[发明专利]一种转速智能控制的摩擦搅拌焊接系统

说明书

本发明涉及一种转速智能控制的摩擦搅拌焊接系统。使用高光谱图像结合摩擦搅拌焊接技术，实现了对摩擦搅拌焊接的实时监控；高光谱图像的介入实现了对于图像采集干扰的降低，使得焊接的图像质量更加清晰，从而可以更加准确地实现AOI检测；并可以根据AOI检测的结果对转速和移动速度进行实时的调整；将高光谱图像的拼接、光谱分析、波段筛选、图像AOI分析都设置单独模块进行工作，并且分别进行相应的连接，保证了实时检测时的数据计算量不会过大，节省系统资源，保证检测效果。

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，尤其涉及一种转速智能控制的摩擦搅拌焊接系统。

背景技术

搅拌摩擦焊是指利用高速旋转的焊具与工件摩擦产生的热量使被焊材料局部熔化，当焊具沿着焊接界面向前移动时，被塑性化的材料在焊具的转动摩擦力作用下由焊具的前部流向后部，并在焊具的挤压下形成致密的固相焊缝。搅拌摩擦焊过程中热输入相对于熔焊过程较小,接头部位不存在金属的熔化,是一种固态焊接过程,在合金中保持母材的冶金性能, 可以焊接金属基复合材料、快速凝固材料等采用熔焊会有不良反应的材料。

如公告号CN103567626B公开的带有温度控制的摩擦搅拌焊接。提供了一种摩擦搅拌焊接的方法。可以包括确定正在被焊接的一个或两个部件的温度。可以将这些部件加热至所需温度并随后摩擦搅拌焊接在一起。通过预热这些部件，在焊接期间塑化部件所需的摩擦减少。摩擦搅拌焊接工具的旋转速度降低，工具寿命延长，而形成焊缝的速率并没有降低。用热控制装置调节焊缝的冷却速率。

现有的摩擦搅拌焊一般都是先固定焊接的参数，然后进行焊接，焊接过后再进行质量的分析；但是由于每种焊接成分的不同，焊接参数预先设置是不可能保证焊接质量一次就达到较好的程度的；此外由于焊接中产生了很高的热量，导致金属发热发光，如果采用视频实时分析，由于发光较强会导致检测的位置亮度过爆，而附近位置亮度过低，图像清晰度过低无法实现AOI检测。

发明内容

针对上述内容，为解决上述问题，提供一种转速智能控制的摩擦搅拌焊接系统，包括摩擦搅拌焊接头、焊接控制器、高光谱相机、图像采集控制器、光谱分析模块、图像分析模块和上位机；

用于单一成分金属工件的焊接或者两种金属成分组成的合金工件的焊接；

焊接控制器连接摩擦搅拌焊接头，用于控制摩擦搅拌焊接头的转速和移动速度；

高光谱相机安装在摩擦搅拌焊接头的四周，用于对焊接位置的四周进行实时拍摄高光谱图像；图像采集控制器连接高光谱相机，用于控制高光谱相机进行拍摄，并将采集的高光谱图像发送给上位机；光谱分析模块连接图像采集控制器，用于直接将采集的高光谱图像中抽离出光谱数据进行光谱分析，并将光谱分析结果发送给上位机；

图像分析模块连接上位机，用于从上位机获取高光谱图像，并进行焊接质量分析，并将焊接质量分析结果发送给上位机；

上位机收集光谱分析模块的光谱分析结果，分析结果包括焊接区域的金属成分以及实时温度，然后上位机根据焊接区域的金属成分计算出金属成分对应的特征波段；上位机将高光谱图像进行特征波段的抽离，提取出特征波段的高光谱图像，并将其发送给图像分析模块，图像分析模块根据上位机发送的图像以及上位机发送的实时温度输入焊接质量分析模型，然后获得转速调整参数和移动速度调整参数并发送给上位机；

上位机将转速调整参数和移动速度调整参数发送给焊接控制器，焊接控制器控制摩擦搅拌焊接头按照转速调整参数和移动速度调整参数调节焊接参数进行焊接。

摩擦搅拌焊接头包括刀柄、轴芯和轴肩；轴芯和轴肩固定连接且转动连接至刀柄上，轴芯和轴肩高速转动从而对工件接触位置形成高温进行焊接；高光谱相机设置在刀柄上；高光谱相机的个数为三个或三个以上，均匀布置在摩擦搅拌焊接头的四周，对摩擦搅拌焊接头的焊接位置形成环绕布置；