[发明专利]基于视觉反馈的磁控GTAW电弧焊缝跟踪传感器

说明书

本发明涉及一种基于视觉反馈的磁控GTAW电弧焊缝跟踪传感器。针对磁控摆动电弧焊缝跟踪传感器无法自适应磁控GTAW电弧焊缝跟踪传感器的作用位置，无法实现起弧弧长控制，以及不能实现磁控电弧摆动速度控制等难题，本发明公开了一种基于视觉反馈的磁控GTAW电弧焊缝跟踪传感器。利用自适应磁场位置控制方法自适应基于视觉反馈的磁控GTAW电弧焊缝跟踪传感器的作用位置；利用基于视觉反馈的磁控GTAW电弧焊缝跟踪传感器的起焊弧长控制方法实现起焊弧长控制；利用基于视觉反馈的电弧摆动速度自适应控制方法实现电弧摆动速度自适应控制。

技术领域

本发明涉及焊缝跟踪领域，是一种基于视觉反馈的磁控GTAW电弧焊缝跟踪传感器。

背景技术

GTAW(非熔化极气体保护焊)大量应用于航空航天、海工装备、核电建设等领域，目前主要通过焊接工人手工焊接完成，严重限制了焊接效率和质量，实现其自动焊接是提高焊接效率和质量的有效途径。焊缝实时跟踪技术是实现自动焊接的关键技术。磁控摆动电弧焊缝跟踪方法具有非接触、实时性好、电弧摆动灵活等诸多优点，针对磁控摆动电弧焊缝跟踪传感器国内外学者进行了较多的研究，但是仍然存在较多难点影响磁控摆动焊缝跟踪技术的发展。

磁控摆动GTAW过程中，电弧左右摆动幅度、摆动频率影响焊接质量与焊缝跟踪精度，但是现有的磁控电弧焊缝跟踪传感器难以实现电弧摆动幅度和摆动速度的精确控制。针对这些问题，本发明公开了一种基于视觉反馈的磁控GTAW 电弧焊缝跟踪传感器。

发明内容

一种基于视觉反馈的磁控GTAW电弧焊缝跟踪传感器，用于GTAW过程的焊缝跟踪，其特征在于：所述的基于视觉反馈的磁控GTAW电弧焊缝跟踪传感器由传感器安装套筒、两个励磁线圈驱动轴、两个励磁线圈、两个导磁极驱动轴、两个导磁极、一个视觉反馈系统驱动轴、一套视觉反馈系统安装机构、一个工业相机、一个视觉反馈系统旋转轴、一个视觉反馈系统定位编码器、一个起弧高度检测器和一套基于视觉反馈的磁控GTAW电弧焊缝跟踪传感器控制器组成；所述的传感器安装套筒一端与GTAW焊枪固连，另一端与励磁线圈驱动轴固连；所述的励磁线圈驱动轴一端与传感器安装套筒固连，另一端与励磁线圈固连，控制励磁线圈在焊枪方向上移动；所述的励磁线圈用于产生磁场；所述的导磁极驱动轴一端与励磁线圈固连，另一端与导磁极固连，控制导磁极在垂直于焊枪的方向移动；所述的导磁极用于磁场的传导；所述的视觉反馈系统驱动轴一端与传感器安装套筒固连，另一端与视觉反馈系统安装机构固连，控制视觉反馈系统在焊枪方向上移动；所述的视觉反馈系统安装机构一端与视觉反馈系统驱动轴固连，另一端与视觉反馈系统旋转轴及视觉反馈系统定位编码器固连；所述的视觉反馈系统旋转轴一端与视觉反馈系统安装机构固连，另一端与工业相机固连，用于视觉反馈系统检测角度的自适应调整；所述的视觉反馈系统定位编码器一端与工业相机固连，另一端与视觉反馈系统安装机构固连，用于精确控制视觉反馈系统的转动位置；所述的工业相机，用于电弧位置信息的检测；所述的起弧高度检测器是基于涡流感应原理的测距系统，安装在工业相机的背面，用与起弧高度的检测。

所述的一种基于视觉反馈的磁控GTAW电弧焊缝跟踪传感器，其特征在于：利用自适应磁场位置控制方法自适应基于视觉反馈的磁控GTAW电弧焊缝跟踪传感器的作用位置；所述的自适应磁场位置控制方法是根据相同励磁电流最大电弧摆动幅度原则，利用工业相机高频电弧摆动监视的方法实现。

所述的一种基于视觉反馈的磁控GTAW电弧焊缝跟踪传感器，其特征在于：开始焊接前，利用基于视觉反馈的磁控GTAW电弧焊缝跟踪传感器的起焊弧长控制方法实现起焊弧长控制；所述的基于视觉反馈的磁控GTAW电弧焊缝跟踪传感器的起始弧长控制方法包括起弧高度控制方法和起弧后弧长调整方法；所述的起弧高度控制方法通过基于起弧高度检测器的距离反馈控制方法实现；所述的起弧后弧长调整方法通过基于弧压反馈的弧长控制方法实现。

所述的一种基于视觉反馈的磁控GTAW电弧焊缝跟踪传感器，其特征在于：利用基于视觉反馈的电弧摆动速度自适应控制方法实现电弧摆动速度自适应控制；所述的基于视觉反馈的电弧摆动速度自适应控制方法通过视觉反馈电弧的摆动速度并控制励磁电流的变化斜率来实现。