Robotic Deep Penetration K-TIG Welding System Based on Weld Penetration Detection

摘要

摘要： 开发了一套基于熔透检测的机器人深熔锁孔非熔化极惰性气体保护焊接（Keyhole tungsten inert gas，K-TIG）系统，实现焊接高度（Contact tip-to-work distance，CTWD）自动调节与熔透状态的在线检测。利用电弧电压与焊接高度的对应关系，通过弧压传感器实时采集电弧电压信号并换算成焊接高度值，然后将实际高度值与预设高度值之间的差值经由过程控制对象连接与嵌入协议（OLE for process control，OPC）通信系统反馈给机器人控制系统，从而控制机器人实现焊接高度的自动调节。同时，构建了熔透检测系统，使用电荷耦合器件（Charge coupled device，CCD）相机采集熔池与小孔图像，从中提取熔池-小孔特征，并建立熔池-小孔特征与熔透状态之间的相关性，在此基础上建立识别熔透状态的反向传播（Back propagation，BP）神经网络，实现不同焊接高度下熔透状态的间接检测，最后根据该检测结果得到最佳的焊接高度。经过试验验证，整个系统可靠稳定，能准确检测焊缝的熔透程度，并实现焊接高度自动调节，从而提高了焊接质量。