一种激光清洁焊接小车及控制方法与流程

本发明涉及船舶焊接及激光清洗技术领域，特别是涉及一种激光清洁焊接小车及控制方法。

背景技术：

造船厂船用钢板一般在焊接前涂装有车间底漆，干燥且膜厚符合船级社规范要求的车间底漆可以不用清除直接焊接覆盖。但受生产条件限制，钢板上的车间的底漆在喷涂时存在膜厚超标的情况，且在运输、堆放过程中会吸附水分，坡口区域会粘连有铁锈，如坡口区域在焊前不加以清洁，会影响焊缝质量。传统上采用打磨机清除底漆和铁锈时，由于圆形磨片与钢板是线接触，存在死角位置打磨不彻底的问题，同时打磨清除时噪音大，附带产生金属废屑污染，作业环境差。而且需要在焊前专门增加打磨工序，打磨后如由于突发情况未能及时焊接时，打磨区域可能被重新污染需要进行再次打磨。

技术实现要素：

本发明的目的是：实现焊接时坡口区域同步自动清洁，保证了坡口区域清洁干净彻底，提高了焊缝的质量。

为了实现上述目的，本发明提供了一种激光清洁焊接小车，包括车体，所述车体上设置有横梁，所述横梁上安装有焊接组件和激光组件，所述横梁上还安装有控制面板，所述控制面板内安装有控制系统，所述焊接组件和所述激光组件均与所述控制系统电连接，所述激光组件转动安装在所述横梁上，所述激光组件在焊接前转动对需焊接区域进行激光预清洁。

进一步的，所述激光组件包括激光头，所述激光头内设置有可转动的光学镜片组。

进一步的，所述激光组件进行转动预清洁时，激光束与水平面最小夹角在50°－60°之间。

进一步的，所述横梁上还设置有驱动组件，所述驱动组件与所述激光组件连接且控制所述激光组件转动。

进一步的，所述焊接组件包括漏斗、送丝机构和焊剂罩，所述送丝机构安装在所述横梁下方，所述焊剂罩与所述送丝机构连接且设置在送丝机构下方，所述漏斗设置在所述送丝机构一侧。

进一步的，所述车体和所述横梁之间设置有支柱，所述横梁滑动安装在所述支柱上端，所述车体固定安装在所述支柱底部。

进一步的，所述激光头内设置有自动变焦系统。

一种基于如以上任一所述激光清洁焊接小车的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

s1，调整焊接组件和激光组件均对准需要焊接的位置；

s2，控制系统启动预清洁程序，激光组件启动发出激光，同时系统控制激光组件向焊接组件方向来回摆动进行清洁；

s3，预清洁完毕后，激光关闭，激光组件复位，焊接组件启动开始焊接，在焊接过程中激光组件重新启动发出激光进行清洁，同时车体开始行走。

进一步的，所述激光组件包括激光头和电机，所述激光头与所述电机的动力输出端连接，所述电机滑动安装在所述横梁上，所述激光头内设置有可转动的光学镜片组，在所述步骤s3中，激光组件重新启动发出激光进行清洁时，系统控制激光头内的光学镜片组360度旋转。

进一步的，所述激光头内设置有自动变焦系统，所述步骤s1中激光组件进行预清洁时，激光扫射清洁区域表面时，发射激光的焦距在最小焦距和最大焦距之间实时调节，所述最小焦距和最大焦距的焦距值均在150mm－200mm内。

进一步的，所述光学镜片组旋转周期t需要满足以下关系：

其中w为清洁区域的宽度，a为激光宽度，v为小车行走速度。

本发明提出的一种激光清洁焊接小车及控制方法与现有技术相比，其有益效果在于：在常规的埋弧焊小车上增加激光组件，可以在焊接前通过转动激光组件对焊接区域进行预清洁，还可以在焊接的同时进行自动激光清洁，在保证清洁彻底快速的基础上确保了焊缝的质量，实现坡口清洁完即焊接，避免坡口二次污染再打磨的问题。

附图说明

图1是本发明激光清洁焊接小车的整体结构示意图；

图2是本发明激光清洁焊接小车的激光头摆动状态示意图；

图3是本发明激光清洁焊接小车的激光旋转状态示意图。

图中，1、车体；2、焊接组件；201、漏斗；202、送丝机构；203、焊剂罩；3、激光组件；301、激光头；4、横梁；5、控制面板；6、钢板；7、坡口；701、坡口边；702、坡口中线；8、支柱；9、驱动组件；b1、光斑起始位置；b2、小车行走05t后光斑位置。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1：一种激光清洁焊接小车。

如图1所示，本发明实施例优选实施例的一种激光清洁焊接小车，包括车体1，所述车体1上设置有横梁4，所述横梁4上安装有焊接组件2和激光组件3，所述激光组件3转动安装在所述横梁4上，所述横梁4上还安装有控制面板5，所述控制面板5内安装有控制系统，所述焊接组件2与控制系统电连接。所述激光组件3包括激光头301，所述激光头301内设置有可转动的光学镜片组以及自动变焦系统，所述横梁4上设置有驱动组件9，本实施例优选的驱动组件9为电机，所述激光头301与所述电机的动力输出端连接，所述电机滑动安装在所述横梁4上，所述激光头301和电机均与控制系统信号连接。

基于上述方案，控制面板5内的控制系统主要是对小车整体的工作流程进行控制的，控制系统控制焊接组件2焊接的过程，控制系统控制激光头301启动发射激光，在激光头301发射激光时，控制系统控制电机启动带动激光头301摆动实现激光扫射清洁，在激光头301摆动过程中为了保证坡口7在整个厚度范围上被照射到的激光光斑聚焦合适，能量足够，激光头301内的自动变焦系统实时调节激光的焦距，而可以实现360度旋转的光学镜片组则是在焊接的同时通过激光光斑旋转对坡口7进行清洁，保证了清洁效果。

优选地，所述焊接组件2包括漏斗201、送丝机构202和焊剂罩203，所述送丝机构202安装在所述横梁4下方，所述焊剂罩203与所述送丝机构202连接且设置在送丝机构202下方，所述漏斗201设置在所述送丝机构202一侧，所述漏斗201底部设置有输出口，所述输出口和所述焊剂罩203的输出方向一致。漏斗201内放置埋弧焊焊剂，焊剂通过输出口输送到焊剂罩203落到需要焊接的坡口7，焊丝则通过送丝机构202送出至坡口7进行焊接，焊接的全过程均是由控制系统自动控制，保证了焊缝的质量和精度。

优选地，所述车体1和所述横梁4之间设置有支柱8，所述横梁4滑动安装在所述支柱8上端，所述车体1固定安装在所述支柱8底部。横梁4与支柱8之间是滑动安装的，即可以根据需要调节横梁4的伸出长度，可以适应不同尺寸的钢板6焊缝需求。

优选地，为了达到更好的激光清洁效果，激光类型为可光纤传输的nd：yag激光脉冲，激光头301上对应的设置电缆快速接口和光纤快速接口，便于外部系统通过光纤输入到激光头301。激光头301发射的激光为平面扇形，投射到钢板6表面的光斑为带状，光斑长度40－100mm可调，实际工作时需要保证覆盖坡口7两边各20mm范围，所以激光头301内的光学镜片组在旋转时的旋转周期需要满足以下条件：其中w为清洁区域的宽度，a为激光宽度，v为小车行走速度。

优选地，激光重复频率65－100khz可调(单脉冲能量2毫焦)，可以根据车间底漆、铁锈、油污等不同清洁对象选择合适的频率。

优选地，激光头301可以沿焊缝方向前后摆动进行预清洁时，向后摆动时激光束与水平面最小夹角为56°，激光头旋转轴投影到焊丝中心点距离为156.5mm(如图2所示)，保证清洁时激光束不被遮挡。激光头301最外层聚焦透镜中心面与钢板6表面平行时，透镜中心与坡口正表面距离设置为系统控制的最小焦距。激光头301摆动到最大幅度时，透镜中心与钢板6表面距离设置为系统控制的最大焦距。最小焦距、最大焦距值均应在150mm－200mm范围内。实际生产中激光头301每次调节后，均应用重新设置系统控制的最小焦距、最大焦距。焦距变化的趋势应与透镜和钢板6表面距离变化趋势一致，焦距变化周期应与激光头301摆动周期一致。

本实施例的具体工作流程如下：调整好焊接组件2和激光组件3在坡口7位置，使得焊丝输出时位于坡口中线702上，焊丝干伸长30－40mm，焊丝先不完全送出，焊剂先不放出，从焊车操作面板5上启动焊前清洁程序，控制系统控制启动激光头301开始工作，并控制摆动马达工作使激光头301向后转向焊丝并来回摆动(本实施例中电机优选为摆动马达)，清洁焊丝在钢板6上投影点到激光竖直投影范围内坡口7(如图2所示)，清洁完毕后激光头301自动归位，激光关闭，从操作面板5上启动焊接程序，控制系统控制重新启动激光头301，开始清洁坡口7，同时控制系统控制焊丝送出到与钢板6接触，焊丝停止送出，控制系统自动控制放出埋弧焊焊剂，控制引弧，开始焊接，引弧同时控制系统控制焊接小车开始行走。

综上，本发明实施例提供一种激光清洁焊接小车，实现了无接触式的坡口清洁，清洁效果好，焊接质量佳，减少了机械打磨工序，将打磨工序糅合在焊接工序中，实现坡口7清洁完即焊接，避免坡口7二次污染再打磨问题。焊前预清洁时，激光头301可摆动，激光焦距可调整，保证了预清洁的效果。焊接时，激光光斑可旋转，根据焊接速度及坡口宽度，通过设定光斑长度及旋转周期可以保证坡口及两边各20mm范围内区域的清洁次数，保证清洁效果。

实施例2：一种激光清洁焊接小车的控制方法。

本实施例提供了一种基于如以上所述激光清洁焊接小车的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

s1，调整焊接组件2和激光组件3均对准需要焊接的位置，焊丝对应在坡口中线702；

s2，控制系统启动预清洁程序，激光组件3启动发出激光，同时系统控制激光组件3向焊接组件2方向来回摆动进行清洁；

s3，预清洁完毕后，激光关闭，激光组件3复位，焊接组件2启动开始焊接，在焊接过程中激光组件3重新启动发出激光进行清洁，同时车体1开始行走。

优选地，在所述步骤s3中，激光组件3重新启动发出激光进行清洁时，系统控制激光头301内的光学镜片组360度旋转。激光旋转时需要保证覆盖坡口7两边各20mm范围，所以激光头301内的光学镜片组在旋转时的旋转周期需要满足以下条件：其中w为清洁区域的宽度，a为激光宽度，v为小车行走速度。

优选地的，所述步骤s1中激光组件3进行预清洁时，激光扫射清洁区域表面时，发射激光的焦距在最小焦距和最大焦距之间实时调节，所述最小焦距和最大焦距的焦距值均在150mm－200mm内。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。