[发明专利]基于双侧基准的双光束激光焊接控制方法

说明书

本发明提供了一种基于双侧基准的双光束激光焊接控制方法，包括：接收对待焊接工件的三维模型中的要利用第一激光束和第二激光束进行成对焊接的第一焊缝链和第二焊缝链的选择，其中第一激光束用于焊接第一焊缝链，第二激光束用于焊接第二焊缝链；针对所述第一焊缝链和所述第二焊缝链上的每对焊接点，其中每对焊接点包括所述第一焊缝链上的第一焊接点和所述第二焊缝链上与第一焊接点相对应的第二焊接点：获取第一焊接点的第一焊接数据和第二焊接点的第二焊接数据；以及根据第一焊接数据和第二焊接数据计算用于控制发射第一激光束和第二激光束的激光焊接装置的位置和姿态；以及根据针对每对焊接点所确定的激光焊接装置的位置和姿态，控制所述激光焊接装置利用第一激光束和第二激光束对第一焊缝链和第二焊缝链进行成对焊接。

技术领域

本发明总体上涉及数控加工技术领域，更具体地涉及一种基于双侧基准的双光束激光焊接控制方法及实现这种方法的相应装置，可以应用于例如航空结构件的焊接。

背景技术

激光焊接是以高能量密度激光束作为热源的焊接技术，具有施焊速度快、效率高的特点。由于激光束可聚焦在极小区域内，所以热影响区域、金相变化范围、热传导变形也都较小。同时，该技术还具有焊接材料范围广、无需考虑电极污染或受损、无需真空环境、不受磁场影响等诸多优点，因而在船舶、汽车、化工、电子等工业界得到了广泛应用。目前传统的“单面焊双面成形”工艺容易破坏焊件及焊缝的完整性，而利用双光束并行焊接长桁结构则能有效避免这一缺陷。特别是在航空领域，在航空结构件的焊接上具有极大优势。

理论上认为待焊工件与其三维几何模型完全一致，然而实际工件由于制造或装夹等原因会出现一定的偏差，从而导致两侧焊缝特征与理论模型可能不一致。若仅采用六轴联动的机床控制双光束焊接会使得两侧焊接点位置不可兼顾。因而必须引入焊缝跟踪系统在局部进行自适应运动，修正实际焊点位置。焊缝跟踪系统在当前焊接位置对焊缝和激光光斑之间的偏差进行识别，然后根据偏差对激光头进行微调，使激光光斑能够准确位移焊缝上。该系统是目前解决激光焊接领域中理论数模与实际工件之间偏差的通用且有效的手段。

在航空结构件的单光束焊接领域，一般是把激光束的焦点(激光束上距离激光头指定距离的点，该点处的激光能量最适合于焊接)作为刀位点(也称为焊接点)，激光束发射的反方向作为刀轴矢量方向。基于这种方法构建的面向双光束激光焊接的单侧基准轨迹规划策略在于：首先构建一系列导动面(两束激光在焊接时所处平面)作为激光束工作平面，然后以一侧激光束为基准(即把一侧激光束焦点当做刀位点，该侧激光束方向作为刀轴矢量方向，仅保证单侧完全对准，另一侧激光束进行跟随运动)进行规划。这种方法对于等距平行焊缝的情况能够适用，但是对于其他非等距焊缝的情况则无法适用。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种基于双侧基准的双光束激光焊接机制，该机制同时考虑双侧焊缝的几何信息，并根据参考几何(两条焊缝所在的平面或曲面)和激光束参数生成双光束激光焊接路径。

根据本发明的第一方面，提供了一种基于双侧基准的双光束激光焊接控制方法。该方法包括：接收对待焊接工件的三维模型中的要利用第一激光束和第二激光束进行成对焊接的第一焊缝链和第二焊缝链的选择，其中第一激光束用于焊接第一焊缝链，第二激光束用于焊接第二焊缝链；针对所述第一焊缝链和所述第二焊缝链上的每对焊接点，其中每对焊接点包括所述第一焊缝链上的第一焊接点和所述第二焊缝链上与第一焊接点相对应的第二焊接点：获取第一焊接点的第一焊接数据和第二焊接点的第二焊接数据；以及根据第一焊接数据和第二焊接数据计算用于控制发射第一激光束和第二激光束的激光焊接装置的位置和姿态；以及根据针对每对焊接点所确定的激光焊接装置的位置和姿态，控制所述激光焊接装置利用第一激光束和第二激光束对第一焊缝链和第二焊缝链进行成对焊接。

在一个实施例中，该方法还包括：接收对第一焊缝链和第二焊缝链所在的同一参考几何面的选择。