[发明专利]一种面向航天构件的智能激光焊接系统

说明书

本发明涉及一种面向航天构件的智能激光焊接系统，包括自动化上下料与柔性装夹子系统、视觉机器人与智能控制子系统、自适应激光焊接头和焊接质量在线监测子系统，自动化上下料与柔性装夹子系统包括上下料机器人、机器人控制柜及工件传输装置，上下料机器人末端设有柔性装夹，视觉机器人与智能控制子系统包括设于上下料机器人末端且位于柔性装夹上方CCD 相机及机器视觉配置与控制系统，机器视觉配置与控制系统与机器人控制柜及CCD 相机电连接；在柔性装夹的侧端还设有与柔性装夹配合的自适应激光焊接头及焊接质量在线监测子系统。本发明的优点在于：整套激光焊接系统，实现了智能化、可视化、柔性化的先进制造目标，保障了航天国防系统的稳定高效生产。

技术领域

本发明属于焊接技术领域，特别涉及一种面向航天构件的智能激光焊接系统。

背景技术

激光是20世纪以来继核能、电脑、半导体之后，人类的又一重大发明，被称为“最快的刀”、“最准的尺”、“最亮的光”。自面世以来，取得飞速发展，其应用遍及人类生产和生活的各个领域。在航空航天、汽车、高速铁路、船舶等高端制造业领域，激光焊接、激光热处理、激光表面涂敷、激光打孔、激光且割等工艺已经得到广泛应用，并取得了巨大的经济效益和社会效益。

激光焊接是以激光作为能量载体进行的焊接。具体地说，激光焊接是将激光束直接照射到材料表面，通过激光与材料相互作用，使材料内部熔化实现焊接的。激光焊接与常规焊接方法相比具有如下特点：

1) 激光聚焦光斑小，焊接速度快，作用时间短，加热和冷却速度快，焊缝窄、热影响区小、穿透深度大、焊缝深宽比大。

2) 激光功率密度高，可焊接高熔点、难熔材料等，并能对异种材料进行焊接，并且效果良好。

3) 在计算机的辅助作用下，激光焊接能精确定位，实现自动焊接，并可实行焊缝自动跟踪。

4) 激光焊接属于非接触焊接，无机械应力和机械变形。

5) 激光焊接具有很大的灵活性，可以焊接难以接近的部位，对于远距离非接触部位可以进行焊接。最近，在YAG 激光加工技术中采用了光纤传输技术，使激光焊接技术得到了更广泛的推广与应用。

6) 激光能进行多光束同时加工及多工位加工，为更精密的焊接提供了条件。

随着德国工业4.0和中国智能制造2025等国家级制造业发展规划的出台，激光焊接与机器人、机器视觉等技术的结合愈加趋于紧密，大大提高激光焊接系统的生产性能，表现在：

1) 激光束与机器人的可编程特性耦合，同一套装备，能够很容易就适应不同零件的焊接需求。多种零件，不同批次产品在同一工位进行生产，提高了设备利用率，降低生产成本。

2) 激光焊接装备集成机器视觉，实现了焊缝跟踪、焊接过程监控、焊后检验等智能化应用，提高了焊接质量。

针对航天系统产品的多品种、小批量、质量要求高等特点，急需开发一种智能激光焊接系统，以实现工件柔性装夹，焊接轨迹自动生成，焊接路径自适应，焊接质量实时检测等智能化功能，提高生产效率和生产质量，保障航天生产任务的准时推进。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种面向航天构件的智能激光焊接系统，以实现工件柔性装夹，焊接轨迹自动生成，焊接路径自适应，焊接质量实时检测等智能化功能，提高生产效率和生产质量，保障航天生产任务的准时推进。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种面向航天构件的智能激光焊接系统，其创新点在于：包括自动化上下料与柔性装夹子系统、视觉机器人与智能控制子系统、自适应激光焊接头和焊接质量在线监测子系统，

所述自动化上下料与柔性装夹子系统包括上下料机器人、机器人控制柜及工件传输装置，所述上下料机器人的末端设有柔性装夹，且柔性装夹设于工件传输装置的上方；