[发明专利]双面双弧立焊近红外视觉传感与熔透控制装置及方法

权利要求书

1.一种双面双弧立焊近红外视觉传感与熔透控制装置，其特征在于，包括近红外视觉内传感器（2）、近红外视觉外传感器（3）、屏蔽信号线（4）、图像采集卡（5）、计算机（6）、内焊缝PTIG机头（8）、内焊枪（9）、外焊缝PTIG机头（10）、外焊枪（11）、校平装置（14）、切边机（15）、三点弯曲成形机（16）；

切边机（15）位于校平装置（14）的前方，三点弯曲成形机（16）位于切边机（15）的前方，板带（17）经校平装置（14）校平后在切边机（15）中刨边，最终经三点弯曲成形机（16）加工成螺旋管（1）；

内焊枪（9）固定在内焊缝PTIG机头（8）上，外焊枪（11）固定在外焊缝PTIG机头（10）上，内焊枪（9）位于待焊接的螺旋管（1）的内侧，外焊枪位于待焊接的螺旋管（1）的外侧，内焊枪（9）、外焊枪（11）均对准待焊接的接缝正中，并且内焊枪（9）、外焊枪（11）同轴设置，二者的轴线与螺旋管（1）待焊接点的法线重合，内焊枪（9）上设置内焊枪钨电极（12），外焊枪（11）上设置外焊枪钨电极（13），内焊枪钨电极（12）和外焊枪钨电极（13）的轴线重合；内焊枪（9）上固连近红外视觉内传感器（2），近红外视觉内传感器（2）的轴线与内焊枪（9）的轴线呈35°～45°，外焊枪（11）上固连近红外视觉外传感器（3），近红外视觉外传感器（3）的轴线与外焊枪（11）的轴线呈35°～45°，近红外视觉内传感器（2）和近红外视觉外传感器（3）的轴线均穿过熔池（7）中心；近红外视觉内传感器（2）上设置内传感器镜头（2-1），近红外视觉内传感器（2）与内传感器镜头（2-1）轴线重合，近红外视觉外传感器（3）上设置外传感器镜头（3-1），近红外视觉外传感器（3）与外传感器镜头（3-1）的轴线重合，内传感器镜头（2-1）和外传感器镜头（3-1）均距熔池（7）表面3-6cm；

近红外视觉内传感器（2）、近红外视觉外传感器（3）均通过屏蔽信号线（4）与图像采集卡（5）相连，将检测到的信号传输给图像采集卡（5），该图像采集卡（5）同时与计算机（6）相连。

2.一种基于权利要求1所述双面双弧立焊近红外视觉传感与熔透控制装置的焊接质量控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、近红外视觉内传感器（2）与近红外视觉外传感器（3）实时双向连续传感熔池视觉图像，并将图像传输给图像采集卡（5）；

步骤2、图像采集卡（5）将熔池视觉图像传输给计算机，进行熔池视觉图像分区域轮廓曲线和特征参数提取，经加窗、中值滤波、边缘腐蚀细化处理后，获得熔池视觉图像外轮廓和熔池中心区域小孔的熔透轮廓图像；

步骤3、根据步骤2提取的熔池视觉图像外轮廓和熔池中心区域小孔的熔透轮廓图像，获得熔池外轮廓和熔池中心区域小孔的熔透轮廓特征的几何参数，具体包括熔池宽度B、熔池长度L、熔透小孔直径d、熔池面积S、后拖角β、熔透小孔圆度Δ_v和小孔面积的平均值s_v、最大直径d_m、与d_m同侧最大熔池宽度B_m、熔池长、最小直径d_i、与d_i同侧熔池宽度B_i；

步骤4、建立双面双弧焊穿判断模型和熔透判断模型；

步骤5、依据步骤4中的双面双弧熔透判断模型进行熔池情况判断：若焊穿，则提高弧压和送丝速度，焊枪回烧重新焊接并返回步骤1；若未焊穿，依据步骤4中的熔透模型判断是否焊透，若焊透，依据步骤6的模糊控制方法获得的焊接电流、焊枪摆动宽度的最佳值，调整双弧焊接电流、焊枪摆动宽度；若未焊透但至少一面出现熔透小孔，即d>0,且至少一面熔池面积大于临界值S_k，则依据步骤6的模糊控制方法获得的焊接电流度、焊接速度的最佳值，调整双弧焊接电流、焊接速度；若未出现熔透小孔，即d为0或熔池面积S小于临界值S_k，则减小焊接速度重新焊接并返回步骤1；

步骤6、采用模糊-神经网络控制方法实时计算双面双弧熔透焊接过程中的焊接电流、焊枪摆动宽度、焊接速度的最佳值，依据步骤5中的熔池判断情况相应的对双弧焊接电流、焊枪摆动宽度、焊接速度作实时调整并返回步骤1。