[发明专利]一种激光-电弧复合焊接实时调控系统及其调控方法

摘要

本发明公开了一种激光‑电弧复合焊接实时调控系统及其调控方法，所述的调控系统，包括激光‑电弧复合焊接热源系统、传感系统、焊接数据采集系统、控制单元、控制信号输出系统和焊接机械运动控制系统。本发明通过传感系统进行信息采集，并输入到焊接数据采集系统，将这些信息转变为各自的数字信号输入到控制单元的数据采集模块中，通过分类将其输入到人机交互模块中，将简单的数字信号转变为可参考的相对变量信号，然后输入到智能模块中行计算，当计算出的结果数据偏离了智能模块的设定范围时，则对电弧电流、激光能量及运动速度等参数进行实时调控，进而使焊接综合评价值重新回到设定范围之内，从而达到稳定焊接过程，提高焊接质量的目的。

主权项

1.一种激光‑电弧复合焊接实时调控系统的调控方法，所述的调控系统包括激光‑电弧复合焊接热源系统、传感系统、焊接数据采集系统、控制单元、控制信号输出系统和焊接机械运动控制系统；所述的传感系统包括焊接电弧电压电流传感器、焊接过程的视觉传感器和激光信号传感器，所述的传感系统接收激光‑电弧复合焊接热源系统、焊接机械运动控制系统、熔池形态、焊接结构形状的信息，并通过焊接数据采集系统向控制单元输出信息；所述的控制单元包括人机交互模块、智能模块、数据采集模块及控制信号输出模块；控制单元经控制信号输出系统分别向激光‑电弧复合焊接热源系统和焊接机械运动控制系统输出信息；所述的激光‑电弧复合焊接热源系统，用于实现激光‑电弧复合焊接；在焊接过程中实时调节激光和电弧的能量状态，在不同的条件下获得具有规定能量密度和梯度的热源；所述的焊接电弧电压电流传感器，用于采集激光‑电弧复合焊接过程的电弧电压及电流；所述的焊接过程的视觉传感器，用于实现对焊接过程熔池状态的视觉采集；所述的激光信号传感器，用于采集激光的实时状态信号；所述的控制单元通过人机交互模块获取用户输入的参数信息，形成基本的焊接参数，然后将实际焊接过程中数据采集模块采集的数据信息输入到智能模块中；通过智能模块的分析之后实时给出焊接所有过程中的焊接参数、控制策略和控制参数到控制信号输出模块，通过控制信号输出模块对复合焊接过程的激光能量、电流电压进行调控，对焊接机械运动控制系统进行控制；其特征在于：所述的调控方法包括以下步骤：A、设计焊接过程路径在焊接前，判定焊缝位置，依据焊缝中心及焊接结构特征选择最佳的焊接路径；B、调节激光能量及电弧电压电流在焊接过程中，依据智能模块中数学模型的分析结果对激光输出功率、电弧的电流或电压参数进行实时调控，获得全新的焊接热源，进而实现焊接过程熔池状态及温度的控制，实现对焊接接头组织及性能的调控；C、控制焊接速度在焊接过程中，根据需要对焊接速度进行微调，用于与热源一起调控焊接熔池形状、温度以及通过焊接速度调控焊接成形；D、控制焊接过程摆动效果由于焊接路径的变化，在焊接过程中，使焊接热源发生垂直于焊缝的往复摆动运动调节，以便摆动效果与焊缝保持相对位置的变化；E、实施闭环智能化控制和调控将步骤A‑D的信息输送到信号输出模块中，通过控制信号模块分别将需要控制的信号输送到达激光‑电弧复合热源焊接系统及机械运动控制系统中，即依据实际的焊接状态对焊接过程实现闭环智能化控制和调控。