一种激光-电弧复合焊接光丝间距定位系统及其定位方法技术方案

本发明专利技术涉及的一种激光

【技术实现步骤摘要】
一种激光
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电弧复合焊接光丝间距定位系统及其定位方法


[0001]本专利技术涉及激光
‑
电弧复合焊
，尤其涉及一种激光
‑
电弧复合焊接光丝间距定位系统及其定位方法。

技术介绍

[0002]兼顾激光焊的高熔透、电弧焊接的高熔宽等优点的激光
‑
电弧复合焊接方法在工业界得到了应用。激光
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电弧复合焊接将激光和电弧两种不同的热源复合，共同作用于工件的同一位置，将激光束和电弧同时叠加在一个共同的相互作用区，有效地利用了激光和电弧热源的优点，是一种新型高效的焊接方法，也是当前国内外焊接技术的研究方向之一。与传统焊接工艺相比，激光
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电弧复合焊接的主要优势在于其高焊接速度、高熔深、良好的桥接性能、装配精度低以及工艺稳定性，因此被广泛应用到各种工程领域中，能够在管道建设、船舶建设、汽车轨道、航空航天等领域发挥其特有的优势。
[0003]光丝间距是指激光光斑中心到焊丝垂直于板材的点的直线距离。光丝间距的大小决定了激光与电弧是否共同形成熔池，对于两种热源的耦合效果也有一定的影响，是激光
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电弧复合焊接中关键的工艺参数之一，对于两种热源的配合效果起着至关重要的作用。
[0004]如今，各式各样的传感器已经广泛应用在机器人焊接系统中，例如红外传感器、光敏传感器等，光丝间距传感器系统主要包含传感器、控制器、伺服系统和执行机构。光丝间距在焊接过程中的稳定性对于机器人自动化焊接提出了更高的要求，由于光丝间距的精度要求较高，轻微的差异会影响激光与电弧的耦合效果，并且人工校准相对困难，同时人工测量光丝间距的误差性、工件个体的差异性都会导致光丝间距在焊接过程中误差的出现，从而影响激光与电弧的能量耦合，进而影响焊接工艺的稳定性和焊接接头的质量，因此需要一种可实现光丝间距定位并调整的系统，这对于焊接质量的控制具有重要的意义。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服上述不足，提供一种激光
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电弧复合焊接光丝间距定位系统及其定位方法，利用光丝间距传感器实现激光
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电弧复合焊接过程中激光与电弧相对位置的相互调节，有效地控制激光与电弧之间的距离，使得光丝间距始终保持恒定，从而保证热源耦合，提高焊接工艺的稳定性。
[0006]本专利技术的目的是这样实现的：一种激光
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电弧复合焊接光丝间距定位系统，它包括焊接机器人、激光器、机器人示教器、机器人控制柜、电弧焊枪、光丝间距传感器、送丝机和电弧焊机，所述焊接机器人和机器人示教器分别与机器人控制柜相连，电弧焊枪、送丝机分别与电弧焊机相连；所述焊接机器人上设有激光器，所述电弧焊枪上设置有一个光丝间距传感器，光丝间距传感器的光斑位置与焊丝尖端互相重合；光丝间距传感器捕捉导引激光光斑的位置，将生成的数据传输到机器人控制柜，从而得出当前光丝间距的大小。
[0007]进一步地，所述电弧焊枪上通过工装夹具设置光丝间距传感器。
[0008]一种激光
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电弧复合焊接光丝间距定位系统的定位方法，包括以下内容：S1、启动焊接机器人，在机器人示教器控制面板上编辑激光
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电弧复合焊接程序，分别设定焊接起始点与焊接终止点位置；S2、将激光器移动到焊接起始点位置，通过示教器，打开激光器导引激光；S3、触发送丝机按钮向外输送焊丝，使得电弧焊丝尖端与焊接母材轻微接触；S4、光丝间距传感器所发射的光斑应该与焊丝尖端处互相重合，并在焊接过程中始终保持固定；S5、光丝间距传感器扫描在示教器控制面板上所设定的焊接起始点处的导引激光点，检测出导引激光点与光丝间距传感器光斑之间的相对距离；S6、利用机器人控制柜中的I/O板对光丝间距传感器输出信号进行检测，得到整个焊接过程中导引激光与光丝间距传感器光斑之间的距离分布，确保光丝间距在焊接过程中始终不变，查看并确定光丝间距初始值；S7、机器人控制柜根据扫描到的光丝间距的大小，调节丝杠旋钮进行光丝间距的实时改变；S8、示教器反馈得到实际焊接过程中所需的光丝间距大小，焊接机器人以及激光器按照修正后的光丝间距从起始点焊接至终止点。
[0009]进一步地，步骤S1之前还有以下准备工作S01、将光丝间距传感器通过工装夹具安装在电弧焊枪侧面，使得光丝间距传感器光斑与焊丝尖端位置重合，同时保证其与导引激光光斑的连线在一条水平直线上，且与焊缝相互平行。
[0010]进一步地，步骤S1之前还有以下准备工作S02、调整激光器与焊接母材呈直角关系，通过机器人自带的TCP标定程序分别获得光丝间距传感器、激光器和电弧焊枪的TCP，获得传感器与机器人激光器坐标系之间的转换关系。
[0011]进一步地，步骤S1之前还有以下准备工作S03、将焊接母材加工并清洁，通过夹具固定在焊接平台上。
[0012]进一步地，上述步骤S5具体包括如下步骤：S50、将光丝间距传感器通过工装夹具安装在电弧焊枪上，通过调节使得光丝间距传感器光斑位置与焊丝尖端处互相重合，保证光丝间距传感器光斑位置与激光器导引激光位置连线在一条水平直线上；S51、用水平仪测量激光器的角度，使激光器与焊接母材位置相互垂直；S52、通过机器人自带的TCP标定程序分别获得光丝间距传感器和激光器的TCP，从而获得光丝间距传感器与激光器坐标系之间的转换关系；S53、打开示教器焊接程序面板，将焊接起始点与终止点定位；S54、通过示教器编辑焊接程序，并检查是否存在错误；S55、启动电源，运行机器人焊接程序，使得激光与电弧同时从起始点向终止点扫描；S56、通过示教器面板查看机器人控制柜所反馈的信息。
[0013]进一步地，上述步骤S6具体包括如下步骤：S60、机器人控制柜得到原始路径与焊接母材表面在整条焊缝上的分布；S61、将该条焊缝上已经设定好的分段上的点位的坐标值与目标所需的焊接位置
作比较，得到偏差值以及实际焊接的位置，转化为机器人坐标，生成实际焊接的路径；S63、将设定好光丝间距的激光与电弧在实际焊接的路径上进行调试焊接。
[0014]进一步地，在步骤S7中，根据实际焊接的路径决定机器人的姿态和模式，调整机器人焊接过程中的姿态，使激光器在焊接过程中随着工件的变化始终保持与母材相互垂直的状态。
[0015]进一步地，实际焊接过程中的激光器TCP高度可调，通过调整光丝间距传感器给出的基准值，实现路径上点位的变化。
[0016]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术通过在电弧焊枪上安装一个光丝间距传感器，通过对焊接外部环境信息感知，转化为信息数据传输到机器人控制柜，辅助焊接机器人精确调控激光与电弧的相对位置，使导引激光与焊丝尖端始终位于一条直线，并且光丝间距始终保持恒定，从而保证热源耦合，提高焊接工艺的稳定性。
[0017]本专利技术可以改变焊接过程中激光器与焊枪的姿态，进而影响焊接工艺的稳定性和焊接接头的质量，用于在激光
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电弧复合焊接中激光与电弧之间距离的精确调整，可本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激光
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电弧复合焊接光丝间距定位系统，其特征在于：它包括焊接机器人、激光器、机器人示教器、机器人控制柜、电弧焊枪、光丝间距传感器、送丝机和电弧焊机，所述焊接机器人和机器人示教器分别与机器人控制柜相连，电弧焊枪、送丝机分别与电弧焊机相连；所述焊接机器人上设有激光器，所述电弧焊枪上设置有一个光丝间距传感器，光丝间距传感器的光斑位置与焊丝尖端互相重合；光丝间距传感器捕捉导引激光光斑的位置，将生成的数据传输到机器人控制柜，从而得出当前光丝间距的大小。2.根据权利要求1所述的一种激光
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电弧复合焊接光丝间距定位系统，其特征在于：所述电弧焊枪上通过工装夹具设置光丝间距传感器。3.一种权利要求1所述的一种激光
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电弧复合焊接光丝间距定位系统的定位方法，其特征在于，包括以下内容：S1、启动焊接机器人，在机器人示教器控制面板上编辑激光
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电弧复合焊接程序，分别设定焊接起始点与焊接终止点位置；S2、将激光器移动到焊接起始点位置，通过示教器，打开激光器导引激光；S3、触发送丝机按钮向外输送焊丝，使得电弧焊丝尖端与焊接母材轻微接触；S4、光丝间距传感器所发射的光斑应该与焊丝尖端处互相重合，并在焊接过程中始终保持固定；S5、光丝间距传感器扫描在示教器控制面板上所设定的焊接起始点处的导引激光点，检测出导引激光点与光丝间距传感器光斑之间的相对距离；S6、利用机器人控制柜中的I/O板对光丝间距传感器输出信号进行检测，得到整个焊接过程中导引激光与光丝间距传感器光斑之间的距离分布，确保光丝间距在焊接过程中始终不变，查看并确定光丝间距初始值；S7、机器人控制柜根据扫描到的光丝间距的大小，调节丝杠旋钮进行光丝间距的实时改变；S8、示教器反馈得到实际焊接过程中所需的光丝间距大小，焊接机器人以及激光器按照修正后的光丝间距从起始点焊接至终止点。4.根据权利要求3所述的一种激光
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电弧复合焊接光丝间距定位系统的定位方法，其特征在于：步骤S1之前还有以下准备工作S01、将光丝间距传感器通过工装夹具安装在电弧焊枪侧面，使得光丝间距传感器光斑与焊丝尖端位置重合，同时保证其与导引激光光斑的连线在一条水平直线上，且与焊缝相互平行。5.根据权利要求3所述的一种激光
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电弧复合焊接光丝间距定位系统的定位方法，其特征在于：步骤S1之前...

【专利技术属性】
技术研发人员：张培磊，刘庆永，邱金成，唐松，钱晓强，
申请(专利权)人：江苏新扬子造船有限公司，
类型：发明
国别省市：