一种焊接质量监测系统及方法
阅读：305发布：2022-08-13
专利汇可以提供一种焊接质量监测系统及方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供一种 焊接 质量 监测系统及方法，所述系统包括： 焊枪 ，所述焊枪用于 对焊 点进行焊接；红外热像仪，所述红外热像仪用于摄录所述焊点的熔池红外热成像数据； 图像采集 卡，所述图像采集卡用于采集所述熔池红外热成像数据，将所述熔池红外热成像数据发送至 图像处理 计算机；图像处理计算机，所述图像处理计算机用于分析所述熔池红外热成像数据获取焊接参数，将所述焊接参数与预设的焊接标准相比较，获取焊点质量评估结果，如此，可实现自动化焊接质量的在线监测，提高了监测效率及质量，降低漏检率。，下面是一种焊接质量监测系统及方法专利的具体信息内容。
1.一种焊接质量监测系统，其特征在于，所述系统包括：
焊枪，所述焊枪用于对焊点进行焊接；
激光传感器，用于采集焊缝的第一位置图像信息及第二位置图像信息；所述第一位置图像信息具体包括：复合焊焊枪的初始焊接位置的图像信息；所述第二位置图像信息具体包括：在预设周期内，所述复合焊焊枪到达焊接位置的图像信息；
红外热像仪，所述红外热像仪用于摄录所述焊点的熔池红外热成像数据；
图像采集卡，所述图像采集卡用于采集所述熔池红外热成像数据，将所述熔池红外热成像数据发送至图像处理计算机；
图像处理计算机，所述图像处理计算机用于分析所述熔池红外热成像数据获取焊接参数，将所述焊接参数与预设的焊接标准相比较，获取焊点质量评估结果；
对所述第一位置图像信息及所述第二位置图像信息进行滤波、二值化、阈值分割和边缘检测处理，利用数字图像处理算法拟合出与焊缝具有比例关系的焊缝图像，根据结构光原理确定所述焊缝的横向偏差及所述焊缝的纵向偏差；
控制器，所述控制器用于控制执行器根据横向偏差电压量修正所述横向偏差，根据纵向偏差电压量修正所述纵向偏差；
根据修正后的所述横向偏差、所述纵向偏差控制复合焊焊枪与所述焊缝保持精准对中状态。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述图像处理计算机包括：
图像处理器，所述图像处理器用于对所述熔池红外热成像数据进行分析，获取焊接参数；
质量分析器，所述质量分析器用于将所述焊接参数与预设的焊接标准相比较，获取焊点质量评估结果；
存储器，所述存储器用于存储所述熔池红外热成像数据。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述焊接参数包括：所述熔池的尺寸、结构以及温度梯度。
4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述图像处理计算机还用于：当检测到所述焊点的焊接参数不满足所述焊接标准时，提取所述焊点的焊接时间、焊接位置信息，分析所述焊接时间及所述焊接位置存在的缺陷。
5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述焊枪包括：激光焊枪及电弧焊枪。
6.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述图像处理计算机还用于：
读取存储器中存储的所述熔池红外热成像数据，对所述熔池红外热成像数据进行离线分析。
7.一种焊接质量监测方法，其特征在于，所述方法包括：
利用焊枪对焊点进行焊接；
采集焊缝的第一位置图像信息及第二位置图像信息；所述第一位置图像信息具体包括：复合焊焊枪的初始焊接位置的图像信息；所述第二位置图像信息具体包括：在预设周期内，所述复合焊焊枪到达焊接位置的图像信息；
摄录所述焊点的熔池红外热成像数据；
采集并发送所述熔池红外热成像数据；
分析所述熔池红外热成像数据获取焊接参数，将所述焊接参数与预设的焊接标准相比较，获取焊点质量评估结果；
对所述第一位置图像信息及所述第二位置图像信息进行滤波、二值化、阈值分割和边缘检测处理，利用数字图像处理算法拟合出与焊缝具有比例关系的焊缝图像，根据结构光原理确定所述焊缝的横向偏差及所述焊缝的纵向偏差；
控制执行器根据横向偏差电压量修正所述横向偏差，根据纵向偏差电压量修正所述纵向偏差；
根据修正后的所述横向偏差、所述纵向偏差控制复合焊焊枪与所述焊缝保持精准对中状态。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：当检测到所述焊点的焊接参数不满足所述焊接标准时，提取所述焊点的焊接时间、焊接位置信息，分析所述焊接时间及所述焊接位置存在的缺陷。
9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述焊接参数包括：所述熔池的尺寸、结构以及温度梯度。
10.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：读取所述熔池红外热成像数据，对所述熔池红外热成像数据进行离线分析。
一种焊接质量监测系统及方法
技术领域
[0001] 本发明属于石油工程技术领域，尤其涉及一种焊接质量监测系统及方法。
背景技术
[0002] 激光/电弧复合焊技术具有焊接速度快、焊接熔深大、桥接能力好、焊缝力学性能好、一次焊层厚、节约焊材等优点。但是激光/电弧复合焊焊接设备系统庞大，结构复杂，电弧电压、送丝速度、激光能量、激光离焦量、激光入射角度、光丝间距等诸多参数都会影响焊接成型效果和焊接质量。因此需要对焊接过程质量进行在线监测。
[0003] 目前，管道自动焊接装备是由人工直接观察在线监测焊接质量，这种监测方式一方面不能适应激光/电弧复合焊较高的焊接速度，无法观察内部熔合情况，且不能记录监测数据；另一方面高能激光还会对人体的眼睛和皮肤造成伤害，虽然有防护装备，但是应当尽量避免。
发明内容
[0005] 本发明提供了一种焊接质量监测系统，所述系统包括：
[0006] 焊枪，所述焊枪用于对焊点进行焊接；
[0007] 红外热像仪，所述红外热像仪用于摄录所述焊点的熔池红外热成像数据；
[0009] 图像处理计算机，所述图像处理计算机用于分析所述熔池红外热成像数据获取焊接参数，将所述焊接参数与预设的焊接标准相比较，获取焊点质量评估结果。
[0010] 上述方案中，所述图像处理计算机包括：
[0011] 图像处理器，所述图像处理器用于对所述熔池红外热成像数据进行分析，获取焊接参数；
[0012] 质量分析器，所述质量分析器用于将所述焊接参数与预设的焊接标准相比较，获取焊点质量评估结果；
[0013] 存储器，所述存储器用于存储所述熔池红外热成像数据。
[0014] 上述方案中，所述焊接参数包括：所述熔池的尺寸、结构以及温度梯度。
[0016] 上述方案中，所述焊枪包括：激光焊枪及电弧焊枪。
[0017] 上述方案中，所述图像处理计算机还用于：
[0018] 读取所述存储器中存储的所述熔池红外热成像数据，对所述熔池红外热成像数据进行离线分析。
[0019] 本发明还提供一种焊接质量监测方法，所述方法包括：
[0020] 利用焊枪对焊点进行焊接；
[0021] 摄录所述焊点的熔池红外热成像数据；
[0022] 采集并发送所述熔池红外热成像数据；
[0023] 分析所述熔池红外热成像数据获取焊接参数，将所述焊接参数与预设的焊接标准相比较，获取焊点质量评估结果。
[0024] 上述方案中，所述方法还包括：当检测到所述焊点的焊接参数不满足所述焊接标准时，提取所述焊点的焊接时间、焊接位置信息，分析所述焊接时间及所述焊接位置存在的缺陷。
[0025] 上述方案中，所述焊接参数包括：所述熔池的尺寸、结构以及温度梯度。
[0026] 上述方案中，所述方法还包括：读取所述熔池红外热成像数据，对所述熔池红外热成像数据进行离线分析。
[0027] 本发明提供了一种焊接质量监测系统及方法，所述方法包括：利用焊枪对焊点进行焊接；摄录所述焊点的熔池红外热成像数据；采集并发送所述熔池红外热成像数据；分析所述熔池红外热成像数据获取焊接参数，将所述焊接参数与预设的焊接标准相比较，获取焊点质量评估结果；如此，可实现自动化焊接质量的在线监测，提高了监测效率及质量，降低漏检率，为焊接质量提供参考数据。附图说明
[0028] 图1为本发明实施例一提供的焊接质量监测系统整体结构示意图；
[0029] 图2为本发明实施例一提供的导流板的结构示意图；
[0030] 图3为本发明实施例一提供的防护板的结构示意图；
[0031] 图4为本发明实施例二提供的焊接质量监测方法流程示意图。
具体实施方式
[0032] 为了确保激光/电弧复合焊的焊接质量，提高焊接质量监测效率，本发明提供了一种焊接质量监测系统及方法，所述方法包括：利用焊枪对焊点进行焊接；摄录所述焊点的熔池红外热成像数据；采集并发送所述熔池红外热成像数据；分析所述熔池红外热成像数据获取焊接参数，将所述焊接参数与预设的焊接标准相比较，获取焊点质量评估结果。
[0033] 下面通过附图及具体实施例对本发明的技术方案做进一步的详细说明。
[0034] 实施例一
[0035] 本实施例提供一种焊接质量监测系统，如图1所示，所述系统包括：焊枪1、红外热像仪2、图像采集卡3、图像处理计算机4；其中，
[0036] 所述焊枪1用于对焊点进行焊接；所述焊枪1包括：激光焊枪11及电弧焊枪12。
[0037] 所述红外热像仪2用于在焊枪1焊接过程中，摄录所述焊点的熔池红外热成像数据及焊缝成型过程；
[0038] 当所述红外热成像仪2将所述熔池红外热成像数据及焊缝成型过程摄录完成后，所述图像采集卡3具体用于：采集所述熔池红外热成像数据及焊缝成型过程，将所述熔池红外热成像数据焊缝成型过程发送至图像处理计算机4；
[0039] 当所述图像处理计算机4接收到所述熔池红外热成像数据后，具体用于：分析所述熔池红外热成像数据获取焊接参数，将所述焊接参数与预设的焊接标准相比较，获取焊点质量评估结果。这里，所述焊接参数包括：所述熔池的尺寸、结构以及温度梯度。
[0040] 具体地，所述图像处理计算机4包括：图像处理器41、质量分析器42以及存储器43；其中，
[0041] 当所述图像处理计算机4接收到所述熔池红外热成像数据后，所述图像处理器41具体用于：对所述熔池红外热成像数据进行分析，获取焊接参数，将所述焊接参数发送至所述质量分析器42。
[0042] 当所述质量分析器42接收到所述焊接参数时，具体用于：将所述焊接参数与预设的焊接标准相比较，自动获取焊点质量评估结果；并对检测异常的焊点的时间、坐标进行记录，将所述异常的焊点的时间、坐标发送至存储器43。
[0043] 所述存储器43用于存储所述熔池红外热成像数据、所述焊接成型过程的图像数据以及所述异常焊点的时间、坐标数据。
[0044] 这里，当所述图像处理计算机4检测到所述焊点的焊接参数不满足所述焊接标准时，还用于：提取所述焊点的焊接时间、焊接位置信息，分析所述焊点的焊接时间及所述焊接位置存在的缺陷，为焊接质量检测提供参考数据。
[0045] 当操作人员需要离线分析时，所述图像处理计算机4还用于：
[0046] 读取所述存储器43中存储的所述熔池红外热成像数据，对所述熔池红外热成像数据进行离线分析，获取离线分析信息；并通过帧播放所述熔池红外热成像过程及焊接成型过程，为不同材料、不同参数的焊接工艺提供数据参考。
[0047] 另外，为了解决在高速焊接时，确保所述复合焊焊枪与所述焊缝保持动态对的精度，保证焊缝成型效果和焊接质量。本实施例提供的焊接质量监测系统还包括：激光传感器5、控制器6、执行器7、导流板8及防护板9。其中，
[0048] 所述激光传感器5用于采集焊缝的第一位置图像信息及第二位置图像信息，将所述第一位置图像信息及第二位置图像信息发送至图像处理计算机4。具体地，所述激光传感器5投射到焊缝上的特定频率的激光条纹经过滤光片过滤其他频率干扰光线后由电荷耦合元件(CCD，Charge-coupled Device)成像单元摄取包含焊缝参数的图像信息。所述焊缝参数包括：所述焊缝的横向偏差、纵向偏差、所述焊缝的对口间隙以及所述焊缝的错边量。
[0049] 在焊接过程中，当所述图像处理计算机4接收到所述第一位置图像信息及第二位置图像信息时，所述图像处理器41首先根据所述第一位置图像信息及所述第二位置图像信息计算所述焊缝的横向偏差、纵向偏差；根据所述第二位置图像信息获取所述焊缝的对口间隙以及所述焊缝的错边量，根据所述对口间隙及所述错边量拟合计算激光输出功率控制量。
[0050] 具体地，所述图像处理器41利用激光功率控制函数拟合计算激光输出功率控制量。
[0051] 因所述复合焊具有大熔深、桥接能力好的特点，因此可以适应较大的错边量，所述错边量的值具体可以为：0～2mm。但如果所述错边量超过2mm，就需要增大所述复合焊的激光输出功率控制量。
[0052] 一般来说，透焊双面1mm坡口钝边需要1KW的激光输出功率，因此，在焊缝内部成型时，所需第一激光输出功率P1可以根据公式(1)得出。
[0053] P1＝P0*(1+1/2*C) (1)
[0054] 其中，在公式(1)中，所述P0为基础功率，所述C为错边量。
[0055] 进一步地，因所述复合焊的激光束的聚焦直径一般为0.33mm，当坡口钝边较小时，所述激光束可以适应的对口间隙为0～0.3mm；而坡口钝边为4～10mm的较厚钝边时，所述激光束在负离焦处的直径变大，可以适应的对口间隙为0～0.5mm。其中，所述负离焦为所述激光束的聚焦点位于焊接工件的背面。
[0056] 而对口间隙过大时，使得激光透射能量过大，造成焊缝背后过高，因此可根据公式(2)根据0～0.5mm的对口间隙调整第二激光输出功率P2。
[0057] P2＝P0*(1-1/2*G) (2)
[0058] 其中，在公式(2)中，所述G为对口间隙。
[0059] 因此，可以得出所述激光功率控制函数的关系式，如公式(3)所示：
[0060] P＝P0*(1+1/2*C-1/2*G) (3)
[0061] 其中，所述错边量及所述对口间隙的1mm对应1v电压。
[0062] 这里，所述横向偏差为所述第二位置图像信息与所述第二位置图像信息在水平方向上的差量；所述纵向偏差为所述第二位置图像信息与所述第一位置图像信息在垂直方向上的差量。其中，
[0063] 所述第一位置图像信息具体包括：所述复合焊焊枪的初始焊接位置信息；
[0064] 所述第二位置图像信息具体包括：在预设周期内，所述复合焊焊枪到达的焊接位置信息。所述预设的周期为1～3s。
[0065] 具体地，图像处理器41对接收到的第一位置图像信息及第二位置图像信息进行滤波、二值化、阈值分割和边缘检测等图像处理，利用数字图像处理算法拟合出与焊缝具有比例关系的焊缝图像，根据结构光原理确定焊枪与焊缝对中的纵向偏差和横向偏差，加比例系数修正所述纵向偏差和所述横向偏差。
[0066] 这里，经过计算得到的激光传感器5的安装高度与比例系数有关系。例如，预先设定的安装高度是100mm，则比例系数为1。但是在安装过程中会存在安装误差，或者由于机械结构的限制不能准确安装视觉传感器于100mm高度、，此时需要设定比例系数，比如安装高度为90mm，比例系数需要设为0.9；或者安装高度为110mm时，比例系数需要设为1.1，以此修订获得准确的焊缝尺度信息。综上所述，所述比例系数一般为1左右。在使用过程中，安装高度应该尽量接近100mm，否则对于定焦的激光感器5的成像质量会受到影响。
[0067] 其次，所述图像处理器41将所述横向偏差转换为横向偏差电压量，将所述纵向偏差转换为纵向偏差电压量，根据预先设置的超前延时量进行延时计算后，将所述横向偏差电压量、所述纵向偏差电压量及所述激光输出功率控制量发送至控制器6。这里，所述超前延时量根据所述激光传感器5的导前量与所述复合焊的焊接速度确定。比如，当所述导前量为1m，所述焊接速度为1m/s时，可以确定所述超前延时量为1s。
[0069] 根据第二转换系数将所述纵向偏差转换为对应的第二像素点，将所述第二像素点转换为所述纵向偏差电压量。其中，
[0070] 所述第一转换系数为：1mm的所述横向偏差对应100个所述第一像素点，100个所述第一像素点对应1V所述横向偏差电压量；
[0071] 所述第二转换系数为：1mm的所述纵向偏差对应100个所述第二像素点，100个所述第二像素点对应1V所述纵向偏差电压量。
[0072] 其中，所述第一转换系数及所述第二转换系数根据激光传感器5的安装高度确定。
[0073] 当所述图像处理器41将所述横向偏差转换为所述横向偏差电压量、将所述纵向偏差转换为所述纵向偏差电压量时，所述控制器6具体用于：控制执行器7根据所述横向偏差电压量修正所述横向偏差，根据所述纵向偏差电压量修正所述纵向偏差；以使所述复合焊焊枪与所述焊缝保持精准对中状态。根据所述激光输出功率控制量实时调节所述激光传感器5的输出能量，保证激光输出功率与所述焊缝的对口间隙、错边量的匹配，进而保证焊接质量。
[0074] 在焊接过程中，所述导流板8用于：改变压缩空气的气流方向，消除所述气流对电弧焊保护气体的干扰，避免出现焊接气孔。如图2所示，所述导流板8为“T”型金属板，所述导流板8上设置有与激光聚焦点同心的第一圆孔，连通激光光路。所述第一圆孔的直径可以通过激光焊枪11的高斯光束能量散失计算，使所述第一圆孔聚集所述高斯光束激光能量的86％。
[0076] 所述导流板8的一端为直线型，第一宽度为55mm，第一长度为60mm；所述导流板8的另一端为弧形，第二宽度为90mm，第二长度为150mm。所述导流板8的厚度为0.1mm。
[0077] 具体地，将所述导流板8的一端设置在所述激光焊枪11的聚焦镜片下方，另一端与所述激光传感器5的一端连接，在焊接过程中，横吹气帘的高压压缩空气流从激光焊枪11的侧面吹出后，经过所述导流板8的另一端引导后，排到焊枪两侧较远处，消除了高压压缩空气流对复合焊保护气流的干扰，有效抑制了焊接气孔，提高了焊接质量。
[0078] 进一步地，在焊接过程中，所述防护板9具体用于：有效避免激光焊枪11聚焦镜片受到焊渣的污染，消除所述激光焊枪11防护气帘气流对保护气流的影响，提高焊接质量及焊接效率；其中，
[0079] 如图3所示，所述防护板9为“L”型金属板，所述防护板9包括：第一金属板91及第二金属板92；其中，
[0080] 所述第一金属板91为长方形，所述长方形的长为100mm，所述长方形的宽为64mm。所述第一金属板91上设置有安装孔，所述安装孔包括三排，以调整所述第一金属板91的安装高度。
[0081] 所述第二金属板92为正方形，所述正方形的边长为64mm，所述第二金属板92上设置有与所述激光焊枪11聚焦点同心的第二圆孔。
[0082] 具体地，焊接前，将所述防护板9安装在激光焊枪11的激光头处，并可通过公式h＝d/D*H计算所述防护板9的安装高度h；其中，
[0083] 所述d为所述第二圆孔的直径；所述H为激光焊枪11的焦距。所述第二圆孔的直径d为7.3～7.5mm。
[0084] 本实施例提供的焊接质量监测系统，具有以下优点：
[0085] (1)能够实时监测并分析熔池形成状况与焊缝成型情况，准确记录不良焊点的时间和位置信息，获取焊接质量评估结果；与人工直接观察高速焊接相比，提高了焊点质量检测的效率及质量，避免了激光对人体的伤害。
[0086] (2)为焊点质量检测提供了参考数据，降低漏检率。
[0087] 实施例二
[0088] 相应于实施例一，本实施例还提供一种焊接质量监测方法，如图4所示，所述方法包括以下几个步骤：
[0089] 步骤410，利用焊枪对焊点进行焊接；
[0090] 本步骤中，所述焊枪包括激光焊枪及电弧焊枪。
[0091] 步骤411，摄录所述焊点的熔池红外热成像数据；
[0092] 本步骤中，在焊枪焊接过程中，利用红外成像仪摄录所述焊点的熔池红外热成像数据及焊缝成型过程。
[0093] 步骤412，采集并发送所述熔池红外热成像数据；
[0094] 当所述红外热成像仪将所述熔池红外热成像数据及焊缝成型过程摄录完成后，利用所述图像采集卡采集所述熔池红外热成像数据及焊缝成型过程，将所述熔池红外热成像数据焊缝成型过程发送至图像处理计算机。
[0095] 步骤413，分析所述熔池红外热成像数据获取焊接参数，将所述焊接参数与预设的焊接标准相比较，获取焊点质量评估结果；
[0096] 当所述图像处理计算机接收到所述熔池红外热成像数据后，分析所述熔池红外热成像数据获取焊接参数，将所述焊接参数与预设的焊接标准相比较，获取焊点质量评估结果。这里，所述焊接参数包括：所述熔池的尺寸、结构以及温度梯度。
[0097] 具体地，所述图像处理计算机包括：图像处理器、质量分析器以及存储器；其中，[0098] 当所述图像处理计算机接收到所述熔池红外热成像数据后，将所述熔池红外热成像数据发送至所述图像处理器，所述图像处理器对所述熔池红外热成像数据进行分析，获取焊接参数，将所述焊接参数发送至所述质量分析器。
[0099] 当所述质量分析器接收到所述焊接参数时，将所述焊接参数与预设的焊接标准相比较，自动获取焊点质量评估结果；并对检测异常的焊点的时间、坐标进行记录，将所述异常的焊点的时间、坐标发送至存储器。
[0100] 所述存储器用于存储所述熔池红外热成像数据、所述焊接成型过程的图像数据以及所述异常焊点的时间、坐标数据。
[0101] 这里，当所述图像处理计算机检测到所述焊点的焊接参数不满足所述焊接标准时，还提取所述焊点的焊接时间、焊接位置信息，分析所述焊点的焊接时间及所述焊接位置存在的缺陷，为焊接质量检测提供参考数据。
[0102] 当操作人员需要离线分析时，所述图像处理计算机读取所述存储器中存储的所述熔池红外热成像数据，对所述熔池红外热成像数据进行离线分析，获取离线分析信息；并通过帧播放所述熔池红外热成像过程及焊接成型过程，为不同材料、不同参数的焊接工艺提供数据参考。
[0103] 另外，本实施例还利用激光传感器、控制器、执行器、导流板及防护板，确保在高速焊接时，所述复合焊焊枪与所述焊缝保持动态对的精度，保证焊缝成型效果和焊接质量。其中，
[0104] 所述激光传感器用于采集焊缝的第一位置图像信息及第二位置图像信息，将所述第一位置图像信息及第二位置图像信息发送至图像处理计算机。具体地，所述激光传感器投射到焊缝上的特定频率的激光条纹经过滤光片过滤其他频率干扰光线后由电荷耦合元件CCD成像单元摄取包含焊缝参数的图像信息。所述焊缝参数包括：所述焊缝的横向偏差、纵向偏差、所述焊缝的对口间隙以及所述焊缝的错边量。
[0105] 在焊接过程中，当所述图像处理计算机接收到所述第一位置图像信息及第二位置图像信息时，所述图像处理器首先根据所述第一位置图像信息及所述第二位置图像信息计算所述焊缝的横向偏差、纵向偏差；根据所述第二位置图像信息获取所述焊缝的对口间隙以及所述焊缝的错边量，根据所述对口间隙及所述错边量拟合计算激光输出功率控制量。
[0106] 具体地，所述图像处理器利用激光功率控制函数拟合计算激光输出功率控制量。
[0107] 因所述复合焊具有大熔深、桥接能力好的特点，因此可以适应较大的错边量，所述错边量的值具体可以为：0～2mm。但如果所述错边量超过2mm，就需要增大所述复合焊的激光输出功率控制量。
[0108] 一般来说，透焊双面1mm坡口钝边需要1KW的激光输出功率，因此，在焊缝内部成型时，所需第一激光输出功率P1可以根据公式(1)得出。
[0109] P1＝P0*(1+1/2*C) (1)
[0110] 其中，在公式(1)中，所述P0为基础功率，所述C为错边量。
[0111] 进一步地，因所述复合焊的激光束的聚焦直径一般为0.33mm，当坡口钝边较小时，所述激光束可以适应的对口间隙为0～0.3mm；而坡口钝边为4～10mm的较厚钝边时，所述激光束在负离焦处的直径变大，可以适应的对口间隙为0～0.5mm。其中，所述负离焦为所述激光束的聚焦点位于焊接工件的背面。
[0112] 而对口间隙过大时，使得激光透射能量过大，造成焊缝背后过高，因此可根据公式(2)根据0～0.5mm的对口间隙调整第二激光输出功率P2。
[0113] P2＝P0*(1-1/2*G) (2)
[0114] 其中，在公式(2)中，所述G为对口间隙。
[0115] 因此，可以得出所述激光功率控制函数的关系式，如公式(3)所示：
[0116] P＝P0*(1+1/2*C-1/2*G) (3)
[0117] 其中，所述错边量及所述对口间隙的1mm对应1v电压。
[0118] 这里，所述横向偏差为所述第二位置图像信息与所述第二位置图像信息在水平方向上的差量；所述纵向偏差为所述第二位置图像信息与所述第一位置图像信息在垂直方向上的差量。其中，
[0119] 所述第一位置图像信息具体包括：所述复合焊焊枪的初始焊接位置信息；
[0120] 所述第二位置图像信息具体包括：在预设周期内，所述复合焊焊枪到达的焊接位置信息。所述预设的周期为1～3s。
[0121] 具体地，图像处理器41对接收到的第一位置图像信息及第二位置图像信息进行滤波、二值化、阈值分割和边缘检测等图像处理，利用数字图像处理算法拟合出与焊缝具有比例关系的焊缝图像，根据结构光原理确定焊枪与焊缝对中的纵向偏差和横向偏差，加比例系数修正所述纵向偏差和所述横向偏差。
[0122] 这里，经过计算得到的激光传感器5的安装高度与比例系数有关系。例如，预先设定的安装高度是100mm，则比例系数为1。但是在安装过程中会存在安装误差，或者由于机械结构的限制不能准确安装视觉传感器于100mm高度、，此时需要设定比例系数，比如安装高度为90mm，比例系数需要设为0.9；或者安装高度为110mm时，比例系数需要设为1.1，以此修订获得准确的焊缝尺度信息。综上所述，所述比例系数一般为1左右。在使用过程中，安装高度应该尽量接近100mm，否则对于定焦的激光感器5的成像质量会受到影响。
[0123] 其次，所述图像处理器将所述横向偏差转换为横向偏差电压量，将所述纵向偏差转换为纵向偏差电压量，根据预先设置的超前延时量进行延时计算后，将所述横向偏差电压量、所述纵向偏差电压量及所述激光输出功率控制量发送至控制器。这里，所述超前延时量根据所述激光传感器的导前量与所述复合焊的焊接速度确定。比如，当所述导前量为1m，所述焊接速度为1m/s时，可以确定所述超前延时量为1s。
[0124] 具体地，所述图像处理器根据第一转换系数将所述横向偏差转换为对应的第一像素点，将所述第一像素点转换为所述横向偏差电压量；
[0125] 根据第二转换系数将所述纵向偏差转换为对应的第二像素点，将所述第二像素点转换为所述纵向偏差电压量。其中，
[0126] 所述第一转换系数为：1mm的所述横向偏差对应100个所述第一像素点，100个所述第一像素点对应1V所述横向偏差电压量；
[0127] 所述第二转换系数为：1mm的所述纵向偏差对应100个所述第二像素点，100个所述第二像素点对应1V所述纵向偏差电压量。
[0128] 其中，所述第一转换系数及所述第二转换系数根据激光传感器的安装高度确定。
[0129] 当所述图像处理器将所述横向偏差转换为所述横向偏差电压量、将所述纵向偏差转换为所述纵向偏差电压量时，所述控制器具体用于：控制执行器根据所述横向偏差电压量修正所述横向偏差，根据所述纵向偏差电压量修正所述纵向偏差；以使所述复合焊焊枪与所述焊缝保持精准对中状态。根据所述激光输出功率控制量实时调节所述激光传感器的输出能量，保证激光输出功率与所述焊缝的对口间隙、错边量的匹配，进而保证焊接质量。
[0130] 在焊接过程中，利用导流板改变压缩空气的气流方向，消除所述气流对电弧焊保护气体的干扰，避免出现焊接气孔。如图2所示，所述导流板为“T”型金属板，所述导流板上设置有与激光聚焦点同心的第一圆孔，连通激光光路。所述第一圆孔的直径可以通过激光焊枪的高斯光束能量散失计算，使所述第一圆孔聚集所述高斯光束激光能量的86％。
[0131] 这里，所述导流板的材质包括：铜板、铝板。
[0132] 所述导流板的一端为直线型，第一宽度为55mm，第一长度为60mm；所述导流板的另一端为弧形，第二宽度为90mm，第二长度为150mm。所述导流板的厚度为0.1mm。
[0133] 具体地，将所述导流板的一端设置在所述激光焊枪的聚焦镜片下方，另一端与所述激光传感器的一端连接，在焊接过程中，横吹气帘的高压压缩空气流从激光焊枪的侧面吹出后，经过所述导流板的另一端引导后，排到焊枪两侧较远处，消除了高压压缩空气流对复合焊保护气流的干扰，有效抑制了焊接气孔，提高了焊接质量。
[0134] 进一步地，在焊接过程中，利用防护板消除所述激光焊枪防护气帘气流对保护气流的影响，有效避免激光焊枪聚焦镜片受到焊渣的污染，提高焊接质量及焊接效率；其中，[0135] 如图所示，所述防护板为“L”型金属板，所述防护板包括：第一金属板及第二金属板；其中，
[0136] 所述第一金属板为长方形，所述长方形的长为100mm，所述长方形的宽为64mm。所述第一金属板上设置有安装孔，所述安装孔包括三排，以调整所述第一金属板的安装高度。
[0137] 所述第二金属板为正方形，所述正方形的边长为64mm，所述第二金属板上设置有与所述激光焊枪聚焦点同心的第二圆孔。
[0138] 具体地，焊接前，将所述防护板安装在激光焊枪的激光头处，并可通过公式h＝d/D*H计算所述防护板的安装高度h；其中，
[0139] 所述d为所述第二圆孔的直径；所述H为激光焊枪的焦距。所述第二圆孔的直径d为7.3～7.5mm。
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