[发明专利]一种铝合金激光焊接结构复合评估装备与方法

说明书

本发明公开了一种铝合金激光焊接结构复合评估装备与方法。该装备主要包括控制系统、运动系统、焊缝寻位跟踪系统、便携式X射线衍射仪、超声波检测仪与检测工作平台。目的在于在不破坏铝合金焊接结构的前提下，实现对焊接结构的检测及评估。利用焊缝寻位跟踪系统对焊缝进行识别、定位及形貌三维重构，根据焊件几何特征，选择具体的质量检测手段。六轴机器人搭载焊缝寻位跟踪系统、便携式X射线衍射仪、超声波检测仪，实现铝合金激光焊接结构的检测，并对检测数据进行采集分析并得到评估结果，形成“焊缝寻位扫描→三维重构模型→参数提取→选择合理检测手段→数据统计分析→评估结论”的检测评估手段。

技术领域

本发明涉及铝合金结构评估技术领域，特别是涉及一种铝合金激光焊接结构复合评估装备与方法。

背景技术

焊接技术是现在常见的金属连接方法，与其他的金属加工方法相比，具有结构强度高、速度快、生产周期短、结构件变形小、设备简单、节省材料、接头气密性高等优点，可实现材料可靠、精确、高效连接，被广泛的应用在航空航天、建筑、船舶、车辆、电子设备等行业。在航空航天领域，应用较多的材料为铝合金、钛合金等，常见的焊接方法为氩弧焊、激光焊、搅拌摩擦焊等，可减轻整体结构重量，提高结构的整体性的优点。

其中，铝合金为航空航天的主要用材，具有质量轻、塑性好、成型好、耐腐蚀、加工性能好等优点，但铝合金作为焊接材料，存在一些缺点，铝合金焊接接头软化严重；热膨胀系数大，易产生焊接变形；热导率和电导率高，比热容、熔化潜热大，易产生未焊透、未熔合及气孔等缺陷。残余应力、变形及缺陷会对焊接结构件的强度、刚度和使用性能带来严重影响。

目前针对铝合金焊接结构的检测手段主要有射线检测、超声波检测、渗透检测、磁粉检测和涡流检测五大无损检测技术，但每一种无损评估方法都具有局限性，均不能全面、高效、定量地测试出焊接结构的性能。

发明内容

针对现有检测及评估手段的不足，本发明提供了一种铝合金激光焊接结构复合评估装备与方法，在不破坏铝合金焊接结构的前提下，实现对焊接结构的检测及评估，并与数据库进行对比，形成“焊缝寻位扫描→三维重构模型→参数提取→选择合理检测手段→数据统计分析→评估结论”的检测评估手段，实现铝合金激光焊接结构的高效检测。

为达到次目的，本发明采用以下技术方案：

一种铝合金激光焊接结构复合评估装备，主要包括控制系统、运动系统、焊缝寻位跟踪系统、便携式X射线衍射仪、超声波检测仪、检测工作平台及铝合金激光焊接结构件；

所述控制系统通过连接线控制运动系统、焊缝寻位跟踪系统、便携式X射线衍射仪、超声波检测仪及检测工作平台，包括：显示器、控制柜；

所述运动系统用于控制检测路径，包括六轴机器人、可移动式机器人底座、移动滑轨、检测装备底座、夹具、复合检测头；

所述复合检测头通过夹具固定于六轴机器人的末端机械臂上。

所述焊缝寻位跟踪系统用于对焊缝进行识别、定位及形貌三维重构，包括：两个视觉采集相机、三个三维变形扫描摄像头；

所述便携式X射线衍射仪与超声波检测仪均用于对焊缝质量进行无损检测，便携式X射线衍射仪包括X射线发射装置与X射线检测探头，超声波检测仪包括超声波发生装置与超声波检测探头；

所述视觉采集相机、三维变形扫描摄像头、X射线检测探头及超声波检测探头安装于复合检测头上；

所述检测工作平台用于移动铝合金激光焊接结构件，包括：可升降式平台与可平移式平台；

所述运动系统与检测工作平台均安装于检测装备底座上。

可选地，所述焊缝寻位跟踪系统中，两个视觉采集相机对焊件表面的焊缝进行识别与反馈，并将焊缝路径反馈至控制系统，控制系统根据焊缝路径控制机器人运动轨迹；