一种用于金属双极板的智能焊接方法及系统技术方案

本发明专利技术提出一种用于金属双极板的智能焊接方法及系统，包括获取燃料电池堆的电堆整体设计数据和各个部件的部件设计数据，生成双极板标准三维模型和标准焊接模型；获取待焊接双极板的第一三维图像数据，并根此建立待焊接双极板的第一三维模型；将第一三维模型和双极板标准三维模型进行比较，识别出第一修整区；对第一修整区进行修整后，获取第二三维图像数据，根据第二三维图像数据建立第二三维模型；根据第二三维模型和标准焊接模型得到第一焊接模型；根据第一焊接模型对待焊接双极板进行焊接。本发明专利技术方案可以事先对待焊接双极板进行修整，还可以智能地根据待焊接双极板的实际三维数据生成匹配的焊接模型以实现准确且高质量的焊接效果。量的焊接效果。量的焊接效果。

【技术实现步骤摘要】
一种用于金属双极板的智能焊接方法及系统


[0001]本专利技术涉及燃料电池
，具体涉及一种用于金属双极板的智能焊接方法及系统。

技术介绍

[0002]电堆是燃料电池中的发电模块，主要由膜电极和双极板两部分组成。作为电堆的核心组件，双极板在燃料电池中起到分配流体（如氢气、空气和冷却液）、传输电流、传导热、和支撑等作用，对电堆的性能和寿命有着非常重要的影响。目前，双极板的制造材料有石墨、复合材料和金属，与用前两种材料制造的双极板相比，金属双极板具有厚度薄、机械强度高、抗冲击能力强、易于批量制造、成本低等优点，被认为是制造质子交换膜燃料电池双极板的最佳材料。通常来说，金属双极板制造过程是：先将厚度为0.1mm左右的超薄金属板冲压成阴、阳单极板，然后由两块单极板通过连接工艺对应连接而成双极板。连接工艺的控制和实施对双极板品质（如翘曲度、形变、厚度的均一性、气密性、是否过焊或欠焊等）的影响很大，控制不当会导致双极板严重变形、漏气等。因此，研究和提升金属双极板的连接技术和工艺对提高燃料电池的性能和寿命、提高成品率、降低成本具有重要意义。

技术实现思路

[0003]本专利技术正是基于上述问题，提出了一种用于金属双极板的智能焊接方法及系统，通过本专利技术方案，不仅可以事先对待焊接双极板进行修整，还可以智能地根据待焊接双极板的实际三维数据生成匹配的焊接模型以实现准确且高质量的焊接效果。
[0004]有鉴于此，本专利技术的一方面提出了一种用于金属双极板的智能焊接方法，包括：获取使用金属双极板的燃料电池堆的电堆整体设计数据和所述燃料电池堆的各个部件的部件设计数据；根据所述电堆整体设计数据和所述部件设计数据，生成双极板标准三维模型和标准焊接模型；获取待焊接双极板的第一三维图像数据，并根据所述第一三维图像数据建立所述待焊接双极板的第一三维模型；将所述第一三维模型和所述双极板标准三维模型进行比较，识别出所述待焊接双极板上的第一修整区；对所述第一修整区进行修整后，获取对应的第二三维图像数据，并根据所述第二三维图像数据建立所述待焊接双极板的第二三维模型；根据所述第二三维模型和所述标准焊接模型，得到第一焊接模型；根据所述第一焊接模型对所述待焊接双极板进行焊接。
[0005]可选地，所述智能焊接方法还包括：在对所述待焊接双极板进行焊接的过程中，利用第一监测终端对焊缝预热、熔池形态、填充情况实时监测得到第一监测数据；
根据所述第一监测数据得到第一焊接监测结果；将所述第一焊接监测结果反馈到控制终端；所述控制终端根据所述第一焊接监测结果调节焊接参数以修改所述第一焊接模型；对焊接后的双极板进行检测、评估以判断是否满足预设的双极板质量标准。
[0006]可选地，所述根据所述电堆整体设计数据和所述部件设计数据，生成双极板标准三维模型和标准焊接模型的步骤，包括：从所述电堆整体设计数据和所述部件设计数据中提取所述燃料电池堆的整体设计图纸、各部件设计图纸，确定所述金属双极板的第一位置和第一尺寸参数；从所述电堆整体设计数据和所述部件设计数据中提取所述金属双极板的功能和材料要求，确定其内部结构和主要组成部分；对所述燃料电池堆的各个部件建立部件三维模型；从所述部件三维模型中提取出所述金属双极板的三维模型，并根据其他部件的三维模型确定所述金属双极板的接口和定位方式，根据所述金属双极板的接口和定位方式对所述金属双极板的三维模型进行修改得到所述双极板标准三维模型。
[0007]可选地，所述根据所述电堆整体设计数据和所述部件设计数据，生成双极板标准三维模型和标准焊接模型的步骤，包括：根据所述金属双极板的所述材料要求，确定焊接工艺；分析所述双极板标准三维模型，确定第一焊接位置；根据所述第一焊接位置、所述第一位置、所述第一尺寸参数、所述内部结构和所述主要组成部分确定所述金属双极板的第一焊接关键区域；根据所述第一焊接关键区域确定焊接轨迹，确保所述第一焊接关键区域获得充分的焊接；根据所述焊接工艺选择对应的焊接参数，模拟焊接过程，评估焊缝质量得到质量评估结果；根据所述质量评估结果优化所述焊接参数和所述焊接轨迹，重复仿真验证和对仿真焊接后的双极板进行结构强度分析，直到获得符合第一预设焊接质量的焊接效果且确保仿真焊接后的双极板能够承受后续的操作和使用，在这过程中记录所有焊接操作数据、焊接效果数据、焊接效果评价数据；根据所述焊接操作数据、所述焊接效果数据、所述焊接效果评价数据生成所述标准焊接模型。
[0008]可选地，所述将所述第一三维模型和所述双极板标准三维模型进行比较，识别出所述待焊接双极板上的第一修整区的步骤，包括：根据所述第一三维模型和所述双极板标准三维模型，在所述第一三维模型上确定所述待焊接双极板的关键功能部件作为第一检测区；根据所述第一三维模型和所述双极板标准三维模型确定所述待焊接双极板的设计结构，通过结构分析，在所述第一三维模型上确定所述待焊接双极板内部应力分布的集中区域作为第二检测区；根据所述待焊接双极板的同类型双极板的历史质量数据，在所述第一三维模型上
确定出现质量问题的频率高于第一预设频率的问题部位作为第三检测区；建立所述待焊接双极板的工作分析模型，模拟其在标准工作环境下的应变、变形情况，在所述第一三维模型上确定敏感区域作为第四检测区；将所述第一三维模型和所述双极板标准三维模型进行比较，将所述第一三维模型上的所述第一检测区、所述第二检测区、所述第三检测区和所述第四检测区分别与所述双极板标准三维模型的对应区域进行一一比对，将差值分别超过第一预设差值、第二预设差值、第三预设差值和第四预设差值的区域进行整合作为所述第一修整区。
[0009]可选地，所述根据所述第二三维模型和所述标准焊接模型，得到第一焊接模型的步骤，包括：在所述第二三维模型上标注出需要进行焊接的第一位置；根据所述第一位置，在所述标准焊接模型中提取对应的第一焊接参数和第一焊接路径；在所述第二三维模型上根据所述第一焊接路径和所述第一焊接参数进行模拟焊接，生成初步的第一焊接效果，并判断所述第一焊接效果是否符合第二预设焊接质量；若所述第一焊接效果不符合第二预设焊接质量，对所述第一焊接参数和所述第一焊接路径进行调整得到第二焊接参数和第二焊接路径；在所述第二三维模型上根据所述第二焊接路径和所述第二焊接参数进行模拟焊接，生成第二焊接效果，并判断所述第二焊接效果是否符合所述第二预设焊接质量；若所述第二焊接效果不符合所述第二预设焊接质量，则在所述第二三维模型上反复进行模拟焊接，直到获得符合所述第二预设焊接质量的第一焊接方案；根据所述第一焊接方案对所述标准焊接模型进行修改得到所述第一焊接模型。
[0010]可选地，所述根据所述第一三维模型和所述双极板标准三维模型，在所述第一三维模型上确定所述待焊接双极板的关键功能部件为第一检测区的步骤，包括：从所述双极板标准三维模型中提取其中的关键功能部件的三维边界信息；将所述第一三维模型与所述双极板标准三维模型进行三维比对，通过预设的特征匹配算法确定所述第一三维模型中对应的关键部件区域；根据所述三维边界信息，在所述第一三维模型上，使用三维计算机图形学算法，自动本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于金属双极板的智能焊接方法，其特征在于，包括：获取使用金属双极板的燃料电池堆的电堆整体设计数据和所述燃料电池堆的各个部件的部件设计数据；根据所述电堆整体设计数据和所述部件设计数据，生成双极板标准三维模型和标准焊接模型；获取待焊接双极板的第一三维图像数据，并根据所述第一三维图像数据建立所述待焊接双极板的第一三维模型；将所述第一三维模型和所述双极板标准三维模型进行比较，识别出所述待焊接双极板上的第一修整区；对所述第一修整区进行修整后，获取对应的第二三维图像数据，并根据所述第二三维图像数据建立所述待焊接双极板的第二三维模型；根据所述第二三维模型和所述标准焊接模型，得到第一焊接模型；根据所述第一焊接模型对所述待焊接双极板进行焊接。2.根据权利要求1所述的用于金属双极板的智能焊接方法，其特征在于，所述智能焊接方法还包括：在对所述待焊接双极板进行焊接的过程中，利用第一监测终端对焊缝预热、熔池形态、填充情况实时监测得到第一监测数据；根据所述第一监测数据得到第一焊接监测结果；将所述第一焊接监测结果反馈到控制终端；所述控制终端根据所述第一焊接监测结果调节焊接参数以修改所述第一焊接模型；对焊接后的双极板进行检测、评估以判断是否满足预设的双极板质量标准。3.根据权利要求2所述的用于金属双极板的智能焊接方法，其特征在于，所述根据所述电堆整体设计数据和所述部件设计数据，生成双极板标准三维模型和标准焊接模型的步骤，包括：从所述电堆整体设计数据和所述部件设计数据中提取所述燃料电池堆的整体设计图纸、各部件设计图纸，确定所述金属双极板的第一位置和第一尺寸参数；从所述电堆整体设计数据和所述部件设计数据中提取所述金属双极板的功能和材料要求，确定其内部结构和主要组成部分；对所述燃料电池堆的各个部件建立部件三维模型；从所述部件三维模型中提取出所述金属双极板的三维模型，并根据其他部件的三维模型确定所述金属双极板的接口和定位方式，根据所述金属双极板的接口和定位方式对所述金属双极板的三维模型进行修改得到所述双极板标准三维模型。4.根据权利要求3所述的用于金属双极板的智能焊接方法，其特征在于，所述根据所述电堆整体设计数据和所述部件设计数据，生成双极板标准三维模型和标准焊接模型的步骤，包括：根据所述金属双极板的所述材料要求，确定焊接工艺；分析所述双极板标准三维模型，确定第一焊接位置；根据所述第一焊接位置、所述第一位置、所述第一尺寸参数、所述内部结构和所述主要组成部分确定所述金属双极板的第一焊接关键区域；
根据所述第一焊接关键区域确定焊接轨迹，确保所述第一焊接关键区域获得充分的焊接；根据所述焊接工艺选择对应的焊接参数，模拟焊接过程，评估焊缝质量得到质量评估结果；根据所述质量评估结果优化所述焊接参数和所述焊接轨迹，重复仿真验证和对仿真焊接后的双极板进行结构强度分析，直到获得符合第一预设焊接质量的焊接效果且确保仿真焊接后的双极板能够承受后续的操作和使用，在这过程中记录所有焊接操作数据、焊接效果数据、焊接效果评价数据；根据所述焊接操作数据、所述焊接效果数据、所述焊接效果评价数据生成所述标准焊接模型。5.根据权利要求1
‑
4任一所述的用于金属双极板的智能焊接方法，其特征在于，所述将所述第一三维模型和所述双极板标准三维模型进行比较，识别出所述待焊接双极板上的第一修整区的步骤，包括：根据所述第一三维模型和所述双极板标准三维模型，在所述第一三维模型上确定所述待焊接双极板的关键功能部件作为第一检测区；根据所述第一三维模型和所述双极板标准三维模型确定所述待焊接双极板的设计结构，通过结构分析，在所述第一三维模型上确定所述待焊接双极板内部应力分布的集中区域作为第二检测区；根据所述待焊接双极板的同类型双极板的历史质量数据，在所述第一三维模型上确定出现质量问题的频率高于第一预设频率的问题部位作为第三检测区；建立所述待焊接双极板的工作分析模型，模拟其在标准工作环境下的应变、变形情况，在所述第一三维模型上确定敏感区域作为第四检测区；将所述第一三维模型和所述双极板标准三维模型进行比较，将所述第一三维模型上的所述第一检测区、所述第二检测区、所述第三检测区和所述第四检测区分别与所述双极板标准三维模型的对应区域进行一一比对，将差值分别超过第一预设差值、第二预设差值、第三预设差值和第四预设差值的区域进行整合作为所述第一修整区。6.根据权利要求5...

【专利技术属性】
技术研发人员：齐志刚，
申请(专利权)人：新研氢能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：