一种焊接系统及快速形成熔孔的方法技术方案

本发明专利技术公开了一种焊接系统及快速形成熔孔的方法，它解决了现有技术中自动焊无法保证起焊时熔孔快速形成的问题，具有能够实现自动化作业，充分保证熔孔快速形成，提高焊缝质量的有益效果，其方案如下：一种焊接系统，包括焊接装置，焊接装置包括送丝单元和施焊单元，施焊单元、送丝单元分别与控制单元单独连接，控制单元和用于判定熔孔是否形成的视觉检测单元连接，视觉检测单元朝向被焊对象设置。

【技术实现步骤摘要】
一种焊接系统及快速形成熔孔的方法
本专利技术涉及焊接领域，特别是涉及一种焊接系统及快速形成熔孔的方法。
技术介绍
在针对高压容器、石油管道等重要管件时，目前打底焊存在自动焊和手工焊的方法，但依旧以手工钨极氩弧焊、电弧焊为主。随着焊接自动化的发展，打底焊的自动化成为焊接领域的重点和难点。而在打底焊中，关键环节为熔孔的形成，例如，钨极产生高温电弧，该高温电弧熔化工件的根部坡口形成熔孔，一边通过调整工艺参数维持熔孔稳定一边移动。手工焊中，焊工通过手动操作即可实现熔孔，熔孔是电弧充分熔化根部间隙的两侧坡口，在熔池前端形成一个宽度略大于根部间隙的半开放性孔洞，它的存在有利于打底焊的熔透情况。专利技术人发现，通过手工在焊接中形成熔孔，主要依赖人工的经验程度，若人工经验受限，则所形成的熔孔达不到焊透的目的，自然无法保证被焊对象的焊接质量，而在自动焊中，熔孔的形成主要依赖于初始焊接工艺参数自然形成，但初始焊接工艺参数是固定设置的，并不能保证形成熔孔；即使会形成熔孔，因形成熔孔的位置不能确定，熔孔形成需要一定的时间，形成熔孔时焊接过程已经持续较长时间，从点固焊区域至熔孔形成位置，这段焊缝的熔透情况无法得到保证。
技术实现思路
第一方面，为了克服现有技术的不足，本专利技术提供了一种焊接系统，可替代人工，能够在自动焊中快速形成熔孔，保证焊缝的熔透情况，有利于获得优质的焊缝，提升整条焊缝的焊接质量。第二方面，本专利技术提供了一种快速形成熔孔的方法，能够在离开点固焊区域后快速形成熔孔，而且有效保证了熔孔高质形成后，再进行后续的作业，保证了焊缝的熔透情况。一种焊接系统的具体方案如下：一种焊接系统，包括焊接装置，焊接装置包括送丝单元和施焊单元，施焊单元、送丝单元分别与控制单元单独连接，控制单元和用于判定熔孔是否形成的视觉检测单元连接，视觉检测单元朝向被焊对象设置。如上所述的焊接系统，不仅能实现正常的焊接工作，在需要形成熔孔的位置，由控制单元控制送丝单元降低送丝速度，控制施焊单元停止运动，并陡升焊接电流，改变了电弧热、电弧压力和熔敷金属量，从而迫使熔池前端月牙形液面反方向移动形成半开放性的孔洞，即有利于熔孔的形成，通过熔孔的形成，可在后续焊接过程中熔敷更多的金属量，保证了后续焊缝的熔透情况，可获得优质的焊缝。如上所述的一种焊接系统，所述视觉检测单元包括通过机架支撑的视觉传感器，视觉传感器可检测正面熔孔形成时电弧特征，确定熔孔是否形成，抗干扰能力强、特征信息丰富，熔孔形成判断准确度高。如上所述的一种焊接系统，为了不干涉施焊单元的移动，且能从正面检测熔孔的形成，所述视觉检测单元与被焊对象的夹角在30°-45°之间，且视觉检测单元检测面与被焊对象的垂直高度为60-80mm。如上所述的一种焊接系统，所述视觉检测单元布置于被焊对象与施焊单元之间。本专利技术还公开了一种快速形成熔孔的方法，包括如下内容：提供施焊单元、送丝单元；提供视觉检测单元，视觉检测单元朝向被焊对象设置；提供控制单元，施焊单元、送丝单元和视觉检测单元分别与控制单元单独连接，焊接时，在脱离点固焊区域后，控制单元控制施焊单元停止运动，陡升施焊单元的焊接电流，降低送丝单元的送丝速度，使得被焊对象形成熔孔，控制单元通过视觉检测单元判断熔孔是否形成。上述形成熔孔的方法，在点固焊区域后，通过电流的快速变化和送丝速度的变化，能够有利于熔孔的快速形成，保证被焊对象全段焊缝的熔透情况，从而提高了焊接的质量。如上所述的一种快速形成熔孔的方法，所述视觉检测单元通过检测熔孔形成时的电弧特征，来判断熔孔的形成，通过视觉检测单元判断熔孔的形成，一旦熔孔形成，由控制单元再次改变焊接电流和送丝速度，保证焊接的持续进行。如上所述的一种快速形成熔孔的方法，因点焊区域只是点焊，为了保证熔孔的充分形成，对所述施焊单元陡升焊接电流后，施焊单元的焊接电流为初始焊接电流的1.5-1.8倍。如上所述的一种快速形成熔孔的方法，为了避免在熔孔形成过程中，熔敷较多的金属量，所述降低送丝单元的送丝速度为陡降送丝单元的送丝速度，通过陡降送丝速度有利于熔孔的充分形成。如上所述的一种快速形成熔孔的方法，对所述送丝单元陡降送丝速度后，送丝单元送丝速度的取值范围为零到初始送丝速度的1/2，以在焊接电流突然增大后，降低送丝单元的送丝速度，以降低当时的熔敷金属量，保证熔孔的快速形成。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1)本专利技术通过控制单元控制施焊单元和送丝单元，能够改变电弧热、电弧压力和熔敷金属量，从而迫使熔池前端月牙形液面反方向移动形成半开放性的孔洞，即形成熔孔，熔孔形成后，可在后续焊接过程中熔敷更多的金属量，保证了后续焊缝的熔透情况，可获得优质的焊缝，能够实现自动化作业，并有效替代人工焊接。2)本专利技术通过视觉传感器的设置，检测正面熔孔形成时电弧特征，确定熔孔是否形成，抗干扰能力强、特征信息丰富，熔孔形成判断准确度高。3)本专利技术快速形成熔孔的方法，通过停止焊炬的运动，陡升焊接电流、陡降送丝速度，在刚离开点固焊区域位置形成熔孔，且能在整条焊缝中维持熔孔的持续存在，保证了后续焊缝的熔透情况，可获得优质的焊缝，达到焊缝背面熔透的目的。4)本专利技术通过陡升焊接电流，能够在需要熔孔形成的位置，有效增大电弧热和电弧压力，通过停止焊炬的运动，保证单次形成的熔孔位置，通过陡降送丝速度，能够降低熔孔形成时的金属熔敷量，保证熔孔的充分快速形成，同时有利于视觉检测单元判断熔孔是否形成。附图说明构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。图1(a)为本专利技术根据一个或多个实施方式的被焊对象的俯视图；图1(b)为本专利技术根据一个或多个实施方式的被焊对象的主视图；图2(a)为本专利技术根据一个或多个实施方式的熔孔形成的示意图；图2(b)为本专利技术根据一个或多个实施方式的熔孔形成的俯视图；图3为本专利技术根据一个或多个实施方式的一种快速形成熔孔的流程图；图4为本专利技术根据一个或多个实施方式的焊接电流变化示意图；图5为本专利技术根据一个或多个实施方式的送丝速度变化示意图；图6为本专利技术根据一个或多个实施方式的相机位置示意图；图7为本专利技术根据一个或多个实施方式的熔孔形成示意图；图8为本专利技术根据一个或多个实施方式的熔孔形成前后图像对比图；图9为本专利技术根据一个或多个实施方式的图像处理后电弧边缘示意图；其中：1.间隙，2.被焊对象，3.点固焊区域，4.熔池，5.熔孔，6.相机，7.焊炬，8.焊丝。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本专利技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种焊接系统，其特征在于，包括焊接装置，焊接装置包括送丝单元和施焊单元，施焊单元、送丝单元分别与控制单元单独连接，控制单元和用于判定熔孔是否形成的视觉检测单元连接，视觉检测单元朝向被焊对象设置。/n

【技术特征摘要】
1.一种焊接系统，其特征在于，包括焊接装置，焊接装置包括送丝单元和施焊单元，施焊单元、送丝单元分别与控制单元单独连接，控制单元和用于判定熔孔是否形成的视觉检测单元连接，视觉检测单元朝向被焊对象设置。


2.根据权利要求1所述的一种焊接系统，其特征在于，所述视觉检测单元包括通过机架支撑的视觉传感器。


3.根据权利要求1所述的一种焊接系统，其特征在于，所述视觉检测单元与被焊对象的夹角在30°-45°之间。


4.根据权利要求1所述的一种焊接系统，其特征在于，所述视觉检测单元布置于被焊对象与施焊单元之间。


5.一种快速形成熔孔的方法，其特征在于，包括如下内容：
提供施焊单元、送丝单元；
提供视觉检测单元，视觉检测单元朝向被焊对象设置；
提供控制单元，施焊单元、送丝单元和视觉检测单元分别与控制单元...

【专利技术属性】
技术研发人员：高进强，曹玉，燕旭，李传宗，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东;37