基于能源节约型低能耗激光增强电弧高效焊接集成技术

2007年度国家技术发明奖二等奖。 2100433B

主要完成人：刘黎明，刘顺华，宋 刚，王 来，张兆栋

可以用于复合的激光：CO2激光、YAG激光、半导体激光等

可以用于复合的焊接电弧热源：TIG、MIG、MAG、等离子弧等

上述激光和电弧可以自由任意不限种类不限方式的组合构建复合热源。

一种基于激光跟踪的焊接系统专利目的

《一种基于激光跟踪的焊接系统》的目的在于提供一种基于激光跟踪的焊接系统，利用激光焊缝跟踪技术应用在焊接设备上，确保更高的焊缝质量和焊接生产率。

一种基于激光跟踪的焊接系统技术方案

《一种基于激光跟踪的焊接系统》包括可进行行走及焊接的焊接小车和焊缝跟踪单元；焊缝跟踪单元，包括激光传感器头和激光控制箱，可检测及识别待焊接工件的焊缝并提供焊缝的检测参数值；激光传感器头包括激光传感器和摄像机，可摄取含有激光标记的图像检测信号，提前地识别焊缝延伸的方向和偏差量以及焊缝的高度；激光控制箱可接收激光传感器头的图像检测信号，根据图像检测信号计算当前待焊接点的检测参数值，检测参数值包括焊缝在焊接小车行走方向上的左右偏差量以及焊缝的高度偏差量；焊接小车内置有焊接调整单元，以根据焊缝跟踪单元的检测参数值调整当前待焊接点处的焊接位置及焊枪高度；焊接调整单元包括小车控制器、焊接电源及焊枪，焊枪可根据小车控制器的指令调整摆动中心以及调整高度；小车控制器接收当前待焊接点处的检测参数值，并读取焊枪当前摆动中心位置量，将焊缝的左右偏差量与焊枪当前摆动中心位置量进行比对计算，得到左右偏移调整值，进而输出执行摆动中心调整指令，实现焊枪在当前待焊接点处的焊接位置调整；小车控制器将当前待焊接点处的焊缝高度偏差量与焊枪实时高度位置变量比对计算，得到高度偏移调整值，进而输出执行高度调整指令，实现焊枪在当前待焊接点处的焊枪高度调整。

其中，焊接小车上设置有十字滑台，十字滑台上设置有焊枪和激光传感器头，激光传感器头位于焊枪的前方位置。

作为一选项，焊接调整单元的焊接位置调整过程的内容如下：

初始化焊接位置的参数变量，参数变量包括焊缝的左右偏差量、焊枪摆动中心位置量、摆动中心调整量、摆动电机螺距及摆动电机齿轮比； 读取当前焊枪的摆动中心位置，存入摆动中心位置量； 接收焊缝的左右偏差量； 判断左右调整方向：定义在行走方向上当前待焊接点处于左边时左右偏差量为负，在行走方向上当前待焊接点处于右边时左右偏差量为正；分析左右偏差量，若左右偏差量为正则向右边偏移，若左右偏差量为负则向左边偏移； 根据参数变量计算摆动中心调整量； 控制摆动中心作出调整。 作为一选项，焊枪高度调整过程的内容如下： 初始化高度位置各个参数变量，包括高度偏差量、高度调整量、高度电机螺距、高度电机齿轮比及高度位置变量； 实时读取当前焊枪的高度位置，存入高度位置变量； 读取焊枪的高度偏差量； 判断高度调整方向，其中，高度偏差量具有正负数，定义在高度方向上当前待焊接点高度比预设高度低时高度偏差量为正数，反之则为负数； 根据参数变量计算高度调整量； 执行高度位置调整。

一种基于激光跟踪的焊接系统改善效果

《一种基于激光跟踪的焊接系统》根据跟踪单元的实时提前监控，实时计算，得出焊枪的高度和水平两个方向的偏差量，焊接小车做出相应的调整，达到焊枪始终保持在焊缝的中心和适当的上下位置，实现基于激光跟踪的焊接应用。

2016年12月13日，《激光-电弧复合焊接工艺规程》发布。

2017年7月1日，《激光-电弧复合焊接工艺规程》实施。