[发明专利]一种有效改善变极性等离子弧非对称焊缝的控制方法和装置

权利要求书

1.一种有效改善变极性等离子弧非对称焊缝的控制装置，其特征在于，包括：变极性等离子弧弧焊接电源及控制系统(1)、传质系统(21)、焊丝(22)、焊缝熔池追踪识别器(24)、摄像监控系统(23)、监控系统与焊接系统的同步固定装置(20)、焊缝背部凝固褶特征检测上位机(6)，其中焊缝熔池追踪识别器(24)和摄像监控系统(23)固定在一起位于焊接工件背部焊缝处，用于实时监控焊缝背部凝固褶，等离子弧焊枪(13)位于焊接工件正面，用于焊缝的焊接；摄像监控系统与等离子弧焊枪(13)固定于同步固定装置(20)的两端，采用同步固定装置(20)将摄像监控系统与等离子弧焊枪(13)固定连接在一起，确保焊接过程中穿孔熔池形态以及焊缝背部凝固褶处在视觉观察范围之内；变极性等离子弧弧焊接电源及控制系统(1)、等离子弧焊枪(13)、电极(11)、冷却铜喷嘴(12)、离子气瓶(7)、保护气瓶(9)，构成焊接控制系统，电极(11)的四周为同轴的冷却铜喷嘴(12)，电极(11)与冷却铜喷嘴(12)之间的空隙为离子气通道，经由变极性等离子弧弧焊接电源及控制系统(1)、离子气表（8）与离子气瓶（7）连接；高速摄像监控系统(23)与焊缝背部凝固褶特征检测上位机(6)连接，焊缝熔池追踪识别器(24)、高速摄像监控系统(23)、焊缝背部凝固褶特征检测上位机(6)，构成信息采集、监控及反馈调节系统；传质系统(21)、焊丝(22)和等离子弧焊枪(13)配套使用，焊缝熔池追踪识别器(24)、高速摄像监控系统(23)、监控系统与焊接系统的同步固定装置(20)、等离子弧焊枪(13)、传质系统(21)和焊丝(22)组成同步运动系统，进行同步运动。

2.按照权利要求1所述的一种有效改善变极性等离子弧非对称焊缝的控制装置，其特征在于，焊缝背部凝固褶特征检测上位机(6)中计算机软件系统设有信号处理单元。

3.按照权利要求1所述的一种有效改善变极性等离子弧非对称焊缝的控制装置，其特征在于，根据预设合格焊缝质量背部凝固褶的误差范围，实时比对当前焊接状况下背部凝固褶的特征参数，若当前焊接过程中背部凝固褶及凝固等温线在误差范围内，则继续焊接；若焊接过程中背部凝固褶及凝固等温线超过预设的误差范围，则通过焊缝背部凝固褶特征检测上位机(6)中的计算机软件系统发送相应信号至传质系统及变极性等离子弧弧焊接电源及控制系统(1)以做出相应的动作，使当前焊接过程中背部凝固褶及凝固等温线回归至误差范围内，以保证正常焊接。

4.采用权利要求1-3任一项所述的控制装置有效改善变极性等离子弧非对称焊缝的控制方法，包括以下步骤：

（1）设置合格焊接成形质量的小孔背部凝固褶的形貌特征、标准尺寸范围、误差范围；

（2）连续焊接过程中实时监控穿孔熔池状态以及焊缝凝固褶的特征形貌；

（3）比对实时采集的凝固褶特征与步骤（1）所述标准尺寸范围，判断正在进行的焊接成形特征是否在所述（1）的误差范围内；

（4）如若监控中的凝固褶特征在标准范围之内，继续执行步骤（2）；如监控中的凝固褶特征超过标准范围之外，判断向左偏还是向右偏，并反馈信号至焊接装置，发出相应信号以实时调节传质位置，继续执行步骤（2）。