本發(fā)明涉及運(yùn)載火箭貯箱自動焊接裝配制造技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種自動焊接焊縫成形自適應(yīng)控制方法，能夠?qū)崿F(xiàn)薄壁結(jié)構(gòu)件自動焊接焊縫成形的均勻一致性控制。

背景技術(shù)：

目前，傳統(tǒng)手工焊接由于焊縫均勻性差、焊接生產(chǎn)效率低、勞動強(qiáng)度大而逐步被數(shù)控專機(jī)、機(jī)器人等為代表的數(shù)字化自動化焊接裝備所取代，并大量采用交流電機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)、伺服驅(qū)動技術(shù)、PLC控制技術(shù)及數(shù)控技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)，焊接設(shè)備的自動化程度和技術(shù)水平有了大幅的提高。

然而，焊接過程伴隨劇烈的溫度梯度和應(yīng)力變化，存在實(shí)時變化的焊接變形，特別是薄壁結(jié)構(gòu)件，焊接應(yīng)力變形更為劇烈，自動焊接過程難以實(shí)現(xiàn)自身調(diào)節(jié)，是自動焊接獲得高質(zhì)量焊縫的瓶頸。采用自動焊接焊縫成形自適應(yīng)控制方法進(jìn)行生產(chǎn)，可以提高焊接生產(chǎn)效率、焊縫一次合格率，同時，焊接變形可以得到有效改善。

目前沒有發(fā)現(xiàn)同本發(fā)明類似技術(shù)的說明或報道，也尚未收集到國內(nèi)外類似的資料。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決運(yùn)載火箭貯箱薄壁結(jié)構(gòu)件自動焊接過程焊縫成形控制難題，以及焊接過程裝配坡口幾何特征量精確測量難題，本發(fā)明的目的在于提出一種自動焊接焊縫成形自適應(yīng)控制方法。利用本發(fā)明，可以高效率、高精度、實(shí)時性測量焊前坡口尺寸幾何特征，通過高效運(yùn)算方法，自動輸出焊接工藝參數(shù)，反饋控制焊接工藝過程，實(shí)現(xiàn)焊縫成形的均勻化、一致性成形控制。

本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：一種自動焊接焊縫成形自適應(yīng)控制方法，包括以下步驟：

1）采用激光傳感器掃描；

2）進(jìn)行坡口幾何特征測量；

3）進(jìn)行坡口幾何特征解析；

4）焊縫成形反饋控制運(yùn)算；

5）進(jìn)行焊接電流、送絲速度工藝參數(shù)輸出；

6）實(shí)現(xiàn)焊縫成形尺寸控制。

進(jìn)一步，所述激光掃描傳感器在自動焊接焊槍前端的一定距離進(jìn)行幾何特征量精確測量，測量方式為非接觸式測量。

本方法根據(jù)薄壁結(jié)構(gòu)焊接工件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)激光掃描傳感器的前置距離和安置角度，通過精確測量獲取的幾何特征量，進(jìn)行閉環(huán)反饋控制運(yùn)行計(jì)算，自動焊接工藝參數(shù)輸出，通過專用自動焊接開發(fā)軟件進(jìn)行實(shí)時處理，補(bǔ)償調(diào)整焊接電流、送絲速度等工藝參數(shù)，實(shí)現(xiàn)自動焊接焊縫成形的自適應(yīng)控制。

附圖說明

圖1 本發(fā)明的一種自動焊接焊縫成形自適應(yīng)控制方法步驟圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖說明本發(fā)明的具體實(shí)施實(shí)例。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

本發(fā)明根據(jù)薄壁焊接焊縫成形控制特點(diǎn)，將激光掃描傳感器以一定的角度和高度安裝于自動焊接的焊槍結(jié)構(gòu)上，激光掃描傳感器位于焊接前端，并與焊槍保持恰當(dāng)?shù)木嚯x，考慮到弧光射入激光器鏡頭，對采像穩(wěn)定性和清晰度造成的影響，激光傳感器的安裝角度控制在20°以內(nèi)。自動焊接過程，位于焊前端的激光掃描傳感器實(shí)時掃描焊縫坡口信息，通過中值濾波和平均值濾波，可以有效控制由于反光造成的像素波動，并通過坡口幾何特征量的提取，計(jì)算坡口的間隙、錯邊量、坡口角度等信息，通過焊縫成形控制算法，計(jì)算得出焊接工藝參數(shù)的補(bǔ)償量，實(shí)時調(diào)節(jié)焊接過程工藝參數(shù)，實(shí)現(xiàn)薄壁結(jié)構(gòu)自動焊接焊縫成形自適應(yīng)控制。

本發(fā)明實(shí)施例的一種自動焊接焊縫成形自適應(yīng)控制方法，包括以下步驟：

1）采用激光傳感器掃描；

2）進(jìn)行坡口幾何特征測量；

3）進(jìn)行坡口幾何特征解析；

4）焊縫成形反饋控制運(yùn)算；

5）進(jìn)行焊接電流、送絲速度工藝參數(shù)輸出；

6）實(shí)現(xiàn)焊縫成形尺寸控制。

優(yōu)選地，焊接坡口幾何特征選取包含坡口間隙、錯邊量、坡口角度等，其中，激光精密測量位于焊槍前端3~12mm，激光掃面?zhèn)鞲衅鞯陌仓媒嵌扔善錅y量效果決定，保證測量精度、測量效率。

優(yōu)選地，根據(jù)焊接坡口幾何特征，采用專用自動焊接焊縫成形控制工藝，通過自行編制的反饋控制算法，生成焊接過程工藝參數(shù)，用于焊縫成形自適應(yīng)控制。

優(yōu)選地，測量裝置采用高精度激光掃描傳感器，安裝于距離焊槍3~12mm處，激光掃描屬于非接觸式測量，可以實(shí)現(xiàn)高速精確測量，測量精度為50μm，傳感頻率20Hz；在焊前坡口處，利用掃描激光，測量坡口幾何距離傳感器的精確距離，構(gòu)建坡口特征模型，提取坡口間隙、錯邊量等關(guān)鍵工藝信息。

優(yōu)選地，采用前置實(shí)時反饋補(bǔ)償方式，將測量出的坡口尺寸數(shù)據(jù)，通過編制的反饋運(yùn)算算法，自動實(shí)現(xiàn)實(shí)時運(yùn)算，可以對焊接過程坡口實(shí)時變化自適應(yīng)控制。

以上對本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。