一种水下激光焊接综合控制系统及其焊接方法技术方案

技术编号:22146658 阅读:130 留言:0更新日期:2019-09-21 03:48
本发明专利技术提供了一种水下激光焊接综合控制系统及其焊接方法,包括移动气罩(11)、送丝机(13)、激光源控制柜(7)、气控箱(14)、水冷机(8)、控制器(4)、储存器(3)、图像处理器(6)、工控机(5)、监控主机(1)、水下全景摄像机(2)、水平位移传感器(9)、垂直距离传感器(12)、固定机架(10)、激光焊接头(71)、局部观察摄像机(15)。本系统提高了控制精度和焊接质量,减轻了操作人员的工作量、降低了人工操作的误差和轨迹偏移;本系统通过控制激光焊接头可对池底钢覆面裂缝进行焊接修复,可彻底解决泄漏问题,避免了原临时封堵等应对措施带来的有效期短、施工不便等问题。

An Integrated Control System for Underwater Laser Welding and Its Welding Method

The invention provides an underwater laser welding integrated control system and its welding method, including a moving air hood (11), a wire feeder (13), a laser source control cabinet (7), an air control box (14), a water cooler (8), a controller (4), a storage device (3), an image processor (6), an industrial control computer (5), a monitoring host (1), an underwater panoramic camera (2), and a horizontal position. Shift sensor (9), vertical distance sensor (12), fixed frame (10), laser welded joint (71), local observation camera (15). This system improves the control accuracy and welding quality, reduces the workload of operators, reduces the error of manual operation and track deviation. By controlling laser welding joints, this system can repair the cracks on the steel cladding surface of pool bottom, completely solve the leakage problem, and avoid the original temporary plugging measures. Short duration, inconvenience in construction and other issues.

【技术实现步骤摘要】
一种水下激光焊接综合控制系统及其焊接方法
本专利技术涉及工业焊接自动化
,特别是一种水下激光焊接设备的控制系统。
技术介绍
核电厂的乏燃料水池底部和四周均用钢覆面覆盖,其焊缝数量多且焊缝长度大。焊缝处于15米水深下无法进行在役检查,长期运行后,会因焊缝发生应力腐蚀及缺陷等原因而导致乏燃料水池泄漏。由于大部分电站乏燃料水池采用单池设计不具备腾空水池开展维修条件,且因水池底部辐射剂量高,人员维修困难,部分国外电厂只能采用了聚合物进行临时封堵,因此发展水下焊接自动化系统具有较强的现实需求和意义。
技术实现思路
为解决上述技术问题,本专利技术采用的技术方案是:一种水下激光焊接综合控制系统,包括移动气罩(11)、送丝机(13)、激光源控制柜(7)、气控箱(14)、水冷机(8)、控制器(4)、储存器(3)、图像处理器(6)、工控机(5)、监控主机(1)、水下全景摄像机(2)、水平位移传感器(9)、垂直距离传感器(12)、固定机架(10)、激光焊接头(71)、局部观察摄像机(15);所述监控主机(1)显示并调整所述控制器(4)内的所有工艺参数,并展示所述局部观察摄像机(15)所摄照片、经所述图像处理器(6)处理后的图片和所述移动气罩(11)的移动轨迹;所述水下全景摄像机(2)固定在所述固定机架(10)上,拍摄所述固定机架(10)正下方池底照片;所述储存器(3)用于存储实时参数和图像;所述控制器(4)可实时调整所述移动气罩(11)位置的水下焊接;所述工控机(5)可对处理后的图像进行图像识别和焊接路径规划;所述图像处理器(6)可以进行图像处理;通过图像识别算法识别后生成所述移动气罩(11)的焊接修补路径,并将所述路径参数传入所述控制器(4);所述激光源控制柜(7)为独立于所述控制器(4)的控制单元,所述激光源控制柜(7)可自主控制激光的输出和为其提供冷却的所述水冷机(8)的运行;所述激光源控制柜(7)与控制器(4)实时通讯,亦可通过控制器(4)对激光源控制柜(7)的运行参数进行调整;所述水冷机(8)对激光提供冷却;所述移动气罩(11)固定在所述固定机架(10)上,所述固定机架(10)的轴向运动装置根据安装在所述固定机架(10)上的所述水平位移传感器(9)和所述垂直距离传感器(12)的反馈信号对移动气罩(11)提供定向、定值的位移;所述移动气罩(11)由所述气控箱(14)进行高压充气以排开池水,所述移动气罩(11)内部的所述激光焊接头(71)与所述送丝机(13)配合进行焊接;所述局部观察摄像机(15)安装在所述移动气罩(11)内和所述激光焊接头(71)的上方。优选的,所述监控主机(1)包含显示器和输入设备,具有人机交互界面。优选的,所述控制器(4)为PLC系统,分为激光控制子系统(41)、固定机架控制子系统(42)、移动气罩控制子系统(43)。优选的,所述图像处理器(6)经过所述工控机(5)形成以所述固定机架(10)的支腿为X\Y坐标系的池底裂缝与周边具有较高对比度的固定机架10正下方池底全景照片。优选的,所述局部观察摄像机(15)内设置冷光照明,并采用自动光圈和自动遮光电焊镜片。优选的,所述固定机架(10)有三个轴向运动装置搭建而成,包含驱动X轴方向运动装置(107)的变频器一(101)和X轴运动电机(104)、驱动Y轴方向运动装置(108)的变频器二(102)和Y轴运动电机(105)、驱动Z轴方向运动装置(109)的变频器三(103)和Z轴运动电机(106)。优选的,所述监控主机(1)、所述储存器(3)、所述控制器(4)、所述工控机(5)、所述图像处理器(6)、所述激光源控制柜(7)、所述水冷机(8)、所述送丝机(13)、所述气控箱(14)位于水面上。优选的,所述各部件之间均以硬接线或工业现场总线进行连接。一种水下激光焊接综合控制系统及其焊接方法,水下全景摄像机(2)开启运作,并将拍摄的水池底的照片传入所述图像处理器(6);所述工控机(5)将经所述图像处理器(6)处理后的照片进行拼接,形成具有以所述固定机架(10)的支腿为X\Y坐标系的水池底裂缝与周边具有较高对比度的所述固定机架(10)正下方水池底全景照片;所述工控机(5)所述水池底全景照片中的裂缝进行识别并生成激光焊接裂缝修补路径;所述控制器(4)通过修补路径参数,并通过所述固定机架(10)驱动所述移动气罩(11)进行非焊接状态下的修补路径模拟;开启所述激光焊接头(71)在所述送丝机(13)的配合下按照所述修补路径对水池底裂缝进行修补焊接。采用以上技术方案,本专利技术具有如下效果和优点:本系统为模块化控制,结构简单,操作方便;采用了图像识别技术可自动对被焊接对象进行识别、自主规划焊接路径,提高了控制精度和焊接质量,减轻了操作人员的工作量、降低了人工操作的误差和轨迹偏移;设置了全景摄像头和局部摄像头可对深水以及辐射环境等人员限制进出的场景进行远程观测和监控。本系统通过控制激光焊接头可对池底钢覆面裂缝进行焊接修复,可彻底解决泄漏问题,避免了原临时封堵等应对措施带来的有效期短、施工不便等问题。附图说明图1为本专利技术系统图;其中:1-监控主机、2-水下全景摄像机、3-储存器、4-控制器、41-激光控制子系统、42-固定机架控制子系统、43-移动气罩控制子系统、5-工控机、6-图像处理器、7-激光源控制柜、71-激光焊接头、8-水冷机、9-水平位移传感器、10-固定机架、101-变频器一、102-变频器二、103-变频器三、104-X轴运动电机、105-Y轴运动电机、106-Z轴运动电机、107-X轴方向运动装置、108-Y轴方向运动装置、109-Z轴方向运动装置、11-移动气罩、12-垂直距离传感器、13-送丝机、14-气控箱、15-局部观察摄像机。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术技术方案进行详细说明。如图1所示:一种水下激光焊接综合控制系统,其特征在于:包括移动气罩11(其内部装有激光焊接头71、送丝机13的机头、气控箱14的保护气体喷嘴,局部观察摄像机15、反馈移动气罩垂直高度的垂直距离传感器12)、支撑移动气罩XYZ轴方向运动的固定机架10(其包含驱动移动气罩X轴方向运动的X轴运动电机104、驱动移动气罩Y轴方向运动的Y轴运动电机105、驱动移动气罩Z轴方向运动的Z轴运动电机106、控制X轴运动电机转速的变频器一101、控制Y轴运动电机转速的变频器二102、控制Z轴运动电机转速的变频器三103、由变频器驱动的X/Y/Z轴方向运动装置107/108/109、反馈移动气罩水平位移量的水平位移传感器9、水下全景摄像机2)、送丝机13、激光源控制柜7、气控箱14、水冷机8、可实时调整移动气罩位置的水下焊接控制器4、用于存储实时参数和图像的储存器3、可以进行图像处理的图像处理器6、可对处理后的图像进行图像识别和焊接路径规划的工控机5、可监控和设定工艺参数的控制主机1。所述的控制器4为PLC系统,其划分为激光控制子系统41、固定机架控制子系统42、移动气罩控制子系统43。所述的固定机架10主要有三个轴向运动装置搭建而成,其主体包含驱动X轴方向运动装置107的变频器一101和X轴运动电机104、驱动Y轴方向运动装置108的变频器一102和Y轴运动电机105、驱动Z轴方向运动装本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水下激光焊接综合控制系统,其特征在于:包括移动气罩(11)、送丝机(13)、激光源控制柜(7)、气控箱(14)、水冷机(8)、控制器(4)、储存器(3)、图像处理器(6)、工控机(5)、监控主机(1)、水下全景摄像机(2)、水平位移传感器(9)、垂直距离传感器(12)、固定机架(10)、激光焊接头(71)、局部观察摄像机(15);所述监控主机(1)显示并调整所述控制器(4)内的所有工艺参数,并展示所述局部观察摄像机(15)所摄照片、经所述图像处理器(6)处理后的图片和所述移动气罩(11)的移动轨迹;所述水下全景摄像机(2)固定在所述固定机架(10)上,拍摄所述固定机架(10)正下方池底照片;所述储存器(3)用于存储实时参数和图像;所述控制器(4)可实时调整所述移动气罩(11)位置的水下焊接;所述工控机(5)可对处理后的图像进行图像识别和焊接路径规划;所述图像处理器(6)可以进行图像处理;通过图像识别算法识别后生成所述移动气罩(11)的焊接修补路径,并将所述路径参数传入所述控制器(4);所述激光源控制柜(7)为独立于所述控制器(4)的控制单元,所述激光源控制柜(7)可自主控制激光的输出和为其提供冷却的所述水冷机(8)的运行;所述激光源控制柜(7)与控制器(4)实时通讯,亦可通过控制器(4)对激光源控制柜(7)的运行参数进行调整;所述水冷机(8)对激光提供冷却;所述移动气罩(11)固定在所述固定机架(10)上,所述固定机架(10)的轴向运动装置根据安装在所述固定机架(10)上的所述水平位移传感器(9)和所述垂直距离传感器(12)的反馈信号对移动气罩(11)提供定向、定值的位移;所述移动气罩(11)由所述气控箱(14)进行高压充气以排开池水,所述移动气罩(11)内部的所述激光焊接头(71)与所述送丝机(13)配合进行焊接;所述局部观察摄像机(15)安装在所述移动气罩(11)内和所述激光焊接头(71)的上方。...

【技术特征摘要】
1.一种水下激光焊接综合控制系统,其特征在于:包括移动气罩(11)、送丝机(13)、激光源控制柜(7)、气控箱(14)、水冷机(8)、控制器(4)、储存器(3)、图像处理器(6)、工控机(5)、监控主机(1)、水下全景摄像机(2)、水平位移传感器(9)、垂直距离传感器(12)、固定机架(10)、激光焊接头(71)、局部观察摄像机(15);所述监控主机(1)显示并调整所述控制器(4)内的所有工艺参数,并展示所述局部观察摄像机(15)所摄照片、经所述图像处理器(6)处理后的图片和所述移动气罩(11)的移动轨迹;所述水下全景摄像机(2)固定在所述固定机架(10)上,拍摄所述固定机架(10)正下方池底照片;所述储存器(3)用于存储实时参数和图像;所述控制器(4)可实时调整所述移动气罩(11)位置的水下焊接;所述工控机(5)可对处理后的图像进行图像识别和焊接路径规划;所述图像处理器(6)可以进行图像处理;通过图像识别算法识别后生成所述移动气罩(11)的焊接修补路径,并将所述路径参数传入所述控制器(4);所述激光源控制柜(7)为独立于所述控制器(4)的控制单元,所述激光源控制柜(7)可自主控制激光的输出和为其提供冷却的所述水冷机(8)的运行;所述激光源控制柜(7)与控制器(4)实时通讯,亦可通过控制器(4)对激光源控制柜(7)的运行参数进行调整;所述水冷机(8)对激光提供冷却;所述移动气罩(11)固定在所述固定机架(10)上,所述固定机架(10)的轴向运动装置根据安装在所述固定机架(10)上的所述水平位移传感器(9)和所述垂直距离传感器(12)的反馈信号对移动气罩(11)提供定向、定值的位移;所述移动气罩(11)由所述气控箱(14)进行高压充气以排开池水,所述移动气罩(11)内部的所述激光焊接头(71)与所述送丝机(13)配合进行焊接;所述局部观察摄像机(15)安装在所述移动气罩(11)内和所述激光焊接头(71)的上方。2.如权利要求1所述的一种水下激光焊接综合控制系统,其特征在于:所述监控主机(1)包含显示器和输入设备,具有人机交互界面。3.如权利要求1所述的一种水下激光焊接综合控制系统,其特...

【专利技术属性】
技术研发人员:卞向南翁志敏张晓春贺小明梅乐黄然邵长磊徐道平陈志清金博钟华杨红鸣张俊宝丛大志
申请(专利权)人:上海核工程研究设计院有限公司
类型:发明
国别省市:上海,31

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