焊接的“眼睛”——激光焊缝寻踪系统

发布时间:2018-09-03 08:53      

(标题图片:赛福斯特公司采用自主研发、集成有激光焊缝寻踪系统的搅拌摩擦焊接装备,制造国产大型飞机结构件)

搅拌摩擦焊接过程对搅拌头与焊缝之间的位置精度有较高要求,过大的偏差将导致焊缝强度下降。为了确保焊接质量,降低人为因素对其影响,缩短生产周期,需要提升焊接装备的自动化和智能化水平,而焊缝自动寻踪系统是其中的重要组成部分。

(赛福斯特公司向中国中车某单位交付的集成有激光焊缝寻踪系统的26m长动龙门搅拌摩擦焊接装备)

典型的焊缝实时寻踪系统,由高精度位置传感控制算法以及执行机构组成。

在焊缝寻踪系统中,激光跟踪传感器的工作保证了焊缝位置的正确跟踪。传感器发射激光至工件表面,经反射后被照相机镜头捕获,系统对信号进行处理后获得焊缝信息。

激光焊缝寻踪系统的原理如下图所示。激光传感器对焊缝进行拍照采样,通过图像处理获得焊缝的位置和特征等信息,对图像信息处理后得到偏差数据。偏差信息经计算转化为控制量,以数字信号形式发送给机床控制系统,数控系统对控制量进行D/A转换后获得调整量,通过驱动伺服电机最终达到动态补偿的效果。

搅拌摩擦焊中常见的接头形式如下图所示,激光传感器通过识别接头处的结构断点(图中“+”符号)获取焊缝位置。

下图为显示器中识别出的焊缝,TP点为焊缝中心,BP0与BP1分别为两侧的结构边缘。

在激光焊缝寻踪系统控制下,搅拌摩擦焊接机头可较好地跟随焊缝进行焊接,获得满意的搅拌摩擦焊接头。

中国中车某单位采用赛福斯特公司研发的搅拌摩擦焊设备制造中国铝合金轻轨列车大部件

激光焊缝寻踪系统,适用于飞机壁板、列车壁板、船舶壁板等大尺寸、大结构的搅拌摩擦焊直缝焊接,焊后成型美观。下图均为赛福斯特公司采用自主开发的集成激光焊缝寻踪系统的搅拌摩擦焊接装备制造铝合金大型壁板类产品

赛福斯特公司采用搅拌摩擦焊技术制造的飞机壁板

赛福斯特公司采用搅拌摩擦焊技术制造的列车壁板

赛福斯特公司采用搅拌摩擦焊技术制造的船舶壁板

随着搅拌摩擦焊技术被广泛应用于航空、航天等领域中,不规则形状焊缝以及因装夹而变形的长焊缝的焊接问题逐步显露出来。采用激光焊缝寻踪系统规划搅拌摩擦焊焊缝轨迹,能够有效解决该问题并得到理想的焊缝效果。

(撰稿:谈哲君  赵华夏)

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