地，所述焊接参数计算单元对实时焊接电流I1和实时焊接电压U1的计算方法为：