CN112388112A - 一种铂金拉丝漏板自动焊接设备、铂金拉丝漏板制作工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种铂金拉丝漏板自动焊接设备、铂金拉丝漏板制作工艺，其中设备通过CCD视觉识别系统取代人眼的视觉功能，通过控制器（集成控制芯片、计算机、云操作台等）来对双轴驱动装置进行控制，根据视觉识别结果调整焊枪头的焊接位置，自动化焊枪主体实现了自动焊接，如此使得设备能自动适应漏板的焊接路径，实现精确的焊接。利用本发明的焊接设备及方法，可以实现漏嘴中心的精确定位，从而精确地确定出引弧位置和焊接起始点、以及焊缝的位置和走向。该系统和方法可应用于实现玻璃纤维铂金拉丝漏板漏嘴焊接实现自动化设备和制造领域。

Description

一种铂金拉丝漏板自动焊接设备、铂金拉丝漏板制作工艺

技术领域

本发明涉及铂金拉丝漏板加工技术领域，特别是涉及一种铂金拉丝漏板自动焊接设备、铂金拉丝漏板制作工艺。

背景技术

铂金拉丝漏板是玻璃纤维池窑拉丝作业的核心部件，是确保池窑拉丝产品质量和产量的关键。非熔化极的、非填料的焊接方法（如激光焊接、氩弧焊接、等离子焊接 ）是当前拉丝漏板加工制作中实现漏板与漏嘴连接的主要方式，其中又以直流正接的、非填料的激光焊接或者氩弧焊接工艺最为常用。但由于池窑铂金拉丝漏板和漏嘴本身的结构特点和漏嘴焊接的工艺要求、以及焊接过程中的热变形因素，使得这些池窑钳金拉丝漏板漏嘴焊接工艺难以实现自动化生产，长期以来依赖手工操作，并且生产效率比较低。

通常而言，池窑铂金拉丝漏板具有以下特点：

漏板尺寸小（长度＜450mm，宽度＜70mm），厚度薄（＜1.8mm），材质为销钻合金，价格昂贵；

漏嘴多（800~2400个以上），分布密度高，漏嘴尺寸小（外径4）D：2.3~3.5mm.内径4＞d:1.6~2.0mm），壁厚b较薄（b=0.2~0.7mm），长度L短（L=5~6mm）。

漏嘴与漏板之间的连接强度和气密性是对池窑拉丝漏板加工制作中漏嘴连接工艺的核心要求，是确保拉丝漏板使用寿命和拉丝产品质量的关键。尽管目前有两种池窑拉丝漏板漏嘴连接工艺，即整体冲压工艺和焊接工艺，但这两种加工工艺都更有优缺点。

所谓整体冲压工艺就是在铂金底板上，利用整体漏板模具直接冲压拉伸出漏嘴，实现板、嘴一体。其优点是便于实现漏板加工中板嘴连接的自动化生产，但存在以下显著缺点：1）直接冲压拉伸出的漏嘴材质疏松，机械强度低，使用寿命短；2）冲压拉伸过程中常常出现个别漏嘴拉断、开裂现象，直接造成整体底板报废，浪费严重；3）漏嘴在漏板上排列非常紧密，单个漏嘴冲压模具空间非常狭窄，对模具结构设计、加工精度和材质要求极高；4）模具通用性差，很难满足不同规格的漏板加工制作需要。

所谓焊接工艺则是先用不同的工艺方法独立完成漏板底板和漏嘴的加工制作，然后将漏嘴预装到漏板底板上，最后用激光焊接或者氩弧焊接方式实现漏嘴与漏板底板的连接，即板嘴焊接。因此，为了将完成某个漏嘴与漏板底板的连接，需要对板嘴结合处（即漏嘴外圆）进行焊接。也就是说，针对每个漏嘴的焊缝是漏嘴的整个外圆。焊接工艺的优点是：1）漏板底板加工和漏嘴加工彼此独立，能满足整个拉丝漏板对漏板底板和漏嘴的不同要求，从而有效克服了整体冲压工艺的诸多弊端；2）板嘴连接强度和连接气密性则通过独立的焊接工艺来保证。

另外，拉丝漏板产品对板嘴连接强度和连接气密性的高要求对实现板嘴连接的焊接工艺提出了很大的挑战。具体体现在：

1）、漏嘴尺寸小，焊缝精度要求高（＜0.1mm）；同时由于漏板底板和漏嘴均为材质价格非常昂贵的铂金，因此焊接工艺方面只能选择弧、激光焊、氩弧焊、等离子焊等非熔化极的、非填料的焊接方法；

2）、漏板底板薄，实现板嘴连接的焊接熔深要求达到底板厚度的80%。如1.5mm厚的漏板底板要求实现板嘴连接的焊接熔深达到1.2mm。对焊接熔深的要求导致激光焊接和氩弧焊成了最合适的选择，氩弧焊和激光焊具有热量集中、焊接精度更高的优点，被广泛采用在漏嘴与漏板的焊接；

3）、对焊接过程中的焊接速度和焊接电流的控制非常高，否则很容易导致欠焊或者过焊。欠焊则熔深不够，影响连接强度和连接气密性；过焊则导致整个漏板报废。因为漏板材质为铂合金这种贵金属，比重很大，稍有过焊就导致合金熔滴成块滴落，导致漏板被焊穿；

4）、漏板上漏嘴分布密度很高。不管釆用何种焊接方式，都将导致漏板底板焊接发热量很大，导致漏板热变形。尽管玻璃纤维池窑拉丝漏板对漏板本身的尺寸精度要求不高，可以接受焊接热变形造成的尺寸误差。但板嘴焊接对漏板造成的热变形为拉丝漏板加工制作中实现板嘴焊接的自动化带来了极大的困难；

5）、因铜材散热效果比较好，我们设计了铜磨具，作为焊接时的治具，用冷却水循环冷却治具，降低焊接时产生的高温，减少漏板的形变；

6）实际测试表明，传统采用人工焊方式将尺寸为450mmx70mm的漏板在板嘴焊接完成后其最终变形将达到：长度伸长6-8mm，相当于偏移2-3个漏嘴位置，宽度收缩更主要的是漏板热变形程度与焊接工艺、焊接路径、环境温度、通风条件、冷却手段等紧密相关，而热变形的动态变化规律难以准确量化，因此到目前为止，拉丝漏板加工制作中的漏嘴焊接均采用手工强焊。通过手工氩弧焊来完成漏嘴焊接，劳动强度大，焊接质量一致性差，废品率高，对焊工的技能要求很高，合格焊工的培训周期很长。

在玻璃纤维拉丝漏板的人工漏嘴焊接过程中，工人的手、脚、眼、脑的作 用分别如下：

眼：判断引弧是否成功、测量弧长，判断是否意外熄弧。b）定位引弧 位置和焊接起始点，测量焊缝的位置和走向。

手：根据大脑的指令实现焊枪的移动和焊缝跟随。

脚：根据大脑的指令控制焊接电流；比如，当通过眼睛测量发现弧长过 长，熔深过大，大脑发出抬脚减小焊接电流的指令。

脑：作为控制中枢，根据眼这个最重要的传感器的信息反馈以及大脑中储 存的知识和经验来控制手脚的动作。

发明内容

本发明的目的是要提供一种铂金拉丝漏板自动焊接设备、铂金拉丝漏板制作工艺，能够实现漏嘴在漏板上的精确定位，使得能够产生自动适应漏板及漏嘴的焊接路径，提高焊接准确性及焊接效率，提高产品良品率。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明提供了一种铂金拉丝漏板自动焊接设备，铂金拉丝漏板包括漏板、和漏板相连的若干个漏嘴，自动焊接设备包括CCD视觉识别系统、控制器、双轴驱动装置和焊接主机，所述CCD视觉识别系统设置于漏板上方、用于检测漏嘴的位置，所述焊接主机的焊接头设置于所述双轴驱动装置上，所述控制器根据所述CCD视觉识别系统的检测结果控制所述双轴驱动装置动作，所述焊接主机用于对所述漏嘴与漏板的接触边缘进行焊接。

可选地，所述CCD视觉识别系统对漏嘴中心予以定位，所述控制器通过所述双轴驱动装置带动所述CCD视觉识别系统的摄录头与所述焊接头同时动作，使得所述CCD视觉识别系统的视场中心与漏嘴中心重合实现定位。

可选地，所述CCD视觉识别系统包括照明光源、摄录头和视频釆集板卡，所述摄录头同样设置在所述双轴驱动装置处，并且摄录头与所述焊接头联动。

可选地，还包括定位所述漏板用的底座散热治具，所述底座散热治具采用导热金属制成，在导热金属制成的治具底部设置有水冷循环机构。

可选地，所述双轴驱动装置包括X轴运动机构、与所述X轴运动机构运动相连的Y轴运动机构，所述焊接主机固定在所述Y轴运动机构上的活动块上。

可选地，所述焊接主机为氩弧焊或者激光焊中的一种。

特别地，本发明还提供了一种铂金拉丝漏板制作工艺，铂金拉丝漏板包括漏板、和漏板相连的若干个漏嘴，工艺通过CCD视觉识别系统识别所述若干个漏嘴实现定位，并将定位结果反馈控制双轴驱动装置动作，驱动焊接主机实时调整焊接位置，对漏嘴与所述漏板相接触的外缘进行焊接。

可选地，所述CCD视觉识别系统与所述双轴驱动装置构成运动控制闭环，利用漏嘴中心与CCD视觉识别系统的视场中心实现漏嘴的准确定位。

可选地，所述CCD视觉识别系统中配置有与待加工的铂金拉丝漏板相对应的二维图像空间，所述CCD视觉识别系统将所述二维图像空间中的漏嘴中心作为标准基点，所述标准基点与实时采集到的漏板图像中的漏嘴中心实时位置比对，如标准基点与漏嘴中心实时位置相重合即判定为实现初始精准定位。

可选地，所述CCD视觉识别系统的摄录头与焊接用的焊枪头通过驱动块同时固定于所述双轴驱动装置上，所述摄录头与焊枪头同时动作，其中，所述双轴驱动装置根据所述CCD视觉识别系统的比对结果调整所述驱动块的位置，实现摄录头与焊枪头的初始定位。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

本发明的铂金拉丝漏板自动焊接设备，通过CCD视觉识别系统取代人眼的视觉功能，通过控制器（集成控制芯片、计算机、云操作台等）来对双轴驱动装置进行控制，根据视觉识别结果调整焊枪头的焊接位置，自动化焊枪主体实现了自动焊接，如此使得设备能自动适应漏板的焊接路径，实现精确的焊接。

进一步地，本申请的铂金拉丝漏板制作工艺，通过基于CCD视觉的漏嘴中心快速定位技术，并与运动控制结合，构成基于CCD视觉定位漏嘴中心快速定位技术的运动控制闭环系统，实现漏嘴中心与CCD视觉定位系统中二维图像内漏嘴中心（标准基点）的完全重合，完成漏嘴中心的精确定位。前述漏嘴中心定位方法不仅有效减小了漏嘴图像的成像噪声，而且定位过程简单快速，不牵涉到任何复杂的数学运算，从而确保能很好地为作为运动控制的双轴驱动装置提供漏嘴中心定位的实时反馈信息，进而实现漏嘴中心的精定位，满足铂金拉丝漏板漏嘴焊接对焊缝跟踪精度的要求。

可知，利用本发明的焊接设备及方法，可以实现漏嘴中心的精确定位，从而精确地确定出引弧位置和焊接起始点、以及焊缝的位置和走向。该系统和方法可应用于实现玻璃纤维铂金拉丝漏板漏嘴焊接实现自动化设备和制造领域。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本发明一个实施例的铂金拉丝漏板自动焊接设备的结构示意图。

其中，附图标记说明如下：

1、双轴驱动装置，2、摄录头，3、焊接头，4、漏板，5、漏嘴，6、驱动块。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1：

本实施例描述了一种铂金拉丝漏板自动焊接设备，如图1所示，铂金拉丝漏板4包括漏板4、和漏板4相连的若干个漏嘴5，自动焊接设备包括CCD视觉识别系统、控制器、双轴驱动装置1和焊接主机，所述CCD视觉识别系统设置于漏板4上方、用于检测漏嘴5的位置，所述焊接主机的焊接头3设置于所述双轴驱动装置1上，所述控制器根据所述CCD视觉识别系统的检测结果控制所述双轴驱动装置1动作，所述焊接主机用于对所述漏嘴5与漏板4的接触边缘进行焊接。

所述焊接主机为氩弧焊或者激光焊中的一种。

具体说来，所述双轴驱动装置1包括X轴运动机构、与所述X轴运动机构运动相连的Y轴运动机构，所述焊接主机固定在所述Y轴运动机构上的活动块上。所述CCD视觉识别系统包括照明光源、摄录头2和视频釆集板卡，所述摄录头2同样设置在所述双轴驱动装置1处，并且摄录头2与所述焊接头3联动。所述CCD视觉识别系统对漏嘴5中心予以定位，所述控制器通过所述双轴驱动装置1带动所述摄录头2与所述焊接头3同时动作，使得所述CCD视觉识别系统的视场中心与漏嘴5中心重合实现定位。

可选地，还包括定位所述漏板4用的底座散热治具，所述底座散热治具采用导热金属制成，在导热金属制成的治具底部设置有水冷循环机构。

所述铂金拉丝漏板4自动焊接设备，通过CCD视觉识别系统取代人眼的视觉功能，通过控制器（集成控制芯片、计算机、云操作台等）来对双轴驱动装置1进行控制，根据视觉识别结果调整焊枪头的焊接位置，自动化焊枪主体实现了自动焊接，如此使得设备能自动适应漏板4的焊接路径，实现精确的焊接。

实施例2：

本实施例提供了一种铂金拉丝漏板4制作工艺，铂金拉丝漏板4包括漏板4、和漏板4相连的若干个漏嘴5，工艺通过CCD视觉识别系统识别所述若干个漏嘴5实现定位，并将定位结果反馈控制双轴驱动装置1动作，驱动焊接主机实时调整焊接位置，对漏嘴5与所述漏板4相接触的外缘进行焊接。

所述CCD视觉识别系统与所述双轴驱动装置1构成运动控制闭环，利用漏嘴5中心与CCD视觉识别系统的视场中心实现漏嘴5的准确定位。所述CCD视觉识别系统中配置有与待加工的铂金拉丝漏板4相对应的二维图像空间，所述CCD视觉识别系统将所述二维图像空间中的漏嘴5中心作为标准基点，所述标准基点与实时采集到的漏板4图像中的漏嘴5中心实时位置比对，如标准基点与漏嘴5中心实时位置相重合即判定为实现初始精准定位。

所述CCD视觉识别系统的摄录头2与焊接用的焊枪头通过驱动块6同时固定于所述双轴驱动装置1上，所述摄录头2与焊枪头同时动作，其中，所述双轴驱动装置1根据所述CCD视觉识别系统的比对结果调整所述驱动块6的位置，实现摄录头2与焊枪头的初始定位。

本实施例的铂金拉丝漏板4制作工艺，通过基于CCD视觉的漏嘴5中心快速定位技术，并与运动控制结合，构成基于CCD视觉定位漏嘴5中心快速定位技术的运动控制闭环系统，实现漏嘴5中心与CCD视觉定位系统中二维图像内漏嘴5中心（标准基点）的完全重合，完成漏嘴5中心的精确定位。前述漏嘴5中心定位方法不仅有效减小了漏嘴5图像的成像噪声，而且定位过程简单快速，不牵涉到任何复杂的数学运算，从而确保能很好地为作为运动控制的双轴驱动装置1提供漏嘴5中心定位的实时反馈信息，进而实现漏嘴5中心的精定位，满足铂金拉丝漏板4漏嘴5焊接对焊缝跟踪精度的要求。

综上可知，利用本发明的焊接设备及方法，可以实现漏嘴5中心的精确定位，从而精确地确定出引弧位置和焊接起始点、以及焊缝的位置和走向。该系统和方法可应用于实现玻璃纤维铂金拉丝漏板4漏嘴5焊接实现自动化设备和制造领域。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种铂金拉丝漏板自动焊接设备，铂金拉丝漏板包括漏板、和漏板相连的若干个漏嘴，其特征在于，自动焊接设备包括CCD视觉识别系统、控制器、双轴驱动装置和焊接主机，所述CCD视觉识别系统设置于漏板上方、用于检测漏嘴的位置，所述焊接主机的焊接头设置于所述双轴驱动装置上，所述控制器根据所述CCD视觉识别系统的检测结果控制所述双轴驱动装置动作，所述焊接主机用于对所述漏嘴与漏板的接触边缘进行焊接。

2.根据权利要求1所述的铂金拉丝漏板自动焊接设备，其特征在于，所述CCD视觉识别系统对漏嘴中心予以定位，所述控制器通过所述双轴驱动装置带动所述CCD视觉识别系统的摄录头与所述焊接头同时动作，使得所述CCD视觉识别系统的视场中心与漏嘴中心重合实现定位。

3.根据权利要求2所述的铂金拉丝漏板自动焊接设备，其特征在于，所述CCD视觉识别系统包括照明光源、摄录头和视频釆集板卡，所述摄录头同样设置在所述双轴驱动装置处，并且摄录头与所述焊接头联动。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的铂金拉丝漏板自动焊接设备，其特征在于，还包括定位所述漏板用的底座散热治具，所述底座散热治具采用导热金属制成，在导热金属制成的治具底部设置有水冷循环机构。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的铂金拉丝漏板自动焊接设备，其特征在于，所述双轴驱动装置包括X轴运动机构、与所述X轴运动机构运动相连的Y轴运动机构，所述焊接主机固定在所述Y轴运动机构上的活动块上。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的铂金拉丝漏板自动焊接设备，其特征在于，所述焊接主机为氩弧焊或者激光焊中的一种。

7.一种铂金拉丝漏板制作工艺，铂金拉丝漏板包括漏板、和漏板相连的若干个漏嘴，其特征在于，工艺通过CCD视觉识别系统识别所述若干个漏嘴实现定位，并将定位结果反馈控制双轴驱动装置动作，驱动焊接主机实时调整焊接位置，对漏嘴与所述漏板相接触的外缘进行焊接。

8.根据权利要求7所述的铂金拉丝漏板制作工艺，其特征在于，所述CCD视觉识别系统与所述双轴驱动装置构成运动控制闭环，利用漏嘴中心与CCD视觉识别系统的视场中心实现漏嘴的准确定位。

9.根据权利要求8所述的铂金拉丝漏板制作工艺，其特征在于，所述CCD视觉识别系统中配置有与待加工的铂金拉丝漏板相对应的二维图像空间，所述CCD视觉识别系统将所述二维图像空间中的漏嘴中心作为标准基点，所述标准基点与实时采集到的漏板图像中的漏嘴中心实时位置比对，如标准基点与漏嘴中心实时位置相重合即判定为实现初始精准定位。

10.根据权利要求9所述的铂金拉丝漏板制作工艺，其特征在于，所述CCD视觉识别系统的摄录头与焊接用的焊枪头通过驱动块同时固定于所述双轴驱动装置上，所述摄录头与焊枪头同时动作，其中，所述双轴驱动装置根据所述CCD视觉识别系统的比对结果调整所述驱动块的位置，实现摄录头与焊枪头的初始定位。

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