[发明专利]一种薄壁细隙环纵缝的微束等离子焊接成形控制系统

摘要

本发明提供了一种薄壁细隙环纵缝的微束等离子焊接成形控制系统，包括微束等离子焊接系统、精密焊接工作台、单目同轴远心视觉传感系统和MPAW成形实时控制单元；采用单目同轴远心视觉传感系统获取薄壁细隙环纵缝微束等离子焊接的熔池正面瞬态图像，采用MPAW成形实时控制单元执行焊接过程多电量参数同步获取和焊缝成形特征参数在线实时预测，由微束等离子焊接系统和精密焊接工作台根据MPAW成形实时控制单元发出的控制指令执行焊接工艺参数的实时调节。本发明能够提高焊接产品的质量可靠性与一次焊接合格率，可应用于航空航天制造等领域薄壁金属精密构件的微束等离子焊接过程中，尤其适用于超薄壁膜盒和波纹管等弹性元件的精密焊接场合。

主权项

一种薄壁细隙环纵缝的微束等离子焊接成形控制系统，其特征在于：包括微束等离子焊接系统(1)、精密焊接工作台(2)、单目同轴远心视觉传感系统(3)和MPAW成形实时控制单元(4)；所述单目同轴远心视觉传感系统(3)包括LED同轴平行远心背光源(5)、复合滤光片组(6)、工业远心镜头(7)和高速CCD摄像机(8)；所述MPAW成形实时控制单元(4)包括熔池图像采集控制模块(10)、熔池图像处理与特征提取模块(11)、焊接过程参数同步采集模块(12)、MPAW焊缝成形预测模块(13)和MPAW焊缝成形控制模块(14)；所述复合滤光片组(6)包括滤光片、减光片和保护镜片，该复合滤光片组(6)固定安装在与所述工业远心镜头(7)直径相同的套筒中，所述套筒的一端固接在所述工业远心镜头(7)上，所述套筒的另一端与所述LED同轴平行远心背光源(5)固定相连，所述工业远心镜头(7)固定设置在所述高速CCD摄像机(8)上，所述高速CCD摄像机(8)固定设置在所述微束等离子焊接系统(1)中的等离子焊枪(24)的后方，使所述LED同轴平行远心背光源(5)从焊件的上方、熔池的后方投射平行光至微束等离子焊接熔池区；所述熔池图像采集控制模块(10)通过控制线连接所述高速CCD摄像机(8)，所述高速CCD摄像机(8)的信号输出端通过信号线连接所述熔池图像处理与特征提取模块(11)，所述熔池图像处理与特征提取模块(11)通过数据线连接所述MPAW焊缝成形预测模块(13)；所述焊接过程参数同步采集模块(12)包括霍尔传感器(15)、等离子气流量传感器(16)、保护气流量传感器(17)和多通道数据同步采集电路(18)；所述霍尔传感器(15)、所述等离子气流量传感器(16)和所述保护气流量传感器(17)分别通过信号线连接所述多通道数据采集电路(18)；所述霍尔传感器(15)安装于所述微束等离子焊接系统(1)的焊接主电流回路上，所述等离子气流量传感器(16)和所述保护气流量传感器(17)分别安装于所述微束等离子焊接系统(1)的等离子气气路和保护气气路上；所述精密焊接工作台(2)中的机床主轴及焊接位姿控制单元(31)通过信号线连接所述多通道数据采集电路(18)，所述多通道数据采集电路(18)通过数据线连接所述MPAW焊缝成形预测模块(13)；所述MPAW焊缝成形控制模块(14)包括熔深熔宽控制器(19)、数模转换电路(20)、信号放大电路(21)和光耦隔离电路(22)；所述熔深熔宽控制器(19)通过信号线依次连接所述数模转换电路(20)、所述信号放大电路(21)和所述光耦隔离电路(22)，所述光耦隔离电路(22)通过信号线分别连接所述微束等离子焊接系统(1)中的焊机远程控制电路(25)、等离子气体供气单元(27)和所述精密焊接工作台(2)中的机床主轴及焊接位姿控制单元(31)；所述MPAW焊缝成形预测模块(13)通过数据线连接所述MPAW焊缝成形控制模块(14)中的熔深熔宽控制器(19)。