一种基于视觉传感的高温合金叶片焊接修复装置及方法制造方法及图纸

本公开涉及一种基于视觉传感的高温合金叶片焊接修复装置及方法，其中，装置由脉冲弧焊电源、非熔化极焊枪、脉动送丝机、工业机器人、上位机控制器、PLC控制器、高速摄像机以及高温合金叶片组成，具体包括：脉冲弧焊电源分别与非熔化极焊枪和高温合叶金片电连接；非熔化极焊枪分别与工业机器人和高速摄像机连接，非熔化极焊枪钨极中心下方为高温合金叶片的表面中缺陷损伤去除凹坑的焊接熔池区域；上位机控制器分别与PLC控制器和高速摄像机电连接；PLC控制器分别与脉冲弧焊电源和脉冲送丝机电相连；高速摄像机用于对熔池图像进行传感。感。感。

【技术实现步骤摘要】
一种基于视觉传感的高温合金叶片焊接修复装置及方法


[0001]本文件涉及焊接修复领域，尤其涉及一种基于视觉传感的高温合金叶片焊接修复装置及方法。

技术介绍

[0002]采用铸造成型的航空发动机高温合金叶片在制造过程中不可避免地产生缩孔、裂纹及夹杂等缺陷，生产合格率较低，且合格的叶片长期受到高温气流的冲刷和腐蚀，易产生裂纹、腐蚀坑等损伤，因此需要对具有缺陷、损伤的高温合金叶片进行修复再制造。
[0003]电弧焊技术是高温合金叶片修复再制造普遍使用的方法之一，由于合金内部存在大量的脆硬强化相且高温合金导热率低，焊接过程易出现过热、热影响区宽现象，导致焊接修复过程裂纹敏感度大，目前电弧焊修复工艺的优化方法存在以下缺陷：不能实现闭环控制、焊接修复工艺的参数需进行多次试验获得、对操作人员的经验高度依赖、以及焊接修复质量难以保证等。
[0004]综合上面该
发展状况分析，现有的技术方案中缺少能够实现闭环控制，自动化实现高温合金叶片焊接修复的装置及方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种基于视觉传感的高温合金叶片焊接修复装置，旨在解决现有技术中的上述问题。
[0006]根据本公开实施例的第一方面，提供一种基于视觉传感的高温合金叶片焊接修复装置，由脉冲弧焊电源、非熔化极焊枪、脉动送丝机、工业机器人、上位机控制器、PLC控制器、高速摄像机以及高温合金叶片组成，包括：
[0007]脉冲弧焊电源分别与非熔化极焊枪和高温合叶金片电连接，用于引燃电弧时形成导电回路；非熔化极焊枪分别与工业机器人和高速摄像机连接，用于执行运动和固定高速摄像机的位置，非熔化极焊枪钨极中心下方为高温合金叶片表面中缺陷损伤去除凹坑的焊接熔池区域；上位机控制器分别与PLC控制器和高速摄像机电连接，用于给PLC控制器传输脉冲峰值持续时间信号T
p
和脉动送丝持续时间信号T
Fp
，或给PLC控制器传输脉冲基值持续时间信号T
b
和脉动送丝停止时间信号T
Fb
，以及提取和传输高速摄像机拍摄的熔池图像信息；PLC控制器分别与脉冲弧焊电源和脉冲送丝机电相连，用于给脉冲弧焊电源传输脉冲峰值持续时间信号T
p
或脉冲基值持续时间信号T
b
，以及给脉冲送丝机传输脉动送丝持续时间信号T
Fp
或脉动送丝停止时间信号T
Fb
；高速摄像机用于对熔池图像进行传感。
[0008]根据本公开实施例的第二方面，提供一种基于视觉传感的高温合金叶片焊接修复方法，包括：
[0009]设定焊接修复相关参数；
[0010]引燃电弧，按预先设定好的焊接修复相关参数启动焊接修复；
[0011]依次循环比较运动距离L
M
与凹坑长度D
L
、熔池宽度D
W
和凹坑宽度D
Max
以及熔池宽度
D
W
与最小焊缝宽度D
Min
，根据比较结果给脉冲弧焊电源和脉冲送丝机发送对应信号。
[0012]本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：降低了高温合金叶片焊接修复过程中的热输入，提高了焊接修复过程的稳定性和适用性，实现低热输入，能够实现高效高质量的自动化焊接修复。
[0013]应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
[0014]为了更清楚地说明本说明书一个或多个实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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说明书中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0015]图1是本专利技术实施例的基于视觉传感的高温合金叶片焊接修复装置的示意图；
[0016]图2是本专利技术实施例的高温合金叶片缺陷、损伤机械去除凹坑的示意图；
[0017]图3是本专利技术实施例的焊接修复过程的示意图；
[0018]图4是本专利技术实施例的焊接修复时序的示意图；
[0019]图5是本专利技术实施例的基于视觉传感的高温合金叶片焊接修复方法的流程图。
具体实施方式
[0020]为了使本
的人员更好地理解本说明书一个或多个实施例中的技术方案，下面将结合本说明书一个或多个实施例中的附图，对本说明书一个或多个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说明书的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本说明书一个或多个实施例，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他实施例，都应当属于本文件的保护范围。
[0021]装置实施例
[0022]根据本专利技术实施例，提供了一种基于视觉传感的高温合金叶片焊接修复装置，图1是本专利技术实施例的基于视觉传感的高温合金叶片焊接修复装置的示意图，如图1所示，根据本专利技术实施例的基于视觉传感的高温合金叶片焊接修复装置具体包括：
[0023]由脉冲弧焊电源1、非熔化极焊枪2、脉动送丝机3、工业机器人4、上位机控制器5、PLC控制器6、高速摄像机7以及高温合金叶片8组成，其中：
[0024]脉冲弧焊电源1分别与非熔化极焊枪2和高温合叶金片8电连接，用于引燃电弧时形成导电回路；非熔化极焊枪2分别与工业机器人4和高速摄像机7连接，用于执行运动和固定高速摄像机7的位置，非熔化极焊枪2钨极中心下方为高温合金叶片8表面中缺陷损伤去除凹坑9的焊接熔池区域10；上位机控制器5分别与PLC控制器6和高速摄像机7电连接，用于给PLC控制器6传输脉冲峰值持续时间T
p
信号和脉动送丝持续时间T
Fp
信号，或给PLC控制器6传输脉冲基值持续时间T
b
信号和脉动送丝停止时间T
Fb
信号，以及提取和传输高速摄像机7拍摄的熔池图像信息；PLC控制器6分别与脉冲弧焊电源1和脉冲送丝机3电相连，用于给脉冲弧焊电源1传输脉冲峰值持续时间信号T
p
或脉冲基值持续时间T
b
信号，以及给脉冲送丝机3传输脉动送丝持续时间T
Fp
信号或脉动送丝停止时间T
Fb
信号；高速摄像机7用于对熔池图
像进行传感。
[0025]脉冲弧焊电源1具体用于：设定脉冲电流参数，包括脉冲峰值电流I
P
、脉冲基值电流I
b
；脉动送丝机3具体用于：设定脉动送丝速度F
p
；工业机器人4具体用于：设定运行速度V。
[0026]其中，脉冲弧焊电源1设定的脉冲峰值电流I
P
范围为2～30A，设定的脉冲基值电流I
b
范围为2～20A，其中，I
b
<I
P
；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于视觉传感的高温合金叶片焊接修复装置，其特征在于，由脉冲弧焊电源、非熔化极焊枪、脉动送丝机、工业机器人、上位机控制器、PLC控制器、高速摄像机以及高温合金叶片组成，其中：所述脉冲弧焊电源分别与所述非熔化极焊枪和高温合叶金片电连接，用于引燃电弧时形成导电回路；所述非熔化极焊枪分别与所述工业机器人和所述高速摄像机连接，用于执行运动和固定所述高速摄像机的位置，非熔化极焊枪钨极中心下方为所述高温合金叶片的表面中缺陷损伤去除凹坑的焊接熔池区域；所述上位机控制器分别与所述PLC控制器和所述高速摄像机电连接，用于给所述PLC控制器传输脉冲峰值持续时间T
p
信号和脉动送丝持续时间T
Fp
信号，或给所述PLC控制器传输脉冲基值持续时间T
b
信号和脉动送丝停止时间信T
Fb
信号，以及提取和传输所述高速摄像机拍摄的熔池图像信息；所述PLC控制器分别与所述脉冲弧焊电源和所述脉冲送丝机电相连，用于给所述脉冲弧焊电源传输脉冲峰值持续时间信号T
p
或脉冲基值持续时间T
b
信号，以及给所述脉冲送丝机传输脉动送丝持续时间T
Fp
信号或脉动送丝停止时间T
Fb
信号；所述高速摄像机用于对熔池图像进行传感。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述脉冲弧焊电源具体用于：设定脉冲电流参数，包括脉冲峰值电流I
P
、脉冲基值电流I
b
；所述脉动送丝机具体用于：设定脉动送丝速度F
p
；所述工业机器人具体用于：设定运行速度V。3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述脉冲弧焊电源设定的脉冲峰值电流I
P
范围为2～30A，设定的脉冲基值电流I
b
范围为2～20A，其中，I
b
<I
P
；所述脉动送丝机设定的脉动送丝速度F
p
范围为0.1～1m/min；所述工业机器人设定的运行速度V范围为10～150mm/min。4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述脉冲弧焊电源上有启动关闭按钮，用于控制电弧引燃或熄灭，电弧引燃焊接修复启动，电弧熄灭焊接修复停止。5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述上位机控制器和所述PLC控制器具体用于：比较运动机构计数得到的运动距离L
M
与预先测量好的凹坑长度D
L
，当运动距离L
M
小于凹坑长度D
L
，所述上位机控制器给所述PLC控制器传输脉冲峰值持续时间T
p
信号和脉动送丝持续时间T
Fp
信号，所述PLC控制器给脉冲弧焊电源传输脉冲峰值持续时间T
p
信号，给脉冲送丝机传输脉动送丝持续时间T
Fp
信号，否则熄灭电弧，焊接修复结束；比较所述上位机控制器提取的熔池宽度D
W
与预先测量好的凹坑宽度D
Max
，当熔池宽度D
W
大于等于凹坑宽度D
Max
，所述上位机控制器给所述PLC控制器传输脉冲基值持续时间T
b
信号和脉动送丝停止时间T
Fb
信号，所述PLC控制器给脉冲弧焊电源传输脉冲基值持续时间T
b
信号，给脉冲送丝机传输脉动送丝停止时间T
Fb
信号，否则重新回到比较运动距离L
M
与凹坑长度D
L
的步骤；比较熔池宽度D
W
和工艺试验得到的最小焊缝宽度D
Min
，当熔池宽度D
W
大于等于最小焊缝宽度D
Min
，回到比较提取熔池宽度D
W
和凹坑宽度D
Max
的步骤，否则回到比较比较运动距离L
M
与凹坑长度D
L
的步骤。6.一种基于视觉传感的高温合金叶片焊接修复方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾强，王义朋，郭福，全泽鑫，王乙舒，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：