一种面向航天构件的智能激光焊接系统
专利汇可以提供一种面向航天构件的智能激光焊接系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种面向航天构件的智能 激光 焊接 系统，包括自动化上下料与柔性装夹子系统、视觉 机器人 与智能控制子系统、自适应 激光焊接 头和焊接 质量 在线监测子系统，自动化上下料与柔性装夹子系统包括上下料机器人、机器人控制柜及 工件 传输装置，上下料机器人末端设有柔性装夹，视觉机器人与智能控制子系统包括设于上下料机器人末端且位于柔性装夹上方CCD 相机及 机器视觉 配置与控制系统，机器视觉配置与控制系统与机器人控制柜及CCD 相机电连接；在柔性装夹的侧端还设有与柔性装夹配合的自适应激光焊接头及焊接质量在线监测子系统。本发明的优点在于：整套激光焊接系统，实现了智能化、 可视化 、柔性化的先进制造目标，保障了航天国防系统的稳定高效生产。，下面是一种面向航天构件的智能激光焊接系统专利的具体信息内容。
1.一种面向航天构件的智能激光焊接系统，其特征在于：包括自动化上下料与柔性装夹子系统、视觉机器人与智能控制子系统、自适应激光焊接头和焊接质量在线监测子系统，所述自动化上下料与柔性装夹子系统包括上下料机器人、机器人控制柜及工件传输装置，所述上下料机器人的末端设有柔性装夹，且柔性装夹设于工件传输装置的上方；
所述视觉机器人与智能控制子系统包括设于上下料机器人的末端且位于柔性装夹上方的CCD 相机及机器视觉配置与控制系统，且机器视觉配置与控制系统与机器人控制柜及CCD 相机电连接；
在所述柔性装夹的侧端还设有与柔性装夹配合的自适应激光焊接头及焊接质量在线监测子系统。
2.根据权利要求1所述的面向航天构件的智能激光焊接系统，其特征在于：所述CCD 相机包括光源、摄像头、图像采集卡及工控计算机及机器视觉配置的控制软件。
3.根据权利要求2所述的面向航天构件的智能激光焊接系统，其特征在于：所述视觉机器人与智能控制子系统通过CCD相机对工件进行拍照并提取焊接轮廓，机器视觉配置与控制系统将照片上的轮廓数据变换为机器人TCP坐标轨迹。
4.根据权利要求3所述的面向航天构件的智能激光焊接系统，其特征在于：所述轮廓提取包括边缘检测和轮廓生成，所述边缘检测包括如下步骤：
(1) 滤波：边缘检测算法主要是基于图像强度的一阶和二阶导数，通过滤波器增强边缘和降低噪声；
(2) 增强：增强边缘的基础是确定图像各点邻域强度的变化值，通过计算梯度幅值来增强边缘；
(3) 检测：根据图像中梯度幅值阈值进行检测；
(4) 定位：某一应用场合要求确定边缘位置，边缘的位置通过子像素分辨率估计，进而估计出边缘的方位。
5.根据权利要求1所述的面向航天构件的智能激光焊接系统，其特征在于：所述自适应激光焊接头采用光学识别焊缝跟踪系统。
6.根据权利要求1所述的面向航天构件的智能激光焊接系统，其特征在于：所述焊接质量在线监测子系统包括设置在熔池的信号滤波器以及与信号滤波器依次联接的外部光学传感器、光纤和数字信号处理单元。
一种面向航天构件的智能激光焊接系统
技术领域
背景技术
的各个领域。在航空航天、汽车、高速铁路、船舶等高端制造业领域，激光焊接、激光热处理、
激光表面涂敷、激光打孔、激光且割等工艺已经得到广泛应用，并取得了巨大的经济效益和
社会效益。
规焊接方法相比具有如下特点：
1) 激光聚焦光斑小，焊接速度快，作用时间短，加热和冷却速度快，焊缝窄、热影响区
小、穿透深度大、焊缝深宽比大。
了更广泛的推广与应用。
现在：
1) 激光束与机器人的可编程特性耦合，同一套装备，能够很容易就适应不同零件的焊
接需求。多种零件，不同批次产品在同一工位进行生产，提高了设备利用率，降低生产成本。
等智能化功能，提高生产效率和生产质量，保障航天生产任务的准时推进。
发明内容
高生产效率和生产质量，保障航天生产任务的准时推进。
统、自适应激光焊接头和焊接质量在线监测子系统，
所述自动化上下料与柔性装夹子系统包括上下料机器人、机器人控制柜及工件传输装
置，所述上下料机器人的末端设有柔性装夹，且柔性装夹设于工件传输装置的上方；
所述视觉机器人与智能控制子系统包括设于上下料机器人的末端且位于柔性装夹上
方的CCD 相机及机器视觉配置与控制系统，且机器视觉配置与控制系统与机器人控制柜及
CCD 相机电连接；
在所述柔性装夹的侧端还设有与柔性装夹配合的自适应激光焊接头及焊接质量在线
监测子系统。
缘和降低噪声；
(2) 增强：增强边缘的基础是确定图像各点邻域强度的变化值，通过计算梯度幅值来
增强边缘；
(3) 检测：根据图像中梯度幅值阈值进行检测；
(4) 定位：某一应用场合要求确定边缘位置，边缘的位置通过子像素分辨率估计，进而
估计出边缘的方位。
统，能够适应筋骨蒙皮类、罐类、箱类、导管类零件等各类零件上件需要，定位精度达
0.05mm；
（2）本发明面向航天构件的智能激光焊接系统，其中，视觉机器人与智能控制子系统，
自动生成机器人焊接轨迹，简化了机器人编程工作，改善了人员工作环境，提高了工作效
率；
（3）本发明面向航天构件的智能激光焊接系统，其中，自适应激光焊接头，消除了工件
加工偏差的影响，始终保证激光光斑位于焊缝中心，提高构件焊缝性能一致性和生产质量；
（4）本发明面向航天构件的智能激光焊接系统，其中，焊接质量在线监测子系统，降低
了零件焊后检测的数量，保证生产质量的同时，降低了生产成本，提高了生产效率；
（5）本发明面向航天构件的智能激光焊接系统，整套激光焊接系统，实现了智能化、可
视化、柔性化的先进制造目标，保障了航天国防系统的稳定高效生产。
附图说明
具体实施方式
的上方；视觉机器人与智能控制子系统包括设于上下料机器人的末端且位于柔性装夹上方
的CCD 相机5及机器视觉配置与控制系统6，且机器视觉配置与控制系统6与机器人控制柜2
及CCD 相机5电连接。
缘检测和轮廓生成，所述边缘检测包括如下步骤：
(1) 滤波：边缘检测算法主要是基于图像强度的一阶和二阶导数，通过滤波器增强边
缘和降低噪声；
(2) 增强：增强边缘的基础是确定图像各点邻域强度的变化值，通过计算梯度幅值来
增强边缘；
(3) 检测：根据图像中梯度幅值阈值进行检测；
(4) 定位：某一应用场合要求确定边缘位置，边缘的位置通过子像素分辨率估计，进而
估计出边缘的方位。
有效的后续图像分析表示方法。用适当的曲线来拟合边缘会提高精确度，这是因为曲线模
型拟合边缘时往往具有均值化效应，因而可以减少边缘位置误差。曲线模型也会提高轮廓
表示的经济性，为后处理提供了一种更适合、更紧凑的表示。
基坐标的位置矩阵𝑡𝐻𝑜𝑙𝑏𝑎𝑠𝑒 。
反馈给控制器进行后续处理。该方法中，所投射的结构光可以是一束，而最新研究结果表
明，三束封闭的结构光更能够有效地探测焊缝路径。其后，通过标定确定激光传感器与机器
人的手眼关系。通过有效控制光源发射功率、调节激光传感器的安装角度、去除干扰区域、
滤波等，获取清晰、稳定的焊缝区图像，实现焊缝图像的预处理。通过对采集到的激光条纹
有效识别其起始点、终点、拐点的位置，定义其断点，进行相对位置的计算，依据特征点提取
算法，获取焊缝中心位置、根部间隙、错变量等。通过预置接头识别算法，激光传感器实时获
取焊缝接头的中心位置，并将其传给机器人，转换为TCP位置数据，将其与当前位置比较，经
差值进行位置修正，实现机器人焊接路径自适应功能。
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