一种自动化激光焊接工作站及工作方法技术

本发明专利技术提供一种自动化激光焊接工作方法，将待焊工件安装于工装平台位置，通过检料系统检测工装平台上是否有工件、工件是否处于正确的焊接位置以及检测每次安装的工件尺寸是否相同；焊缝跟踪系统对待焊接工件的位置进行视觉检测，并计算待焊接位置与预先标定位置的坐标偏移数值差，利用激光头内自带的校准软件读取数值差，从而控制激光头发出的激光处于正确的焊接位置，进行焊缝跟踪；机器人进行焊接，同时监测系统的三个不同灵敏度光电传感器采集三种不同区段波长的光来检测熔池的稳定性以及焊缝表面质量是否连续、均匀。本发明专利技术提高了激光焊接的智能化水平，提高了产品焊接过程的精度，保证了产品的质量。

An Automatic Laser Welding Workstation and Its Working Method

【技术实现步骤摘要】
一种自动化激光焊接工作站及工作方法
本专利技术涉及自动化焊接
，特别涉及一种自动化激光焊接工作站及工作方法。
技术介绍
随着制造业自动化、智能化生产的推进和客户的需求，对激光焊接技术的发展提出了更高的挑战。由于激光焊接作业的环境要求相对较高，常规的作业区难以满足激光焊接的要求，从而难以保证产品的焊接质量和生产过程的安全，同时会极大地降低生产效率和增大成本。在激光焊接、切割等加工过程中，通常会产生大量的飞溅，且工作区域温度较高，尤其是在持续作业过程中，同时还伴随着大量的激光辐射和噪音，对人体均会产生不可预见的伤害。传统的焊接工艺具有焊缝不均匀、假焊及咬边等宏观缺陷，焊接过程不稳定，焊缝中产生气孔与裂纹。并且，智能化水平不高，生产效率低。鉴于此，本专利技术提供一种安全可靠性、自动化程度高、焊接速度和质量高的激光焊接工作站及工作方法，以克服上述现有技术存在的部分问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种安全可靠性、焊接速度和质量高的激光焊接工作站及工作方法，它解决了上述现有技术存在的部分问题。为实现上述目的，本专利技术采用的一个技术方案是：一种自动化激光焊接工作站，包括：检料系统，用于检测工装平台上是否有工件、工件是否处于正确的焊接位置以及检测每次安装的工件尺寸是否相同；焊缝跟踪系统，用于实时监控焊接过程中光斑与工件待焊处位置精度，机器人进行示教，相机进行拍照，记录标定位置的坐标值，所述相机内的校准软件读取待焊接位置与所述标定位置的坐标偏移数值以及进行待焊接位置偏移的校准；监测系统，用于实时监控焊接质量和记录整个激光焊接过程中的焊接数据，其包括三个不同灵敏度的光电传感器，所述三个光电传感器采集三种不同区段波长的光来监控焊接质量，三种不同波长的光分别反映温度的高低、等离子云密度的大小及反射光的强弱，等离子云密度大小反应焊接过程中熔池的稳定性，温度允许波动范围主要是反映焊缝表面质量是否连续、均匀，反射光检测激光的入射角度及焊接过程中焊缝的表面及熔池的稳定性。进一步，所述激光焊接工作站还包括用于隔绝激光辐射的安全防护机构、用于及时提醒紧急情况的安全警报系统、用于发出指令的PLC控制系统以及用于减弱焊接飞溅物的烟尘排放系统，所述安全警报系统包括用于进行紧急情况报警警示提醒的安全控制系统以及用于进行紧急自动停止的紧急制动系统。为实现上述目的，本专利技术采用的另一个技术方案是：一种激光焊接工作方法，步骤如下：S1、提供工装平台，将待焊工件安装于所述工装平台位置，通过检料系统检测工装平台上是否有工件、工件是否处于正确的焊接位置以及检测每次安装的工件尺寸是否相同；S2、焊缝跟踪系统对待焊接工件的位置进行视觉检测，并计算待焊接位置与预先标定位置的坐标偏移数值差，利用激光头内自带的校准软件读取数值差，从而控制激光头发出的激光处于正确的焊接位置，进行焊缝跟踪；S3、机器人进行焊接，焊接过程中，监测系统的三个不同灵敏度光电传感器采集三种不同区段波长的光来检测熔池的稳定性以及焊缝表面质量是否连续、均匀。进一步，步骤S1中，所述检料系统包括检测笔，所述检测笔与PLC控制系统相连接，检测过程中，检测笔进行初始零位设置，并预先输入目标尺寸数值，检测笔通过伸长接触到待焊工件测得待焊工件的尺寸，若所测尺寸与目标尺寸相符，则检测笔传递信号给PLC控制系统，PLC控制系统传递给机器人进行焊接。进一步，步骤S3中，三种不同波长的光分别反映为温度的高低、等离子云密度的大小及反射光的强弱，等离子云密度大小反应焊接过程中熔池的稳定性，温度允许波动范围主要是反映焊缝表面质量是否连续，均匀，反射光检测激光的入射角度及焊接过程中焊缝的表面及熔池的稳定性。与现有技术相比，本专利技术一种激光焊接工作站及工作方法的有益效果：提高激光焊接的智能化水平，提高了产品焊接过程的精度，极大地降低了检测的失误，保证了产品的质量；实现了远程在线监控和检测。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：图1是本专利技术一种自动化激光焊接工作站的结构框图；图2是本专利技术一种激光焊接工作方法示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作详细的描述，但是应该强调的是，下面的实施方式只是示例性的，而不是为了限制本专利技术的范围及应用。请参看图1，本专利技术的一种自动化激光焊接工作站，包括机器人10、用于焊接作业的工装平台20、用于保证焊缝位置精准的焊缝跟踪系统30、用于隔绝激光辐射的安全防护机构40、用于确保焊接质量的检料系统50、用于实时记录焊接过程的监测系统60、用于及时提醒紧急情况的安全警报系统70、用于发出指令的PLC控制系统80以及用于减弱焊接飞溅物的烟尘排放系统90。另外，激光焊接工作站还包括用于对待焊工件100进行焊接的激光头200以及激光头控制柜300，该激光焊接工作站还包括OTC模块与振镜扫描镜组。所述机器人10位于工作站的中心位置，用于自动上下料及高精度焊接，保证了在工作站全部区域的灵活快捷的运行与工作。所述工装平台20上设置有传感器及工装快换板，通过切换工装块换板，安装对应零件的工装夹具，实现多种不同尺寸及形状的工件100的焊接。工装夹具通过电缸控制，实现对待焊工件100的夹紧。工作站设有多个平台系统，保证了工作站多区域同时作业，每个工装平台可实现360°全方位的转动；并且设置对称性工作工装，保证了工件在工作站进行激光焊接过程中，相对应的平台外侧进行工件安装固定，保证了产品与生产线的效率。所述焊缝跟踪系统30保证了焊接过程中光斑与工件待焊接处(焊缝)位置精度。具体的，焊接前，通过机器人进行示教，相机进行拍照，记录标定位置的坐标值，在后续的焊接过程中，利用相机内的校准软件读取待焊接位置与所述标定位置的坐标偏移数值以及进行待焊接位置偏移的校准。利用高精度焊缝跟踪系统实时控制，保证了焊接时光斑的位置的精确性、焊接过程的智能化和焊后可获得高质量的焊缝。采用OTC模块和振镜扫描镜组集成，极大地提高了焊接速度，具有高柔性、精确的焊缝跟踪特点；OTC模块、振镜扫描镜组与机器人10耦合运动，速度快捷，实时探测工件的焊接路经，同时，OTC模块自动探测焊缝接头，实时确定具体位置并进行焊接，保证焊接质量，保证了精度和稳定性。其中，OTC模块与振镜扫描镜组集成促进焊缝跟踪系统30和监测系统60自动化激光焊接过程中的监控，采用超级发光二极管或钛蓝光源产生的红外线做光源，利用弱相干光干涉的原理，通过测量结构组织的后向散射光或反射光的强度和时间延迟得出组织的二维断层图像或三维图像信息。所述安全防护机构40采用特殊元素的防护涂层以及轻质高强度材料，表面不反光，减少了散热、反射及漫散射。有效地隔绝了激光辐射对外界区域人体的伤害，同时也提高了防护移门的寿命及降低维护次数。采用PLC控制系统，控制滑移门打开的速度较传统的滑移门快很多，并且设有自动感应装置，在滑移门关闭的过程中，确保滑移门中间没有任何障碍物，通过光栅检测移门中间是否有障碍物，假如光栅监测有障碍物时，光栅将信号反馈给PLC，通过PLC控制SEW电机，电机将停止，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自动化激光焊接工作站，其特征在于，包括：检料系统，用于检测工装平台上是否有工件、工件是否处于正确的焊接位置以及检测每次安装的工件尺寸是否相同；焊缝跟踪系统，用于实时监控焊接过程中光斑与工件待焊处位置精度，机器人进行示教，相机进行拍照，记录标定位置的坐标值，所述相机内的校准软件读取待焊接位置与所述标定位置的坐标偏移数值以及进行待焊接位置偏移的校准；监测系统，用于实时监控焊接质量和记录整个激光焊接过程中的焊接数据，其包括三个不同灵敏度的光电传感器，所述三个光电传感器采集三种不同区段波长的光来监控焊接质量，三种不同波长的光分别反映温度的高低、等离子云密度的大小及反射光的强弱，等离子云密度大小反应焊接过程中熔池的稳定性，温度允许波动范围主要是反映焊缝表面质量是否连续、均匀，反射光检测激光的入射角度及焊接过程中焊缝的表面及熔池的稳定性。

【技术特征摘要】
1.一种自动化激光焊接工作站，其特征在于，包括：检料系统，用于检测工装平台上是否有工件、工件是否处于正确的焊接位置以及检测每次安装的工件尺寸是否相同；焊缝跟踪系统，用于实时监控焊接过程中光斑与工件待焊处位置精度，机器人进行示教，相机进行拍照，记录标定位置的坐标值，所述相机内的校准软件读取待焊接位置与所述标定位置的坐标偏移数值以及进行待焊接位置偏移的校准；监测系统，用于实时监控焊接质量和记录整个激光焊接过程中的焊接数据，其包括三个不同灵敏度的光电传感器，所述三个光电传感器采集三种不同区段波长的光来监控焊接质量，三种不同波长的光分别反映温度的高低、等离子云密度的大小及反射光的强弱，等离子云密度大小反应焊接过程中熔池的稳定性，温度允许波动范围主要是反映焊缝表面质量是否连续、均匀，反射光检测激光的入射角度及焊接过程中焊缝的表面及熔池的稳定性。2.如权利要求1所述的自动化激光焊接工作站，其特征在于，所述激光焊接工作站还包括用于隔绝激光辐射的安全防护机构、用于及时提醒紧急情况的安全警报系统、用于发出指令的PLC控制系统以及用于减弱焊接飞溅物的烟尘排放系统，所述安全警报系统包括用于进行紧急情况报警警示提醒的安全控制系统以及用于进行紧急自动停止的紧急制动系统。3.一种激光焊接工作方法，其特征在于，步骤如下：S...

【专利技术属性】
技术研发人员：金爱龙，汤旭东，
申请(专利权)人：同高先进制造科技太仓有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32