用于探究熔池与焊接质量关联规律的焊接实验架及其方法技术

本发明专利技术公开了一种用于探究熔池与焊接质量关联规律的焊接实验架及其方法，涉及焊接质量技术领域。本发明专利技术包括固定板，固定板的顶部安装有驱动机构、定位机构和视觉模块，定位机构位于驱动机构的顶端，视觉模块位于驱动机构的一端；驱动机构包括定位架、步进电机和传动丝杠，固定板的顶部固定有定位架，进而能够对驱动机构的位置进行固定，定位架的一端固定有步进电机，步进电机的输出端连接有传动丝杠，从而能够快速带动传动丝杠进行转动。本发明专利技术通过驱动机构、定位机构和视觉模块的配合，能够在使用时稳定调节焊枪的焊接位置、焊接角度以及焊接的速度，并通过视觉模块对焊接的质量进行拍摄，从而能够便于对焊接的质量进行评价。从而能够便于对焊接的质量进行评价。从而能够便于对焊接的质量进行评价。

【技术实现步骤摘要】
用于探究熔池与焊接质量关联规律的焊接实验架及其方法


[0001]本专利技术属于焊接质量
，特别是涉及一种用于探究熔池与焊接质量关联规律的焊接实验架及其方法。

技术介绍

[0002]人工焊接作业时，焊接过程中焊枪工作角度、焊接距离和焊接速度在人为调控时很难把握其精准度和稳定性，从而导致焊接质量的不稳定。并且焊接过程中产生的强弧光、高温、烟尘、飞溅、及有毒气体对焊接工人的身体造成了极大的伤害。因此，拥有高效、可替代性和无疲劳等优点的焊接机器人正在被逐渐开发。目前市面上的智能焊接机器人对焊接质量的调控存在功能单一的问题，仅能对焊接后的焊缝成型质量进行检测，针对焊缝缺陷部分进行补焊。该过程大大降低了焊接施工的效率，焊缝缺陷部分的补焊过程中不仅耗时费力，而且可能会影响补焊接头的强度或因矫正无效而报废。如果能在焊接过程中实时控制焊接质量，将会极大地提高工作效率和减少工人二次返工带来的安全隐患。
[0003]随着机器视觉技术的发展，焊接机器人开始广泛使用视觉检测技术实现焊接质量判断。其中，熔池的尺寸和温度分布可以判断熔池的质量，熔池的质量掌控将决定焊接质量。焊接过程中熔池尺寸和熔池温度分布是影响焊接质量的关键问题，因此探究熔池与焊接质量的关联规律就显得尤为重要。焊接机器人中设有信息量大、观测直观以及实时性高等特点的焊接视觉模块，可以建立熔池与焊接质量之间的关联平台。焊接过程中，焊枪末端的视觉模块获取正面熔池图像信息，运用图像处理方法即可获知当前熔池尺寸和熔池温度分布。熔池尺寸可以直观判定当前焊接质量，但不能明析熔池内部是否产生气泡和熔渣。熔池温度分布可以探查到熔池内部的关键信息，两者的结合将极大的保证了判别熔池质量的准确性。
[0004]因此，亟需设计一种熔池尺寸和熔池温度分布双反馈的监控焊接实验台，从而实时控制焊缝成型的质量。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种用于探究熔池与焊接质量关联规律的焊接实验架及其方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术是通过以下技术方案实现的：本专利技术为一种用于探究熔池与焊接质量关联规律的焊接实验架，包括固定板，所述固定板的顶部安装有驱动机构和定位机构，所述定位机构位于驱动机构的顶端；所述驱动机构包括定位架、步进电机和传动丝杠，所述固定板的顶部固定有定位架，所述定位架的一端固定有步进电机，所述步进电机的输出端连接有传动丝杠。
[0007]进一步地，所述定位机构包括支撑座、垂向轴、横向轴、垂向夹和横向夹，所述支撑座螺纹连接在传动丝杠的外侧，所述支撑座的顶部固定有垂向轴，所述垂向轴的外侧设置有垂向夹，所述垂向夹的一端固定有横向夹，所述横向夹的内侧设置有横向轴。
[0008]进一步地，所述横向轴的一侧设置有固定夹，所述固定夹的内侧设置有焊枪，所述焊枪的一端设置有焊接管。
[0009]进一步地，所述固定板的顶部还设置有焊接母材。
[0010]进一步地，所述焊接管的外侧安装有用于检测的视觉模块，所述视觉模块包括双目相机和连接架，所述双目相机的顶部固定有连接架，所述连接架的顶部与焊接管滑动连接，所述连接架的顶部还螺钉连接有卡板。
[0011]一种用于探究熔池与焊接质量关联规律的焊接实验架的方法，用于如上任意一项，步骤如下：S1：启动步进电机3，让支撑座5进行移动；S2：调节垂向夹12和横向夹13的位置；S3：调节固定夹14的角度；S4：焊枪6得电对焊接母材8进行焊接；S5：视觉模块对第四步中的焊接位置进行检测。
[0012]进一步地，视觉模块的检测根据以下步骤：Ⅰ、通过减光镜和滤光片的作用，熔池的轮廓已经较为清晰，分为焊时熔池和冷却熔池；Ⅱ、对熔池轮廓边缘进行实时提取；Ⅳ、将“焊时熔池”部分单独取出与边缘标准进行实时比对，并判定是否需要调整电流和电压或者是调整焊枪角度以及焊接速度。
[0013]本专利技术具有以下有益效果：1、本专利技术通过驱动机构、定位机构和视觉模块的配合，能够在使用时稳定调节焊枪的焊接位置、焊接角度以及焊接的速度，并通过视觉模块对焊接的质量进行拍摄，从而能够便于对焊接的质量进行评价。
[0014]2、本专利技术通过定位架、步进电机、传动丝杠和支撑座的配合，能够通过步进电机带动传动丝杠的转动来控制传动丝杠的转速，并能够通过支撑座控制焊枪的移动，从而实现焊枪的精准匀速移动。
[0015]3、本专利技术通过垂向轴、横向轴、垂向夹、横向夹和固定夹的配合，让横向夹的调节来控制焊枪的角度，并通过横向轴和横向夹的配合调节焊枪的伸出距离，通过垂向轴和垂向夹调整焊枪的上下距离。
[0016]4、本专利技术通过双目相机检测焊接的质量，并能够监测焊枪在焊接母材上工作后的熔池质量，以反馈给计算机做出调整。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述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他的附图。
[0018]图1为本专利技术整体的结构示意图；图2为本专利技术整体的后视图；
图3为本专利技术双目相机的结构示意图；图4为本专利技术视觉系统工作原理示意图；图5为本专利技术经过视觉系统输出到计算机的熔池图像；图6为本专利技术图像处理及其反馈过程示意图；图7为本专利技术边缘标准示意图。
[0019]附图中，各标号所代表的部件列表如下：1、固定板；2、定位架；3、步进电机；4、传动丝杠；5、支撑座；6、焊枪；7、双目相机；8、焊接母材；9、熔池；10、垂向轴；11、横向轴；12、垂向夹；13、横向夹；14、固定夹；15、连接架。
具体实施方式
[0020]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0021]实施例一：请参阅图1
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7所示，本专利技术为一种用于探究熔池与焊接质量关联规律的焊接实验架，包括固定板1，固定板1的顶部安装有驱动机构、定位机构和视觉模块，定位机构位于驱动机构的顶端，视觉模块位于驱动机构的一端；驱动机构包括定位架2、步进电机3和传动丝杠4，固定板1的顶部固定有定位架2，进而能够对驱动机构的位置进行固定，定位架2的一端固定有步进电机3，步进电机3的输出端连接有传动丝杠4，从而能够快速带动传动丝杠4进行转动；优选的，驱动机构还包括一控制面板，从而能够通过控制面板对电器元件进行控制，并能够看到驱动机构的移动速度。
[0022]定位机构包括支撑座5、垂向轴10、横向轴11、垂向夹12和横向夹13，支撑座5螺纹连接在传动丝杠4的外侧，且支撑座5与定位架2滑动连接，使得支撑座5的转动能够带动传动丝杠4进行移动，支撑座5的顶部固定有垂向轴10，垂向轴10的外侧设置有垂本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于探究熔池与焊接质量关联规律的焊接实验架，包括固定板（1），其特征在于：所述固定板（1）的顶部安装有驱动机构、定位机构和视觉模块，所述定位机构位于驱动机构的顶端，所述视觉模块位于驱动机构的一端；所述驱动机构包括定位架（2）、步进电机（3）和传动丝杠（4），所述固定板（1）的顶部固定有定位架（2），所述定位架（2）的一端固定有步进电机（3），所述步进电机（3）的输出端连接有传动丝杠（4）。2.根据权利要求1所述的一种用于探究熔池与焊接质量关联规律的焊接实验架，其特征在于，所述定位机构包括支撑座（5）、垂向轴（10）、横向轴（11）、垂向夹（12）和横向夹（13），所述支撑座（5）螺纹连接在传动丝杠（4）的外侧，所述支撑座（5）的顶部固定有垂向轴（10），所述垂向轴（10）的外侧设置有垂向夹（12），所述垂向夹（12）的一端固定有横向夹（13），所述横向夹（13）的内侧设置有横向轴（11）。3.根据权利要求2所述的一种用于探究熔池与焊接质量关联规律的焊接实验架，其特征在于，所述横向轴（11）的一侧设置有固定夹（14），所述固定夹（14）的内侧设置有焊枪（6），所述焊枪（6）的一端设置有焊接管。4.根据权利要求1所述的一种用于探究熔池与焊接质量关联规律的焊...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔晓璐，徐晓天，张洪伟，周建庭，王邵锐，黄博，程崇晟，
申请(专利权)人：重庆交通大学，
类型：发明
国别省市：