[发明专利]一种薄壁细隙环纵缝的微束等离子焊接成形控制系统

权利要求书

1.一种薄壁细隙环纵缝的微束等离子焊接成形控制系统，其特征在于：包括微束等离子焊接系统(1)、精密焊接工作台(2)、单目同轴远心视觉传感系统(3)和MPAW成形实时控制单元(4)；

所述单目同轴远心视觉传感系统(3)包括LED同轴平行远心背光源(5)、复合滤光片组(6)、工业远心镜头(7)和高速CCD摄像机(8)；所述MPAW成形实时控制单元(4)包括熔池图像采集控制模块(10)、熔池图像处理与特征提取模块(11)、焊接过程参数同步采集模块(12)、MPAW焊缝成形预测模块(13)和MPAW焊缝成形控制模块(14)；

所述复合滤光片组(6)包括滤光片、减光片和保护镜片，该复合滤光片组(6)固定安装在与所述工业远心镜头(7)直径相同的套筒中，所述套筒的一端固接在所述工业远心镜头(7)上，所述套筒的另一端与所述LED同轴平行远心背光源(5)固定相连，所述工业远心镜头(7)固定设置在所述高速CCD摄像机(8)上，所述高速CCD摄像机(8)固定设置在所述微束等离子焊接系统(1)中的等离子焊枪(24)的后方，使所述LED同轴平行远心背光源(5)从焊件的上方、熔池的后方投射平行光至微束等离子焊接熔池区；所述熔池图像采集控制模块(10)通过控制线连接所述高速CCD摄像机(8)，所述高速CCD摄像机(8)的信号输出端通过信号线连接所述熔池图像处理与特征提取模块(11)，所述熔池图像处理与特征提取模块(11)通过数据线连接所述MPAW焊缝成形预测模块(13)；

所述焊接过程参数同步采集模块(12)包括霍尔传感器(15)、等离子气流量传感器(16)、保护气流量传感器(17)和多通道数据同步采集电路(18)；所述霍尔传感器(15)、所述等离子气流量传感器(16)和所述保护气流量传感器(17)分别通过信号线连接所述多通道数据采集电路(18)；所述霍尔传感器(15)安装于所述微束等离子焊接系统(1)的焊接主电流回路上，所述等离子气流量传感器(16)和所述保护气流量传感器(17)分别安装于所述微束等离子焊接系统(1)的等离子气气路和保护气气路上；所述精密焊接工作台(2)中的机床主轴及焊接位姿控制单元(31)通过信号线连接所述多通道数据采集电路(18)，所述多通道数据采集电路(18)通过数据线连接所述MPAW焊缝成形预测模块(13)；

所述MPAW焊缝成形控制模块(14)包括熔深熔宽控制器(19)、数模转换电路(20)、信号放大电路(21)和光耦隔离电路(22)；所述熔深熔宽控制器(19)通过信号线依次连接所述数模转换电路(20)、所述信号放大电路(21)和所述光耦隔离电路(22)，所述光耦隔离电路(22)通过信号线分别连接所述微束等离子焊接系统(1)中的焊机远程控制电路(25)、等离子气体供气单元(27)和所述精密焊接工作台(2)中的机床主轴及焊接位姿控制单元(31)；

所述MPAW焊缝成形预测模块(13)通过数据线连接所述MPAW焊缝成形控制模块(14)中的熔深熔宽控制器(19)。

2.根据权利要求1所述的一种薄壁细隙环纵缝的微束等离子焊接成形控制系统，其特征在于：所述单目同轴远心视觉传感系统(3)中的工业远心镜头(7)为光学放大倍数为2至10倍的工业远心镜头，工作距离为110.0±2mm或65.1±2mm。

3.根据权利要求1所述的一种薄壁细隙环纵缝的微束等离子焊接成形控制系统，其特征在于：所述单目同轴远心视觉传感系统(3)中的高速CCD摄像机(8)固定设置在摄像机支架(9)上。

4.根据权利要求1所述的一种薄壁细隙环纵缝的微束等离子焊接成形控制系统，其特征在于：所述单目同轴远心视觉传感系统(3)的主光轴穿过熔池中心，该远心视觉传感系统 1 的景深d满足d>l·cosθ，其中l为熔池长度，θ为主光轴与熔池平面之间的夹角，π9≤θ≤π6.]]>

5.根据权利要求1所述的一种薄壁细隙环纵缝的微束等离子焊接成形控制系统，其特征在于：所述精密焊接工作台(2)包括机床主轴及焊接位姿控制单元(31)、机床基座(32)、焊件装夹与旋转机构(33)、焊枪夹持机构(34)和精密运动模组(35)。

6.根据权利要求5所述的一种薄壁细隙环纵缝的微束等离子焊接成形控制系统，其特征在于：所述焊件装夹与旋转机构(33)设置有保护气接口，该保护气接口通过气路与所述微束等离子焊接系统(1)中的保护气体供气单元(28)连接。