一种面向电弧穿孔焊的磁偏吹矫正方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种面向电弧穿孔焊磁偏吹的矫正方法及装置，装置包括焊接机器人、计算机处理系统及机器视觉面阵相机组；机器视觉面阵相机组包括至少两台用于采集不同平面上工作电弧的图像的相机；计算机处理系统用于处理相机采集的工作电弧的图像信息算得此时工作电弧在不同平面下的偏转角，并根据其与许可偏转角的关系确定焊接机器人的控制方案；焊接机器人包括焊枪，焊枪设有焊枪角度调整装置，焊枪角度调整装置与计算机处理系统信号连接，其根据焊接机器人的控制方案实时调整焊枪角度。本发明专利技术的方法，可实时检测焊接过程中电弧状态，对其进行实时矫正，操作简便；装置的结构简单、适用性好、成本低廉，极具应用前景。极具应用前景。极具应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种面向电弧穿孔焊的磁偏吹矫正方法及装置


[0001]本专利技术涉及电弧穿孔焊
，涉及一种面向电弧穿孔焊的磁偏吹矫正方法及装置，特别涉及一种能够实时检测并自动矫正电弧穿孔焊磁偏吹的方法及装置。

技术介绍

[0002]电弧穿孔焊是一种利用高能量电弧实现穿孔焊接的焊接方法。穿孔焊接主要分为等离子弧焊和穿孔TIG焊两类。由于焊缝质量高、焊接速度快、单面焊双面成形等优点，电弧穿孔焊广泛应用于储罐、管道、化工、不锈钢等设备的焊接。
[0003]但与其他电弧焊方法(如熔化极气体保护焊)一样，电弧穿孔焊在焊接过程中容易出现磁偏吹现象。当电弧空间中的磁场沿电弧轴线方向对称分布时，电弧保持轴对称形态，但是当周围环境或条件破坏磁场对称性时，电弧会因为受力不均而偏向电磁力较弱的一边，这种情况称为磁偏吹。
[0004]磁偏吹产生常见的原因有：一、导线在工件单侧接线；二、电弧附近有铁磁性物质；三、焊件存在剩磁；四、周围场地有磁场干扰；五、高温加热使铁磁性焊件局部消磁。对于电弧穿孔焊，磁偏吹的存在会使电弧穿孔能力减弱、匙孔稳定性降低、焊缝成形质量下降，因此在焊接中应对磁偏吹予以矫正。
[0005]为解决电弧穿孔焊存在的磁偏吹问题，CN 201922031579.9提供了一种磁偏吹矫正焊接装置，其具体是在电流方向一侧加设连接到焊枪的矫正板，保证其能够和焊枪一起移动，由于矫正板为金属材质，其磁导率远高于周围材质，改善电弧周围的磁力线分布(即矫正导线布置产生的干扰磁场)，从而起到矫正电弧的目的，虽然其整体装置结构简单，操作简单，但在焊接过程中矫正板不能随意变动，难以实现对电弧形态实时调整，矫正板利用定性的磁力线分布规律改善磁场分布，难以实现精确的定量调节，矫正板对电弧形态的矫正能力与其材质、大小、形状有关，作用效果存在上限，同时由于该方法在矫正磁偏吹的过程中会使电弧周围的磁感线变得稀疏，导致电弧无法高度集中，降低了电弧的穿孔能力，因此不适用于电弧穿孔焊中磁偏吹的矫正；CN 201410566213.0公开了一种用于氩弧焊机的磁偏吹消除装置，其针对电弧磁偏吹，设计了一种改进材料结构矫正磁偏吹的装置，其通过将现有的全铜反射电极板改进为铁件材料和铜件材料的组合结构，使其在电弧下方形成磁场，该磁场会将电弧往下拉，使电弧保持较强的挺度，从而矫正磁偏吹，铜条保证焊缝熔深平稳过度，确保了焊接质量，其不足之处是：由于反射电极板的尺寸越大，其消除磁偏吹的效果越好，因此矫正电弧磁偏吹不彻底；如要获得较佳磁偏吹矫正效果，使电弧保持足够的挺度，就必须增大反射电极板的尺寸，使矫正装置的结构趋于复杂，耗费材料。
[0006]在电弧穿孔焊中，引起电弧周围磁场分布不均匀的原因复杂多变，由此产生的电弧磁偏吹严重影响焊接质量和效率。如何矫正电弧磁偏吹，避免因磁偏吹产生的焊接电弧偏斜、匙孔稳定性不良、焊缝成形质量下降、及焊不透等不利影响，需要焊接领域科研人员不断完善方法、改进装置。纵观国内外焊接领域的相关研究，在电弧穿孔焊中，有许多关于矫正电弧磁偏吹的理论和方法，但大多只针对单个影响产生电弧磁偏吹的原因进行分析、
处理，难以满足复杂焊接环境，矫正因多种影响因素产生的电弧磁偏吹。同时，大多方法和装置难以对焊接过程中的电弧形态进行实时检测，确保磁偏吹矫正的精度。
[0007]因此，开发一种能够实时检测、精确矫正电弧穿孔焊过程中的电弧形态以彻底消除磁偏吹对焊接的不利影响的方法极具现实意义。

技术实现思路

[0008]由于现有技术存在上述缺陷，本专利技术提供了一种能够实时检测、精确矫正电弧穿孔焊过程中的电弧形态以彻底消除磁偏吹对焊接的不利影响的方法，以解决现有电弧穿孔焊磁偏吹技术适用范围窄、难以实时检测电弧形态、无法精确并彻底地矫正电弧磁偏吹等的缺陷，本专利技术的面向电弧穿孔焊的磁偏吹矫正方法及装置，具体是通过闭环控制实时检测并精确矫正磁偏吹，能够增强匙孔稳定性，提高穿孔效率和焊缝成形质量，从而提高焊接质量、效率。
[0009]为了实现上述目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0010]一种面向电弧穿孔焊的磁偏吹矫正装置，包括焊接机器人、计算机处理系统及机器视觉面阵相机组，所述机器视觉面阵相机组、计算机处理系统及焊接机器人依次信号连接；
[0011]所述机器视觉面阵相机组包括至少两台用于采集不同平面上工作电弧的图像的相机，所述相机用于实时采集不同平面上工作电弧的图像后将获取的信息发送至计算机处理系统；
[0012]所述计算机处理系统用于处理相机采集的工作电弧的图像信息算得此时工作电弧在不同平面下的偏转角，并根据其与许可偏转角的关系确定焊接机器人的控制方案；
[0013]所述焊接机器人包括焊枪，焊枪设有焊枪角度调整装置，所述焊枪角度调整装置与计算机处理系统信号连接，其根据焊接机器人的控制方案实时调整焊枪角度。
[0014]本专利技术的面向电弧穿孔焊的磁偏吹矫正装置是配合电弧穿孔焊接设备(即上述焊接机器人)使用的，当然电弧穿孔焊接设备一般还包括依次连接的保护气瓶、焊接电源和焊枪，焊接电源负极连接焊枪，正极连接工件。
[0015]本专利技术的面向电弧穿孔焊的磁偏吹矫正装置，整体设计合理，利用机器视觉面阵相机组能够采集到电弧穿孔焊过程中工作电弧不同平面的图像信息，即可获取工作电弧的简易三维信息，同时利用计算机处理系统对图像信息进行处理获取工作电弧不同平面下的偏转角，基于偏转角确认是否需要矫正及矫正方案，以实现对电弧穿孔焊的磁偏吹的实时矫正，其能够矫正多种混合因素引起的磁偏吹现象，整体结构简单、适用性好、成本低廉，极具应用前景。
[0016]作为优选的技术方案：
[0017]如上所述的一种面向电弧穿孔焊的磁偏吹矫正装置，所述机器视觉面阵相机组包括一台用于实时采集焊枪作业平面的相机A和一台用于采集与焊枪作业平面相互垂直的平面的相机B，所述焊枪作业平面垂直于工件且焊枪焊接方向所在直线位于所述焊枪作业平面。即相机A与相机B采集到的相互垂直平面的图像信息以方便后续获取焊接电弧的偏转角。
[0018]如上所述的一种面向电弧穿孔焊的磁偏吹矫正装置，所述相机A和相机B为面阵
CCD相机，兼顾了采集速度和抗干扰能力。
[0019]如上所述的一种面向电弧穿孔焊的磁偏吹矫正装置，所述计算机处理系统包括依次连接的图像采集卡、电弧偏转角度计算模块及焊枪角度计算模块，所述图像采集卡通过视屏线与机器视觉面阵相机组信号连接，所述焊枪角度计算模块与焊枪角度调整装置信号连接，通过焊枪角度调整装置调整焊枪角度以完成磁偏吹矫正。
[0020]此外，本专利技术还提供一种运用如上所述的一种面向电弧穿孔焊的磁偏吹矫正装置矫正电弧穿孔焊磁偏吹的方法，包括如下步骤：
[0021](1)根据焊接工艺设定电弧许用偏转角[θ]；
[0022](2)电弧穿孔焊开始，焊枪以焊接速度向前方移动，相机A、B实时采集焊接电弧的图像信息并将采集到的信息发送至计算机处理系统；
[0023](3)计算机处理系统处理焊接电弧的图像信息，获得本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种面向电弧穿孔焊的磁偏吹矫正装置，其特征在于：包括焊接机器人、计算机处理系统及机器视觉面阵相机组，所述机器视觉面阵相机组、计算机处理系统及焊接机器人依次信号连接；所述机器视觉面阵相机组包括至少两台用于采集不同平面上工作电弧的图像的相机，所述相机用于实时采集不同平面上工作电弧的图像后将获取的信息发送至计算机处理系统；所述计算机处理系统用于处理相机采集的工作电弧的图像信息算得此时工作电弧在不同平面下的偏转角，并根据其与许可偏转角的关系确定焊接机器人的控制方案；所述焊接机器人包括焊枪，焊枪设有焊枪角度调整装置，所述焊枪角度调整装置与计算机处理系统信号连接，其根据焊接机器人的控制方案实时调整焊枪角度。2.根据权利要求1所述的一种面向电弧穿孔焊的磁偏吹矫正装置，其特征在于，所述机器视觉面阵相机组包括一台用于实时采集焊枪作业平面的相机A和一台用于采集与焊枪作业平面相互垂直的平面的相机B，所述焊枪作业平面垂直于工件且焊枪焊接方向所在直线位于所述焊枪作业平面。3.根据权利要求2所述的一种面向电弧穿孔焊的磁偏吹矫正装置，其特征在于，所述相机A和相机B为面阵CCD相机。4.根据权利要求1所述的一种面向电弧穿孔焊的磁偏吹矫正装置，其特征在于，所述计算机处理系统包括依次连接的图像采集卡、电弧偏转角度计算模块及焊枪角度计算模块，所述图像采集卡通过视屏线与机器视觉面阵相机组信号连接，所述焊枪角度计算模块与焊枪角度调整装置信号连接。5.运用如权利要求1～4所述的一种面向电弧穿孔焊的磁偏吹矫正装置矫正电弧穿孔焊磁偏吹的方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)根据焊接工艺设定电弧许用偏转角[θ]；(2)电弧穿孔焊开始，焊枪以焊接速度向前方移动，相机A、B实时采集焊接电弧的图像信息并将采集到的信息发送至计算机处理系统；(3)计算机处理系统处理焊接电弧的图像信息，获得焊接电弧在不同平面的偏转角θ、θ
’
；(4)根据θ、θ
’
与[θ]的关系判断是否产生电弧磁偏吹，如|θ|≤[θ]且|θ
’
|≤[θ]则未产生电弧磁偏吹进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：王飞，杨坡，张凌峰，赵克勇，
申请(专利权)人：华智焊测高科苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：