智能化焊接裝備及工藝評價系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種焊接裝備及評價系統，尤其是一種智能化焊接裝備及工藝評價系統，屬于焊接分析評價裝置領域。
【背景技術】
[0002]在焊接新技術、焊接新工藝的研發過程中，對焊接質量、焊接過程的分析是保證焊接新技術、新工藝成熟的一個重要手段。由于現代焊機參數設置越來越專家化、智能化、封閉化，僅觀察焊機試驗中的電流、電壓，人工主觀感受評判對比焊機性能優略，過于粗略和不科學，焊機性能評價缺乏科學嚴謹細致的科學試驗評價規則。
[0003]傳統的檢測分析系統包含了較多人為因素，需要人工反復操作使用多臺測量儀器和手動記錄數據，隨著測試過程的日趨復雜化，利用電壓表、電流表、示波器等傳統儀器進行測試很難實現檢測過程的自動化和焊機信號的處理及自動判斷分析。目前國內外的高速攝像與電信號采集多采用軟件的方式實現，程序的指令執行有延時，會造成同步偏差，軟件中控制脈沖產生命令也會占用CPU時間，導致設定的脈沖頻率和實際發出的脈沖頻率差另IJ，因此越來越需要精度高、性能穩定、操作方便、快速安全的檢測系統來對焊接過程進行自動檢測并對焊接工藝進行分析評價。
[0004]有鑒于此特提出本實用新型。
【實用新型內容】
[0005]本實用新型要解決的技術問題在于克服現有技術的不足，提供一種智能化焊接裝備及工藝評價系統，能夠對焊接過程中的焊接電信號及焊接部位的被觀察對象圖像進行采集，并通過對上述采集信息分析進行焊接工藝的評價。
[0006]為解決上述技術問題，本實用新型采用技術方案的基本構思是:
[0007]智能化焊接裝備及工藝評價系統，包括機器人系統、運動控制系統、焊接電信號高速采集系統、高速攝像系統、激光光路系統、同步采集系統及信息處理系統。機器人系統與運動控制系統電連接，信息處理系統分別電連接運動控制系統、焊接電信號高速采集系統、高速攝像系統、激光光路系統、運動控制系統、同步采集系統，同步采集系統分別電連接焊接電信號高速采集系統和高速攝像系統，高速攝像系統的高速相機朝向機器人系統的焊接工作部位，激光光路系統的光束朝向機器人系統的焊接工作部位，且激光光路系統的光束方向與高速攝像系統的高速相機相對；高速攝像系統、激光光路系統、焊接電信號高速采集系統、同步采集系統及運動控制系統的硬件集成在中央控制平臺上，信息處理系統包括信息處理裝置和顯示裝置，兩者電連接。
[0008]進一步的，焊接電信號高速采集系統包括電壓傳感器、電流傳感器和AD采集卡，電流傳感器、電壓傳感器分別與AD采集卡電連接；高速攝像系統還包括圖像采集卡，高速相機與圖像采集卡電連接；同步采集系統包括同步控制器和TTL觸發板，同步控制器分別與AD采集卡、TTL觸發板電連接，TTL觸發板與圖像采集卡電連接；信息處理裝置分別電連接AD采集卡、圖像采集卡、TTL觸發板及同步控制器。
[0009]進一步的，激光光路系統包括激光發生器、光纖、擴束鏡及濾光片和減光片，光纖一端連接激光發生器，另一端連接擴束鏡，在擴束鏡出光一側的光路上設有減光片和濾光片。
[0010]進一步的，濾光片采用可通過光波長與激光光路系統發射的激光波長之差在-1OOnm?10nm內的濾光片。
[0011]進一步的，激光發生器為可連續調節功率的激光發生器。
[0012]進一步的，焊接電信號包括焊接電流及焊接電壓；被觀察對象包括熔滴、電弧及熔池。
[0013]進一步的，在熔滴作為被觀察對象時，在擴束鏡出光的一側沿激光光束延伸方向設有減光片和濾光片，且減光片與擴束鏡之間存在可放置形成熔滴的焊接物的間距，擴束鏡、熔滴、減光片、濾光片與高速相機鏡頭在同一直線上，激光從擴束鏡射出后經熔滴、減光片、濾光片直射入高速攝像系統的高速相機鏡頭中。
[0014]采用上述技術方案后，本實用新型與現有技術相比具有以下有益效果。
[0015]本實用新型智能化焊接工藝評價系統，通過對焊接過程中采集相應的焊接電信號、采集焊接部位被觀察對象的圖像，根據觀察需要采集如熔滴、電弧或熔池等的圖像。根據需要對采集的焊接電信號進行數學統計分析，并根據需要將分析結果在信息處理系統的顯示裝置上顯示，或者將焊接電信號與時間形成的波形圖在顯示裝置上顯示，通過信息處理裝置控制在顯示裝置上同步回放焊接電信號的某種處理分析結果與相對應的被觀察對象的圖像，從而實現利用分析焊接過程中焊接電信號和被觀察對象圖像對焊接工藝進行評價，本實用新型智能化焊接裝備及工藝評價系統，可用于焊接電源設備的評估、焊接材料工藝性對比分析和不同焊接規范下的工藝穩定性分析等等。
[0016]下面結合附圖對本實用新型的【具體實施方式】作進一步詳細的描述。
【附圖說明】
[0017]圖1是本實用新型智能化焊接裝備及工藝評價系統的連接示意圖。
[0018]圖2是激光光路系統、高速攝像系統及被觀察對象的位置示意圖。
[0019]圖3為脈沖MIG熔滴過渡過程拍攝的圖像。
[0020]圖4為CMT熔滴過渡過程拍攝的圖像。
[0021]1、信息處理系統2、同步控制器3、TTL觸發板4、圖像采集卡5、高速相機6、AD采集卡7、電流傳感器8、電壓傳感器12、濾光片13、激光光束14、焊絲15、熔滴16、擴束鏡17、光纖18、激光發生器。
【具體實施方式】
[0022]如圖1所示，智能化焊接裝備及工藝評價系統，包括機器人系統、運動控制系統、焊接電信號高速采集系統、高速攝像系統、激光光路系統、同步采集系統及信息處理系統。
[0023]機器人系統與運動控制系統電連接，運動控制系統控制機器人系統的動作進而對需焊接工件進行焊接。
[0024]信息處理系統分別電連接運動控制系統、焊接電信號高速采集系統、高速攝像系統、激光光路系統、運動控制系統、同步采集系統，同步采集系統分別電連接焊接電信號高速采集系統和高速攝像系統。高速攝像系統、激光光路系統、焊接電信號高速采集系統、同步采集系統及運動控制系統的硬件集成在中央控制平臺上。高速攝像系統的高速相機朝向機器人系統的焊接工作部位，激光光路系統的光束朝向機器人系統的焊接工作部位，且激光光路系統的光束方向與高速攝像系統的高速相機相對。
[0025]焊接電信號高速采集系統包括電壓傳感器、電流傳感器、AD采集卡，電流傳感器、電壓傳感器分別與AD采集卡電連接。高速攝像系統包括高速相機、圖像采集卡，高速相機與圖像采集卡電連接。同步采集系統包括同步控制器和TTL觸發板，同步控制器分別與AD采集卡、TTL觸發板電連接，TTL觸發板與圖像采集卡電連接。信息處理系統包括信息處理裝置和顯示裝置，信息處理裝置分別電連接顯示裝置、AD采集卡、圖像采集卡、TTL觸發板及同步控制器。
[0026]運動控制系統控制機器人系統進行焊接，利用激光光路系統對焊接部位的被觀察對象進行照射，利用焊接電信號高速采集系統、高速攝像系統對焊接電信號及被觀察對象的圖像進行信息采集。
[0027]在信息采集時，通過信息處理系統發送信號至同步采集系統使其工作，利用同步采集系統控制焊接電信號高速采集系統、高速攝像系統同步采集相應的焊接電信號及目標部位被觀察對象的圖像并傳輸至信息處理系統，對采集到的焊接電信號及目標部位被觀察對象的圖像同步回放，通過對采集的焊接電信號及被觀察對象的圖像的分析進行焊接工藝評價。
[0028]利用信息處理系統對采集的焊接電信號進行相應的數學處理，進行焊接電信號概率密度、功率概率密度分布、過渡周期頻數的定量數學統計分析，根據被觀察對象的圖像及對焊接電信號相關參數的定量數學統計分析結果進行相關焊接工藝的優劣性評價。
[0029]焊接電信號包括焊接電流及焊接電壓；被觀察對象包括熔滴、電弧及熔池。
[0030]本實用新型采用硬件方式實現焊接電信號和被觀察對象的圖像的同步采集，同步信號由獨立的同步控制器產生。在開始采集時，同步控制器向AD采集卡給出啟動脈沖，進而控制電流傳感器、電壓傳感器對焊接電信號開始采集，同步控制器向TTL觸發板給出啟動脈沖進而控制圖像采集卡工作進而觸發高速相機拍攝，高速相機拍攝每一幅圖像都由同步控制器發出的外部觸發脈沖控制，能夠精確控制時間。每幀圖像采集和焊接電信號每個數據點采集都由同步控制器發出的脈沖信號精確控制，