[实用新型]一种机器人弧焊过程电弧光谱同步采集装置

说明书

本实用新型公开了一种机器人弧焊过程电弧光谱同步采集装置，采集装置包括机器人控制系统、氩弧焊系统和数据采集系统；本实用新型可以在全角度多方位的空间位置上采集电弧光谱信息，同时实现能够在数量上自由调整滤光片数和在滤波上自由搭配滤光片组合，达到焊丝头、滤光镜和光纤采集端口处于统一轴线上，避免自然光的干扰。焊枪上的固定件可拆卸更换，可适应不同的焊枪、陶瓷喷嘴的尺寸。在焊接过程中采集装置实时随焊枪移动，两者之间相对静止，同时空间位置不变，确保采集到的光谱信息原始准确，具有稳定性更强，采集的范围更大，时间更长，对于电弧焊接过程中焊接缺陷和成形缺陷的形成和演变，电弧焊接质量的在线检测有重要的实际意义。

技术领域

本实用新型属于焊接设备及工艺领域，具体涉及一种机器人弧焊过程电弧光谱同步采集装置。

背景技术

随着我国工业智能制造的快速发展，对基于传感信息的焊接过程质量检测提出了更高的要求。电弧发射光谱作为焊接过程中最丰富的信号源，具有信息丰富、非接触测量等优良特性。它不仅包含了焊材中的金属元素，还囊括了氮、氢、氧等气体成分，与电弧等离子体内部电子温度、粒子密度和成分等微观状态以及焊接质量等宏观状态联系密切，是反映电弧本质行为的重要信息，实时获取其数据信息对在线监测焊接质量有重大意义。然而，现有的机器人焊接系统不具备实时获取电弧光谱信息的条件。

实用新型内容

本实用新型的目的在于实时获取机器人电弧焊接过程中的电弧光谱信息，针对现有的光谱检测装置和检测方法的不足，提供一种机器人焊接过程中电弧弧光采集的机械固定和调整装置及采集方法。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种机器人弧焊过程电弧光谱同步采集装置，包括机器人控制系统、氩弧焊系统和数据采集系统；

所述机器人控制系统包括控制柜和机器人，控制柜与机器人相连并操控机器人；

所述氩弧焊系统包括焊机、焊枪、作业基板、送丝机、保护气罐和水箱，所述焊机分别与焊枪、送丝机、保护气罐和水箱相连，焊枪在作业基板上执行焊接操作；

所述数据采集系统包括滤光片固定装置、滤光片、光纤、光谱仪、计算机、控制箱和数据采集器，所述滤光片设置于滤光片固定装置内，所述滤光片固定装置固定安装于焊枪上使滤光片与焊枪相对位置固定，所述光纤一端与滤光片固定装置相连，另一端与光谱仪相连，所述计算机分别与光谱仪、控制箱及(机器人)控制柜相连，所述控制箱与焊机、数据采集器相连。

在上述技术方案中，所述滤光片固定装置包括水平滑杆、垂直滑杆、夹环、第一夹块、第二夹块、紧固螺栓、滤光筒、压光片和光纤固定嘴，所述水平滑杆一端与夹环固定连接，且沿垂直方向开槽(使垂直滑杆在槽内水平滑动，用于调节滤光片与枪头之间的距离)；所述垂直滑杆沿水平方向开槽(用于插入紧固螺栓，调节滤光片的高度)，且底部形成有用于安装滤光筒的环形结构；所述第一夹块和第二夹块分别安装在水平滑杆的两侧并通过紧固螺栓连接，用于水平滑杆、垂直滑杆相对位置的固定；滤光筒与光纤固定嘴对接后安装于所述垂直滑杆的环形结构内，滤光筒向外一侧安装有用于限位滤光片的压光片。

在上述技术方案中，所述保护气罐内装有纯氩气。

在上述技术方案中，所述的焊枪为自动TIG焊枪。

在上述技术方案中，所述夹环由相对称的两部分独立结构组成而成，二者夹持在焊枪的枪体上，并通过第一连接螺栓和第二连接螺栓连接固定。

在上述技术方案中，所述压光片边缘形成有凸块，滤光筒向外一侧形成有与凸块相匹配的凹槽。

在上述技术方案中，所述水平滑杆的长度为180-260mm，垂直滑杆的长度为120-180mm。

在上述技术方案中，所述滤光筒的厚度为1-2mm。