一种激光焊接系统及焊接方法技术方案

本发明专利技术公开了一种激光焊接系统及焊接方法，激光焊接系统包括激光焊机、激光焊接工作台、超声探测系统和控制系统组成；激光焊机包括机械手和激光焊头，机械手连接激光焊头，激光焊接工作台包括焊接台面、支脚和检测台面，超声探测系统位于检测台面，使用时，待焊工件固定于焊接台面上，激光焊机在待焊工件上方施焊，控制系统控制超声探测系统和激光焊机同步运动，在焊接的同时实时检测，并将检测数据传至控制系统，控制系统根据检测结果实时调整焊接参数，提高焊接质量。

A Laser Welding System and Method

The invention discloses a laser welding system and a welding method, which comprises a laser welding machine, a laser welding worktable, an ultrasonic detection system and a control system; a laser welding machine comprises a manipulator and a laser welding head, a manipulator is connected with a laser welding head, and a laser welding worktable includes a welding table, a supporting foot and a detection system. The ultrasonic detection system is located on the testing table. When used, the workpiece to be welded is fixed on the welding table. Laser welder is welded on the workpiece to be welded. The control system controls the synchronous movement of the ultrasonic detection system and the laser welder. While welding, the real-time detection is carried out, and the detection data is transmitted to the control system. The control system is based on the control system. The test results can adjust the welding parameters in real time to improve the welding quality.

【技术实现步骤摘要】
一种激光焊接系统及焊接方法
本专利技术涉及激光焊接领域和超声无损检测领域，更具体地，涉及一种激光焊接系统及焊接方法。
技术介绍
激光焊是一种新型的焊接工艺，具有能量集中，飞溅小，焊缝成型美观，易于实现自动化等优势，已经在工业生产中广泛应用。但在激光焊长期运行的过程中，由于机械系统重复定位导致误差累积，在焊接过程中出现的热变形，以及焊前装配过程存在的问题，会使得激光焊缝出现各种缺陷，因此要对激光焊缝进行无损检测。超声相控阵技术是近些年来兴起的一种新型超声无损检测技术，近些年来得到的国内外学者的高度重视，发展迅速。超声相控阵技术起源于雷达的电磁波相控阵技术，利用多通道仪器分别对阵列换能器各阵元进行精确激励和接收延迟控制，实现声束的角度偏转、聚焦变化和电子扫描，进而有效提高了缺陷探测能力和检测效率。目前，传统超声检测对激光焊缝进行检测主要是在焊后进行离线检测，这种方法需将焊接工件从焊接工作台转移到检测工作台上，重新装配，进行检测，耗时耗力。而且焊后检测无法在焊接过程中实时得到焊缝质量信息，难以及时根据焊缝质量问题对焊接参数做出调整。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种激光焊接系统及焊接方法，通过控制系统控制焊接与检测同步进行，实时得到检测结果，并根据检测结果实时调整焊接参数。具体地，检测装置通过超声相控阵技术实现激光焊缝在线检测。为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种激光焊接系统，其特征在于，包括激光焊机、激光焊接工作台、超声探测系统和控制系统组成；所述激光焊机包括机械手和激光焊头，机械手连接激光焊头，机械手受控制系统传送的信号控制；所述激光焊接工作台包括焊接台面、支脚和检测台面，检测台面位于焊接台面下方并平行于焊接台面，支脚贯穿焊接台面和检测台面并将激光焊接工作台固定于地面；所述超声探测系统包括超声相控阵检测装置和超声相控阵检测装置运动系统；所述超声探测系统位于所述检测台面；所述相控阵检测装置探测的数据传送到控制系统中；所述控制系统控制激光焊机的机械手的运动参数和激光焊头的焊接参数、超声相控阵检测装置运动系统的运动参数，并接受超声相控阵检测装置传输的检测数据，并根据检测结果实时调整激光焊机的机械手的运动参数和激光焊头的焊接参数。优选地，所述超声相控阵检测装置运动系统为三维运动系统，能沿X、Y、Z三轴运动。优选地，所述超声相控阵检测装置包括超声相控阵换能器和探头媒介腔，探头媒介腔内装有媒介，超声相控阵换能器通过耦合液与探头媒介腔固定连接到一起。优选地，超声相控阵换能器为自聚焦线阵换能器。优选地，所述探头媒介腔内装有的媒介为水。优选地，所述激光焊机的机械手的运动参数和超声相控阵检测装置运动系统的运动参数保持一致。优选地，所述机械手为六轴机械手。优选地，焊接台面上安装有锁紧装置，可用于锁紧待焊工件。一种使用上述任意所述的激光焊接系统进行激光焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：Step1：将待焊工件按照工艺要求固定在焊接台面上；Step2：控制系统控制机械手运动至指定施焊位置，开始焊接，在焊接过程中，机械手带动激光焊头在工件上方进行运动，并按照控制系统发送的焊接参数进行焊接；与此同时，控制系统控制超声相控阵检测装置运动系统将超声相控阵检测装置带至焊缝正下方，进行超声检测，并接受返回的超声检测信号，使超声相控阵检测装置对焊缝进行同步检测；Step3：控制系统接收到超声检测信号后，进行实时分析处理，并判断是否需要调整焊接工艺参数，如需调整，将新的焊接参数传递给激光焊机，进行焊接。从上述技术方案可以看出，本专利技术通过安装在焊接台面下方的超声探测系统对焊接工件的状态进行实时的在线监测和反馈，并通过控制系统保证焊接和检测的同步性，可实现同步检测、及时调整的目的。因此，本专利技术具有提高工作效率和质量，减少返工量和检测时间的显著特点。附图说明图1是本专利技术一具体实施例中的激光焊接系统的作用原理示意框图；图2是本专利技术一具体实施例的激光焊接系统的结构示意图；图3是图2所示的激光焊接系统中的超声探测系统的主视图；图4是图3所示的超声探测系统的左侧视图；图5是图3所示的超声探测系统中的悬臂及探头的示意图；图6是图3所示的超声探测系统中的探头的主视图。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术的具体实施方式作进一步的详细说明。需要说明的是，在下述的具体实施方式中，在详述本专利技术的实施方式时，为了清楚地表示本专利技术的结构以便于说明，特对附图中的结构不依照一般比例绘图，并进行了局部放大、变形及简化处理，因此，应避免以此作为对本专利技术的限定来加以理解。在以下本专利技术的具体实施方式中，请参阅图1，并结合图2。如图所示，本专利技术的激光焊接系统，包括激光焊机1、激光焊接工作台2、超声探测系统3和控制系统组成：激光焊机包括机械手11和激光焊头12，机械手连接激光焊头，机械手受控制系统传送的信号控制。优选地，机械手11为六轴机械手，可以对任意形状的工件的任意位置进行定位施焊。激光焊接工作台包括焊接台面21、支脚22和检测台面，在本实施例中，检测台面具体的为图2中所示的检测悬臂加载台面23，焊接台面上安装有锁紧装置，可用于锁紧待焊工件，检测悬臂加载台面23位于焊接台面下方并平行于焊接台面21，支脚22贯穿焊接台面21和检测悬臂加载台面23并将激光焊接工作台2固定于地面。本实施例中，锁紧装置为型材固定装置，可通过多个梅花手柄24将工件压紧在焊接台面上。超声探测系统包括超声相控阵检测装置和超声相控阵检测装置运动系统，优选地，超声相控阵检测装置运动系统为三维运动系统，能沿X、Y、Z三轴运动，当检测时，超声相控阵检测装置运动系统带动超声相控阵检测装置沿Z轴运动，升至待焊工件下方，并通过X、Y轴的运动带动超声相控阵检测装置随激光焊机水平移动。参考图3～6，为超声探测系统的一具体实施例的具体结构。在本具体实施例中，超声相控阵检测装置运动系统为三轴悬臂系统31，三轴悬臂系统安装在检测悬臂加载台面上，包括悬臂311、与检测悬臂加载台面平行的水平滑轨一312、与水平滑轨一垂直的并与检测悬臂加载台面平行的水平滑轨二313、垂直滑轨314和伺服电机一315、伺服电机二316和伺服电机三317，悬臂311安装在水平滑轨一312上并可在伺服电机一315的驱动下沿水平滑轨一312往复运动，水平滑轨一312安装在水平滑轨二313上并在伺服电机二316的驱动下可沿水平滑轨二313往复运动，水平滑轨二313安装在垂直滑轨314上并可在伺服电机三317的驱动下沿垂直滑轨314往复运动。在本实施例中，超声相控阵检测装置为检测探头32,安装在悬臂31端部，包括超声相控阵换能器321和探头媒介腔322，探头媒介腔内装有媒介，超声相控阵换能器321通过耦合液与探头媒介腔322固定连接到一起；超声探测系统3探测的数据传送到控制系统中。本实施例中，探头媒介腔内装有的媒介为水。因为声波在空气中的衰减很大，所以声波难以通过未注水的水腔。使探头水腔和待检测工件紧密贴合，保证声波可以到达焊缝位置，正常进行检测。由于在悬臂移动过程中可能造成水的溢出，因此在探头媒介腔下方安装有接水盘323。所述控制系统控制激光焊机1的运动和焊接参数、超声探测系统3的运动参数，并接受超声探测系统3传输的检测数据，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光焊接系统，其特征在于，包括激光焊机、激光焊接工作台、超声探测系统和控制系统组成；所述激光焊机包括机械手和激光焊头，机械手连接激光焊头，机械手受控制系统传送的信号控制；所述激光焊接工作台包括焊接台面、支脚和检测台面，检测台面位于焊接台面下方并平行于焊接台面，支脚贯穿焊接台面和检测台面并将激光焊接工作台固定于地面；所述超声探测系统包括超声相控阵检测装置和超声相控阵检测装置运动系统；所述超声探测系统位于所述检测台面；所述相控阵检测装置探测的数据传送到控制系统中；所述控制系统控制激光焊机的机械手的运动参数和激光焊头的焊接参数、超声相控阵检测装置运动系统的运动参数，并接受超声相控阵检测装置传输的检测数据，并根据检测结果实时调整激光焊机的机械手的运动参数和激光焊头的焊接参数。

【技术特征摘要】
1.一种激光焊接系统，其特征在于，包括激光焊机、激光焊接工作台、超声探测系统和控制系统组成；所述激光焊机包括机械手和激光焊头，机械手连接激光焊头，机械手受控制系统传送的信号控制；所述激光焊接工作台包括焊接台面、支脚和检测台面，检测台面位于焊接台面下方并平行于焊接台面，支脚贯穿焊接台面和检测台面并将激光焊接工作台固定于地面；所述超声探测系统包括超声相控阵检测装置和超声相控阵检测装置运动系统；所述超声探测系统位于所述检测台面；所述相控阵检测装置探测的数据传送到控制系统中；所述控制系统控制激光焊机的机械手的运动参数和激光焊头的焊接参数、超声相控阵检测装置运动系统的运动参数，并接受超声相控阵检测装置传输的检测数据，并根据检测结果实时调整激光焊机的机械手的运动参数和激光焊头的焊接参数。2.根据权利要求1所述的激光焊接系统，其特征在于，所述超声相控阵检测装置运动系统为三维运动系统，能沿X、Y、Z三轴运动。3.根据权利要求1所述的激光焊接系统，其特征在于，所述超声相控阵检测装置包括超声相控阵换能器和探头媒介腔，探头媒介腔内装有媒介，超声相控阵换能器通过耦合液与探头媒介腔固定连接到一起。4.根据权利要求3所述的激光焊接系统，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵新玉，史春元，闫浩明，陈婧阳，温欣，卢伟，
申请(专利权)人：大连交通大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21