[发明专利]一种变间隙预扫描激光自熔与填丝交互焊接方法

说明书

本发明涉及一种变间隙预扫描激光自熔与填丝交互焊接方法，该方法采用激光视觉传感系统，针对激光焊接过程中焊缝间隙的几何特征，实时观察检测激光焊接中间隙尺寸，通过高效算法补偿运算，反馈运算结果。根据结果选择采用激光自熔焊还是激光填丝焊，并在激光填丝焊过程中根据焊缝间隙调节激光功率、送丝速度等工艺参数，最终实现激光焊接的变间隙焊缝成形控制。激光焊接对接接头的焊缝间隙过大，容易造成焊缝咬边、下塌、背面成形不良等情况，影响焊接质量。因此本发明采用的变间隙预扫描激光焊接方法测量精度高，控制效率高，响应速度快，调节能力强，并能实现自动焊接在线实时反馈控制，解决自动焊接过程中焊缝成形不良的问题。

技术领域

本发明涉及一种变间隙预扫描激光自熔与填丝交互焊接方法，尤其针对于激光焊接对接接头或激光焊接开V型坡口焊缝间隙不均匀的情况。

背景技术

针对航空复杂薄壁组件的激光束装焊单元技术，目前普遍存在一大难点：由于焊前制造方法采用钣金成形和机械切割，导致待焊边沿区域直线度极差，且凹凸不平，致使装配后焊件的间隙均匀度不满足要求。同时激光焊接对接头的间隙尺寸要求比较严格，间隙过大，容易造成焊缝咬边、下塌、背面成形不良等情况，影响焊接质量。之后为了弥补间隙不均匀或过大的缺陷，需要人工测量间隙并分段标志，根据不同的间隙采用不同的焊接技术和规范，导致生产效率降低，焊缝接头数量急剧增加，缺陷率也随之提高。因此，如何开发一种变间隙预扫描激光焊接方法，在接头间隙尺寸不断变化的条件下实现自动化焊接，成为迫切需求。

发明内容

本发明提供了一种变间隙预扫描激光自熔与填丝交互焊接方法，具体步骤如下：

第一步：针对对接接头或开V型坡口焊缝进行激光预扫描，激光扫描视觉传感器实时扫描焊缝几何形貌信息，通过中值滤波和平均值滤波，可以有效控制由于反光造成的像素波动，并通过焊缝间隙几何特征量的提取，提取的数据包含4个关键参数：ΔX、ΔY、ΔZ、GAP，并实时发送至机器人控制器，数据发送间隔为50ms。

第二步：针对图像处理后的焊缝几何形貌特征进行三维重构，之后对间隙空间几何特征进行几何特征解析，并通过高效算法补偿运算，反馈运算结果，之后根据结果选择采用激光自熔焊还是激光填丝焊，同时在激光填丝焊过程中也可根据焊缝间隙调节激光功率、送丝速度等工艺参数。

第三步：根据焊缝间隙尺寸的变化进行激光焊接，当间隙尺寸小于阈值b时，填丝系统不启动，此时为激光自熔焊；当间隙尺寸大于设定的阈值b时，启动填丝系统，此时进行激光填丝焊接，根据间隙大小自动调节送丝速度V的快慢，随着间隙尺寸变大，送丝速度增加，激光功率P增加，最终实现自适应自动化激光焊接。

所述的变间隙预扫描激光自熔与填丝交互焊接方法，所述的步骤一中的对接接头或开V型坡口焊缝间隙变动范围在0.05-1.20mm之内。

所述的变间隙预扫描激光自熔与填丝交互焊接方法，所述的步骤一中信号采集系统对焊缝进行观测，采用CCD对焊缝间隙进行观测，提取间隙轮廓，测量间隙尺寸，将尺寸信号和位置信号传送给控制系统进行分析。

所述的变间隙预扫描激光自熔与填丝交互焊接方法，所述的步骤二中的激光填丝焊的焊接速度V＝(8～20)*b m/min。

所述的变间隙预扫描激光自熔与填丝交互焊接方法，所述的步骤二中的激光填丝焊的激光功率P的增幅ΔP＝2200*b W，此时的焊丝直径可选择0.8～1.2mm之间；激光自熔焊的的激光功率P略小，大致为1500～2000W。

本发明的技术方案的有益效果如下：