基于阵列激光及超声波传感器的熔池形貌获取装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于阵列激光及超声波传感器的熔池形貌获取装置及方法，其通过在焊枪的左右两侧对称设置阵列激光传感器发射组和阵列激光传感器接收组，来提取熔池的高度特征参数，通过在焊枪上环绕设置阵列超声波传感器模块组，来提取熔池的宽度特征参数。然后，根据熔池的高度特征参数和宽度特征参数以及熔池形貌模型进行曲面重建，即可得到熔池形貌。整个熔池形貌获取过程采用激光测量和超声波测量相结合的方式，相比于现有高速摄影仪成像方式，不存在测量视角的局限性，可以反映出熔池的整体形貌，并且，激光信号和超声波信号抗干扰性强，不会受到焊接弧光的干扰，可以精准地获取熔池形貌特征。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及焊接加工，特别地，涉及一种基于阵列激光及超声波传感器的熔池形貌获取装置及方法。

技术介绍

1、熔池是指因焊弧热而熔化成池状的母材部分，熔池的形貌对于焊接质量起着至关重要的作用。目前对熔池形貌的研究与分析中，通常采用高速摄影仪成像来获取熔池形貌，具体地，在焊接过程中利用高速摄影仪对熔池进行二维成像，从而研究熔池形貌特征，再利用熔池特征参数分析焊接质量，进而达到改善焊接质量的效果。但是，由于高速摄影仪成像的拍摄角度狭小，视角存在局限性，无法反映熔池整体形貌。并且，高速摄影仪成像容易被焊接弧光干扰，从而影响数据的准确性，很难准确地获取熔池形貌特征。另外，高速摄影仪存在数据反馈的滞后性，无法实时地分析熔池形貌的动态特征，从而无法实时改善焊缝质量。

技术实现思路

1、本专利技术提供了一种基于阵列激光及超声波传感器的熔池形貌获取装置及方法，以解决现有采用高速摄影仪成像获取熔池形貌的方式存在的无法反映熔池整体形貌、难以准确获取熔池形貌特征的技术问题。

2、根据本专利技术的一个方面，提供一种基于阵列本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于阵列激光及超声波传感器的熔池形貌获取装置，其特征在于，包括阵列激光传感器发射组、阵列激光传感器接收组、阵列超声波传感器模块组和处理器，所述阵列激光传感器发射组和阵列激光传感器接收组在焊枪的左右两侧对称设置，用于测量熔池的高度特征参数，所述阵列超声波传感器模块组在焊枪上环绕设置，用于测量熔池的宽度特征参数，且所述阵列激光传感器发射组、阵列激光传感器接收组和阵列超声波传感器模块组均随焊枪同步移动，所述处理器与阵列激光传感器发射组、阵列激光传感器接收组、阵列超声波传感器模块组电性连接，用于基于熔池的高度特征参数和宽度特征参数以及熔池形貌模型进行曲面重建，得到熔池形貌。

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【技术特征摘要】

1.一种基于阵列激光及超声波传感器的熔池形貌获取装置，其特征在于，包括阵列激光传感器发射组、阵列激光传感器接收组、阵列超声波传感器模块组和处理器，所述阵列激光传感器发射组和阵列激光传感器接收组在焊枪的左右两侧对称设置，用于测量熔池的高度特征参数，所述阵列超声波传感器模块组在焊枪上环绕设置，用于测量熔池的宽度特征参数，且所述阵列激光传感器发射组、阵列激光传感器接收组和阵列超声波传感器模块组均随焊枪同步移动，所述处理器与阵列激光传感器发射组、阵列激光传感器接收组、阵列超声波传感器模块组电性连接，用于基于熔池的高度特征参数和宽度特征参数以及熔池形貌模型进行曲面重建，得到熔池形貌。

2.如权利要求1所述的基于阵列激光及超声波传感器的熔池形貌获取装置，其特征在于，所述阵列激光传感器发射组和阵列激光传感器接收组通过装载装置安装在焊枪上，且激光发射传感器与激光接收传感器一一对应，通过采集第一个获取激光信号的激光接收传感器的高度坐标，将其作为熔池的高度特征参数。

3.如权利要求1所述的基于阵列激光及超声波传感器的熔池形貌获取装置，其特征在于，所述熔池形貌模型的表达式为：

4.如权利要求3所述的基于阵列激光及超声波传感器的熔池形貌获取装置，其特征在于，以熔池宽度的中点处为原点建立xyz坐标系，其中，x方向为熔池宽度方向、y方向为焊枪行走方向、z方向为垂直于熔池的方向，在进行曲面重建时，先基于t1时刻测量的熔池高度特征h1和熔池宽度特征d1得到熔池形貌模型上三个坐标点的坐标值为(d1/2,0,0)、(-d1/2,0,0)、(0,0,h1/2)，再将三个坐标点的坐标值、t1时刻、t1时刻的焊枪行走速度v1代入熔池形貌模型...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗华，徐山，黄武源，李鹏，黄思龙，黄顺其，
申请(专利权)人：中国铁建重工集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：