CN117680820B - 应用于石英玻璃材料自动化焊接的智能控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了应用于石英玻璃材料自动化焊接的智能控制系统及方法，涉及激光焊接技术领域，包括设备底座，其内侧设有两组移动板，移动板的内侧中间位置设有夹持机构，在设备底座的顶面设有驱动轨道，在驱动轨道上设有自动化焊接机构，通过激光束焊接，在设备底座上装载有控制模块，控制模块预先收集石英玻璃材料焊接的历史数据集合；基于历史数据集合，控制模块训练出自动化焊接机构的参数预测模型；控制模块通过自动化焊接机构采集石英玻璃材料的焊点数据；自动化焊接机构根据参数数据对石英玻璃材料的焊点进行精准的激光焊接操作，保证了石英玻璃材料的焊接效果。

Description

应用于石英玻璃材料自动化焊接的智能控制系统及方法

技术领域

本发明涉及激光焊接技术领域，具体涉及应用于石英玻璃材料自动化焊接的智能控制系统及方法。

背景技术

现有的应用于石英玻璃材料自动化焊接的智能控制系统如授权公告号为CN107892467B的中国专利公开的一种玻璃管激光封口设备、授权公告号为CN106735895B的中国专利公开的一种铝合金-玻璃复合材料的激光焊接方法以及授权公告号为CN109702343B的中国专利公开的一种对玻璃的透明度可控的激光复合焊接装置及方法，此类设备在进行激光焊接时，主要存在以下缺陷：

一是在进行激光焊接时，对其中的激光功率、离焦量控制需要达到非常高的精确度，而实际焊接过程中，由于焊接的缝隙大小不均匀，在进行激光焊接时，缝隙受到的激光功率是恒定的，导致了焊接的接口处平整度不一致，导致了焊接效果无法提升；

二是随着激光设备的使用过程中配件的损耗，会导致激光设备输出的激光功率出现偏差，而激光设备无法及时进行校准，导致焊接的效果变差。

发明内容

为了克服上述的技术问题，本发明的目的在于提供应用于石英玻璃材料自动化焊接的智能控制系统及方法，以解决现有技术中，由于焊接的缝隙大小不均匀，在进行激光焊接时，缝隙受到的激光功率是恒定的，导致了焊接的接口处平整度不一致的问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

具体是提供一个应用于石英玻璃材料自动化焊接的智能控制系统，包括设备底座，其内侧设有两组移动板，移动板的内侧中间位置设有夹持机构，在设备底座的顶面设有驱动轨道，在驱动轨道上设有自动化焊接机构，通过激光束焊接，在设备底座上装载有控制模块，控制模块预先收集石英玻璃材料焊接的历史数据集合；基于参数数据和焊点数据组成的数据集合，控制模块训练出自动化焊接机构的参数预测模型；控制模块通过自动化焊接机构采集石英玻璃材料的焊点数据，控制模块基于焊点数据使用自动化焊接机构的参数预测模型预测自动化焊接机构焊接石英玻璃材料的参数数据。

作为本发明进一步的方案：所述设备底座的内侧设有液压机构，所述液压机构的输出端设有液压腔，液压腔的外侧插接有多根独立设置的夹持杆。

作为本发明进一步的方案：所述液压机构包括液压缸，液压缸的输出端连接有液压杆，液压杆远离液压缸的一端连接有液压推板。

作为本发明进一步的方案：所述夹持机构包括驱动套，驱动套的输出端连接有伸缩杆，伸缩杆远离驱动套的一端转动连接有三组旋转臂，三组旋转臂远离伸缩杆的一端均转动连接有夹持板，夹持板的一侧固定连接有两个缓冲球。

作为本发明进一步的方案：所述驱动轨道包括四个立柱，四个立柱的顶面固定连接有两组水平横向设置的水平轨道，自动化焊接机构设置在水平轨道上。

作为本发明进一步的方案：所述自动化焊接机构包括横向驱动臂，横向驱动臂的两端嵌套在水平轨道的外侧，横向驱动臂的内侧安装有纵向螺纹杆，纵向螺纹杆的外侧设置有移动座，移动座的一侧设有旋转座，旋转座的底面设有升降板，升降板的底面设有激光焊接头。

作为本发明进一步的方案：所述激光焊接头的两侧设有第一激光扫描仪和第二激光扫描仪。

作为本发明进一步的方案：所述激光焊接头的顶面一侧设有驱动推杆，驱动推杆的输出端转动连接有调节杠杆，调节杠杆远离驱动推杆的一端与升降板的底面转动连接，升降板与激光焊接头之间连接有转动轴。

作为本发明进一步的方案：所述焊点数据包括焊前数据和焊后数据，控制模块通过第一激光扫描仪采集焊前数据，控制模块通过第二激光扫描仪采集焊后数据，焊前数据和焊后数据均包括石英玻璃材料焊点的三维坐标数据和焊点的反射率数据；

所述参数数据包括激光功率数据、焊接速度数据、脉冲宽度数据和离焦量数据；

所述历史数据集合包括N组训练数据，N为正整数，每组训练数据包括一组焊点数据和相应的参数数据。

应用于石英玻璃材料自动化焊接的智能控制方法，该智能控制方法基于上述的应用于石英玻璃材料自动化焊接的智能控制系统实现，包括以下步骤：

将历史数据中的焊接材料的每组焊点数据作为参数预测模型的输入，以历史数据中的焊点数据相应的参数数据作为输出，以每组焊点数据对应的参数数据作为预测目标，以最小化所有焊点数据的预测准确度之和作为训练目标；

预测准确度的计算公式为x_i=（m_i-n_i）²，其中x_i为预测准确度，mi为历史数据中第i组焊点数据对应的预测的参数数据，ni为历史数据中第i组焊点数据相应的参数数据，对参数预测模型进行训练，直至预测准确度之和达到收敛时停止训练；

控制模块通过第一激光扫描仪采集焊前数据，控制模块基于焊前数据使用参数预测模型预测激光焊接头的参数数据；

激光焊接头根据预测的参数数据对石英玻璃材料进行激光焊接；

控制模块通过第二激光扫描仪采集焊后数据，控制模块基于焊后数据校准激光焊接头的参数数据。

本发明的有益效果：

1、本发明中，控制模块根据石英玻璃材料焊接前焊点的三维坐标数据和焊点的反射率数据使用参数预测模型预测自动化焊接机构焊接石英玻璃材料的参数数据，然后自动化焊接机构根据参数数据对石英玻璃材料的焊点进行精准的激光焊接操作，保证了石英玻璃材料的焊接效果。

2、本发明中，通过设置的驱动轨道和自动化焊接机构，控制模块每隔0.1s便采集一次石英玻璃材料的焊点的三维坐标数据，再根据三维坐标数据调整激光焊接头的角度和位置，保证激光焊接头可以自动焊接不同规格的石英玻璃材料，提高了激光焊接头的适用性。

3、本发明中，激光焊接头先通过第一激光扫描仪采集焊前数据，然后通过参数预测模型预测出激光焊接头的参数数据，再根据焊前数据中的坐标点（A，B，C）、（a，b，c）确定激光焊接头的位置，就可以将激光焊接头移动至精确的位置上，并且能保证激光焊接头输出精确的激光功率数据、焊接速度数据、脉冲宽度数据和离焦量数据，从而保证了石英玻璃材料焊接的效果和焊接的稳定性。

4、本发明中，第二激光扫描仪会采集石英玻璃材料上焊点的焊后数据，焊后数据也包括焊点的三维坐标数据和焊点的反射率数据，通过焊点的三维坐标数据和焊点的反射率数据校准激光焊接头的参数数据，保证参数预测模型预测的参数数据更加精确。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的主视图；

图3是本发明中设备底座的结构示意图；

图4是本发明中设备底座的局部剖视图；

图5是本发明中液压机构的主视图；

图6是本发明中夹持机构的结构示意图；

图7是本发明中驱动轨道的结构示意图；

图8是本发明中自动化焊接机构的结构示意图；

图9是本发明中激光焊接头的局部结构示意图；

图10是本发明中激光焊接头工作时与石英玻璃材料的状态图；

图11是实施例4的石英玻璃材料焊接状态说明图。

图中：1、设备底座；11、液压机构；111、液压缸；112、液压杆；113、液压推板；114、弹簧；12、液压腔；13、夹持杆；2、移动板；21、夹持机构；211、驱动套；212、伸缩杆；213、旋转臂；214、夹持板；215、缓冲球；3、驱动轨道；31、立柱；32、加强横杆；33、水平轨道；4、自动化焊接机构；41、横向驱动臂；42、纵向螺纹杆；43、移动座；44、旋转座；45、驱动电机；46、液压推杆；47、升降板；471、转动轴；48、激光焊接头；481、第一激光扫描仪；482、第二激光扫描仪；483、驱动推杆；484、调节杠杆。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

如图1、图2和图10所示，本发明公开了应用于石英玻璃材料自动化焊接的智能控制系统，包括设备底座1，其内侧设有两组移动板2，移动板2的内侧中间位置设有夹持机构21，在设备底座1的顶面设有驱动轨道3，在驱动轨道3上设有自动化焊接机构4，自动化焊接机构4通过激光束焊接，在设备底座1上装载有控制模块，控制模块预先收集焊接材料焊接的历史数据集合；基于历史数据中的参数数据和焊点数据组成的数据集合，控制模块训练出自动化焊接机构4的参数预测模型；控制模块通过自动化焊接机构4采集焊接材料的焊点数据，控制模块基于焊点数据使用自动化焊接机构4的参数预测模型预测自动化焊接机构4的参数数据；

需要说明的是，焊接材料不局限于石英玻璃材料，还可以焊接金刚玻璃材料、金属材料，这里以石英玻璃材料为例，在对石英玻璃材料进行激光焊接时，先使用夹持机构21将石英玻璃材料夹持在自动化焊接机构4的底部，然后控制模块通过自动化焊接机构4采集石英玻璃材料的焊点数据，即采集石英玻璃材料表面需要激光焊接的焊点数据，焊点数据包括焊前数据和焊后数据，其中焊前数据是指石英玻璃材料焊接前焊点的三维坐标数据和焊点的反射率数据，焊后数据是指石英玻璃材料焊接后焊点的三维坐标数据和焊点的反射率数据，控制模块根据石英玻璃材料焊接前焊点的三维坐标数据和焊点的反射率数据使用参数预测模型预测自动化焊接机构4焊接石英玻璃材料的参数数据，然后自动化焊接机构4根据参数数据对石英玻璃材料的焊点进行精准的激光焊接操作，保证了石英玻璃材料的焊接效果。

如图3和图4所示，设备底座1的内侧设有液压机构11，液压机构11的输出端设有液压腔12，液压腔12的外侧插接有多根独立设置的夹持杆13；

需要说明的是，液压机构11对称设置在移动板2的两侧，即移动板2限制在石英玻璃材料的前后两侧位置，液压机构11限制在石英玻璃材料的左右两侧位置，从而保证自动化焊接机构4在焊接石英玻璃材料时，石英玻璃材料的位置更加平稳。

如图5所示，液压机构11包括液压缸111，液压缸111的输出端连接有液压杆112，液压杆112远离液压缸111的一端连接有液压推板113；

具体的，当将石英玻璃材料放在自动化焊接机构4的底部后，可以先打开液压缸111，液压缸111则会通过液压杆112驱动液压推板113，使液压推板113推动液压腔12中的液压油，如图4所示，一个液压腔12连接多个夹持杆13，图4中以三个夹持杆13为例，当液压腔12中的液压油受到液压推板113的挤压时，根据连通器原理，液压腔12中的液压油会作用在夹持杆13的一端，使夹持杆13向外侧一端移动，即作用在石英玻璃材料的左右两侧，由于三个夹持杆13之间的移动互不干扰，因此，即使石英玻璃材料的左右两侧是不规则的凹凸面，三个夹持杆13依然会与石英玻璃材料的侧面接触良好，对石英玻璃材料的侧面的作用力也会相同，保证石英玻璃材料的侧面受力均匀，另外需要说明的是，液压杆112与液压推板113之间设有弹簧114，当液压推板113受到液压杆112的作用时，会先通过弹簧114作用在液压推板113上，弹簧114可以起到缓冲的作用，保证夹持杆13对石英玻璃材料的作用力不会过大，防止挤伤石英玻璃材料。

如图6所示，夹持机构21包括驱动套211，驱动套211的输出端连接有伸缩杆212，伸缩杆212远离驱动套211的一端转动连接有三组旋转臂213，三组旋转臂213远离伸缩杆212的一端均转动连接有夹持板214，夹持板214的一侧固定连接有两个缓冲球215，需要理解的是，驱动套211可采用液压或者气压来驱动伸缩杆212，使伸缩杆212沿着驱动套211的中轴线方向移动，当采用两组夹持机构21夹持焊接材料时，根据焊接材料夹持面的形状和角度调整三组旋转臂213的角度，三组旋转臂213的紧固性可以通过螺栓来调整，具体是在旋转臂213内侧转轴的位置设置一个垂直转轴的螺栓，当需要固定旋转臂213的位置时，便可以转动该螺栓，通过螺栓也转轴之间的摩擦力来实现对旋转臂213的固定，当旋转臂213的固定后，旋转臂213会通过夹持板214作用在焊接材料的端面上，由于夹持板214是可转动的，所以夹持板214可以自动转动至契合焊接材料形状的状态，保证对焊接材料夹持的稳定性，并且通过夹持机构21夹持的焊接材料不会局限于焊接材料端面的形状，提高了夹持机构21的适用性，另外需要注意的是，为了方便三组旋转臂213角度的调节，可以在伸缩杆212的侧面安装三个液压机构来自动控制三组旋转臂213的角度；

需要说明的是，两组移动板2设置在设备底座1的前端和后端，在设备底座1的内侧安装有电动推杆，电动推杆的输出端与移动板2的侧面固定连接，当打开电动推杆时，电动推杆可以驱动移动板2，调整移动板2的位置，即调整两组移动板2之间的间距，保证两组移动板2可以夹持不同规格的石英玻璃材料。

如图7所示，驱动轨道3包括四个立柱31，四个立柱31的顶面固定连接有两组水平横向设置的水平轨道33，自动化焊接机构4设置在水平轨道33上；

需要说明的是，四根立柱31的侧面顶端固定连接有两根横向水平设置的加强横杆32，提高四根立柱31的稳定性，水平轨道33的两端通过轴承安装在立柱31的顶端，且其中一根水平轨道33的侧面开设有螺纹槽，另外一根水平轨道33的侧面为光滑面，另外需要注意的是，其中一根立柱31的顶端螺栓连接有电动机，电动机的输出轴连接驱动齿轮，驱动齿轮与开设有螺纹槽的水平轨道33的侧面啮合，当打开电动机时，电动机的输出轴通过驱动齿轮带动水平轨道33转动。

实施例2：

如图8所示，自动化焊接机构4包括横向驱动臂41，横向驱动臂41的两端嵌套在水平轨道33的外侧，横向驱动臂41的内侧安装有纵向螺纹杆42，纵向螺纹杆42的外侧设置有移动座43，移动座43的一侧设有旋转座44，旋转座44的底面设有升降板47，升降板47的底面设有激光焊接头48，需要强调的是，本申请中的“横向”是指以水平轨道33的轴线方向为横向，“纵向”是指在水平面上且垂直于水平轨道33的轴线的方向为纵向；

需要说明的是，横向驱动臂41的一端安装有滚珠螺母，滚珠螺母嵌套在开设有螺纹槽的水平轨道33的外侧，横向驱动臂41的另一端安装有圆柱槽，该圆柱槽与光滑面的水平轨道33相互契合，当水平轨道33转动时，转动的水平轨道33配合滚珠螺母，可以使横向驱动臂41沿水平横向移动，使横向驱动臂41可以在设备底座1的顶面沿左右方向移动，纵向螺纹杆42是固定安装在横向驱动臂41的内侧，而移动座43的内部靠近纵向螺纹杆42的位置通过轴承安装有与纵向螺纹杆42相互契合的滚珠螺母，移动座43的顶面还螺栓连接有驱动电机45，驱动电机45的输出轴连接有齿轮，齿轮远离驱动电机45的一侧与滚珠螺母的侧面啮合，当打开驱动电机45后，驱动电机45的输出轴通过齿轮带动滚珠螺母转动，转动的滚珠螺母配合纵向螺纹杆42，使移动座43可以沿着水平纵向自由移动，配合横向驱动臂41，实现了激光焊接头48水平横向和纵向的移动。

如图8所示，激光焊接头48的两侧设有第一激光扫描仪481和第二激光扫描仪482。

如图9所示，激光焊接头48的顶面一侧设有驱动推杆483，驱动推杆483的输出端转动连接有调节杠杆484，调节杠杆484远离驱动推杆483的一端与升降板47的底面转动连接，升降板47与激光焊接头48之间连接有转动轴471；

需要说明的是，在焊接不规则的石英玻璃材料时，激光焊接头48先通过第一激光扫描仪481采集石英玻璃材料焊接前焊点的三维坐标数据和焊点的反射率数据，根据三维坐标数据和反射率数据使用计算机生成石英玻璃材料焊点的轨迹，具体方法如下所示：

以设备底座1的顶面中心位置为三维坐标系的原点，通过第一激光扫描仪481采集石英玻璃材料焊接前焊点的三维坐标数据，该三维坐标数据基于三维坐标系，而石英玻璃材料的焊点为缝隙处的两个坐标，即（A，B，C）、（a，b，c），坐标（a，b，c）为坐标（A，B，C）相对应的坐标点，若C=c，则说明石英玻璃材料的焊点是水平的，激光焊接头48就竖直设置，若C≠c，则说明石英玻璃材料的焊点是倾斜的，此时就需要打开驱动推杆483，驱动推杆483再推动调节杠杆484，调节杠杆484会调整升降板47和激光焊接头48之间的角度；

另外需要注意的是，如图8所示，旋转座44是活动安装在移动座43的一侧，在移动座43的内部靠近旋转座44的位置安装有调节电机，电机的输出轴与旋转座44的侧面啮合，可以打开电机，电机的输出轴驱动旋转座44，使旋转座44可以在移动座43的一侧转动，使激光焊接头48朝向石英玻璃材料的焊点，在旋转座44的顶面安装有液压推杆46，液压推杆46会驱动升降板47，如图10所示，升降板47则会调整激光焊接头48，使激光焊接头48与坐标点（A，B，C）、（a，b，c）的中垂线重合，控制模块每隔0.1s便采集一次石英玻璃材料的焊点的三维坐标数据，再根据三维坐标数据调整激光焊接头48的角度和位置，保证激光焊接头48可以自动焊接不同规格的石英玻璃材料，提高了激光焊接头48的适用性；

综合来说，通过旋转座44顶面的液压推杆46驱动升降板47，可以调整激光焊接头48竖直方向的位置，而移动座43与旋转座44的配合，即打开电机，电机的输出轴驱动旋转座44，使旋转座44可以在移动座43的一侧转动，使升降板47可以在水平方向上自由转动，调整激光焊接头48的方向，最后配合驱动推杆483可以使激光焊接头48朝向不同的方向。

实施例3：

焊点数据包括焊前数据和焊后数据，控制模块通过第一激光扫描仪481采集焊前数据，控制模块通过第二激光扫描仪482采集焊后数据，焊前数据和焊后数据均包括石英玻璃材料焊点的三维坐标数据和焊点的反射率数据；

参数数据包括激光功率数据、焊接速度数据、脉冲宽度数据和离焦量数据；

历史数据集合包括N组训练数据，N为正整数，每组训练数据包括一组焊点数据和相应的参数数据；

需要说明的是，历史数据集合需要本领域技术人员在历史工作中收集，先使用液压机构11和夹持机构21配合将石英玻璃材料夹持住，然后根据经验调整激光焊接头48的参数数据，对石英玻璃材料进行激光焊接，在这个过程中通过第一激光扫描仪481不断收集石英玻璃材料的焊前数据，将激光焊接头48的参数数据作为标签数据训练参数预测模型，参数预测模型的训练方式如下：

将历史数据中的焊接材料的每组焊点数据作为参数预测模型的输入，以历史数据中的焊点数据相应的参数数据作为输出，以每组焊点数据相应的参数数据作为预测目标，以最小化所有焊点数据的预测准确度之和作为训练目标；

预测准确度的计算公式为x_i=（m_i-n_i）²，其中x_i为预测准确度，mi为历史数据中第i组焊点数据对应的预测的参数数据，ni为历史数据中第i组焊点数据相应的参数数据，对参数预测模型进行训练，直至预测准确度之和达到收敛时停止训练，收敛的判断标准由本领域技术人员根据具体的模型训练情况设定；

需要说明的是：参数数据包括激光功率数据、焊接速度数据、脉冲宽度数据和离焦量数据，激光焊接头48的激光功率数据、焊接速度数据、脉冲宽度数据和离焦量数据都是预先设置的定量，具体是根据石英玻璃材料的三维坐标数据和反射率数据来确定；

通常情况下，参数数据采用下述方式进行预设：

本领域技术人员在进行焊接材料的焊接前，先根据焊接材料的种类，按照自身的经验确定激光焊接头48的激光功率数据、焊接速度数据和离焦量数据，而脉冲宽度数据则需要根据焊接材料的缝隙宽度来进行相应的计算，但是由于现场环境中的温度、湿度以及其它的外部因素对激光焊接头48的干扰，会导致激光焊接头48的焊接效果无法达到预期，技术人员若进行相应的变化数据来调整，一方面大量浪费焊接材料，还有就是外部因素随机性非常大，就导致技术人员只能根据自身的经验给出一个模糊的参数数据，然后控制模块在控制激光焊接头48焊接的过程中，会短时间内采集大量的训练数据，对激光焊接头48的参数数据进行不断的修正和优化，如此使用参数预测模型预测的参数数据来控制激光焊接头48进行焊接操作，能够达到最佳焊接效果，其中激光功率数据是指激光输出功率，当激光功率低于阈值时，工件仅发生表面熔化，也即焊接以稳定热传导型进行，而当激光功率密度处于小孔形成的临界条件附近时，深熔焊和传导焊交替进行，成为不稳定焊接过程，导致熔深波动很大，因此激光功率数据需要本领域技术人员预先设置；

反射率数据是由第一激光扫描仪481和第二激光扫描仪482采集焊接材料三维坐标数据的同时采集，第一激光扫描仪481和第二激光扫描仪482是利用激光测距的原理，通过记录焊接材料表面大量的密集的点的三维坐标、反射率以及纹理等，本实施例采用其中的三维坐标和反射率来进行焊接效果的检验，反射率是激光照射在焊接材料表面发生折射以及反射的损失；

焊接速度数据是指激光焊接头48焊接石英玻璃材料的速率，是个固定值，由本领域技术人员根据石英玻璃材料的材质以及规格进行预设；

脉冲宽度数据代表激光在每个脉冲期间发射的能量，这将直接影响熔池的温度和焊接的深度，因此脉冲宽度数据根据坐标点（A，B，C）、（a，b，c）来确定，具体计算公式如下：

M=k×[（A-a）²+（B-b）²+（C-c）²]^-2；

其中M代表脉冲宽度数据，k为比例系数，其单位是s/mm，本领域技术人员根据坐标点（A，B，C）、（a，b，c）的距离L确定脉冲宽度数据的阈值，例如最小L_min对应的M的取值为M_min，最大L_max对应的M的取值为M_max，则k的计算方式为：

k=（M_max-M_min）/（L_max-L_min）；

离焦量数据是指激光焦点离作用物质间的距离，本领域技术人员根据经验预先设置，在激光焊接过程中，离焦量数据对焊接质量的影响很大，激光焊接通常需要一定的离焦量数据，因为激光焦点处光斑中心的功率密度过高，容易蒸发成孔，离开激光焦点的各平面上，功率密度分布相对均匀；

激光焊接头48的位置也是根据坐标点（A，B，C）、（a，b，c）来确定，具体计算方法如下：

先获取坐标点（A，B，C）、（a，b，c）之间的中心点，（（A+a）/2，（B+b）/2，（C+c）/2），然后根据中心点的坐标配合预设的距离确定激光焊接头48的坐标，当激光焊接头48的坐标确定后，便将激光焊接头48移动至设定的位置，预设的距离是指激光焊接头48到石英玻璃材料焊接处直线的距离，该距离由本领域技术人员根据石英玻璃材料的具体型号来确定；

控制模块通过第一激光扫描仪481采集焊前数据，控制模块基于焊前数据使用参数预测模型预测激光焊接头48的参数数据；

激光焊接头48根据预测的参数数据对石英玻璃材料进行激光焊接；

具体在工作的过程中，激光焊接头48先通过第一激光扫描仪481采集焊前数据，然后通过参数预测模型预测出激光焊接头48的参数数据，再根据焊前数据中的坐标点（A，B，C）、（a，b，c）确定激光焊接头48的位置，就可以将激光焊接头48移动至精确的位置上，并且能保证激光焊接头48输出精确的激光功率数据、焊接速度数据、脉冲宽度数据和离焦量数据，从而保证了石英玻璃材料焊接的效果和焊接的稳定性。

实施例4：

控制模块通过第二激光扫描仪482采集焊后数据，控制模块基于焊后数据校准激光焊接头48的参数数据；

需要说明的是，第二激光扫描仪482会采集石英玻璃材料上焊点的焊后数据，焊后数据也包括焊点的三维坐标数据和焊点的反射率数据，通过焊点的三维坐标数据和焊点的反射率数据校准激光焊接头48的参数数据，具体的校准方法是：

如图11所示，图11中（1）图为焊接时，石英玻璃材料的缝隙，当第一激光扫描仪481扫描该处时，会获取到焊点的三维坐标数据以及反射率数据，在激光焊接头48对焊点进行激光焊接后，存在以下三种情况：

1、参数预测模型预测的参数数据符合焊点，这样激光焊接头48对该焊点达到较好的焊接效果，如图11中（2）图所示，此时第二激光扫描仪482采集到焊点的三维坐标数据与第一激光扫描仪481采集到焊点的三维坐标数据相同，而反射率数据达到阈值，即焊点的反射率数据与石英玻璃材料本身的反射率数据相同，此时参数预测模型预测的参数数据无需调整；

2、参数预测模型预测的参数数据不符合焊点，如图11中的（3）图所示，即提示参数数据中的激光功率数据偏小，此时第二激光扫描仪482采集到焊点的三维坐标数据与第一激光扫描仪481采集到焊点的三维坐标数据相同，而反射率数据未达到阈值，即焊点的反射率数据小于石英玻璃材料本身的反射率数据，此时应该按照每次1%的频率提高激光功率数据，直至第二激光扫描仪482采集到的反射率数据达到阈值；

3、参数预测模型预测的参数数据不符合焊点，如图11中的（4）图所示，即提示参数数据中的激光功率数据偏大，此时第二激光扫描仪482采集到焊点的三维坐标数据与第一激光扫描仪481采集到焊点的三维坐标数据不相同，反射率数据达到阈值，此时应该按照每次1%的频率降低激光功率数，直至第二激光扫描仪482采集到三维坐标数据与第一激光扫描仪481采集到焊点的三维坐标数据相同。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (3)

1.应用于石英玻璃材料自动化焊接的智能控制系统，其特征在于，包括：

设备底座（1），其内侧设有两组移动板（2），移动板（2）的内侧中间位置设有夹持机构（21）；

驱动轨道（3），其设于设备底座（1）的顶面；

自动化焊接机构（4），其设于驱动轨道（3）上，所述自动化焊接机构（4）使用激光束焊接；

控制模块，装载在设备底座（1）上，控制模块预先收集石英玻璃材料焊接的历史数据集合；

基于历史数据中的参数数据和焊点数据组成的数据集合，控制模块训练出自动化焊接机构（4）的参数预测模型；

所述控制模块通过自动化焊接机构（4）采集焊接材料的焊点数据，控制模块基于焊点数据使用自动化焊接机构（4）的参数预测模型预测自动化焊接机构（4）的参数数据；

所述设备底座（1）的内侧设有液压机构（11），所述液压机构（11）的输出端设有液压腔（12），液压腔（12）的外侧插接有多根独立设置的夹持杆（13）；

所述焊点数据包括焊接材料焊点的三维坐标数据和焊点的反射率数据；

所述参数数据包括激光功率数据、焊接速度数据、脉冲宽度数据和离焦量数据；

所述液压机构（11）包括液压缸（111），液压缸（111）的输出端连接有液压杆（112），液压杆（112）远离液压缸（111）的一端连接有液压推板（113）；

所述夹持机构（21）包括驱动套（211），驱动套（211）的输出端连接有伸缩杆（212），伸缩杆（212）远离驱动套（211）的一端转动连接有三组旋转臂（213），三组旋转臂（213）远离伸缩杆（212）的一端均转动连接有夹持板（214），夹持板（214）的一侧固定连接有两个缓冲球（215）；

所述驱动轨道（3）包括四个立柱（31），四个立柱（31）的顶面固定连接有两组水平横向设置的水平轨道（33），自动化焊接机构（4）设置在水平轨道（33）上；

所述自动化焊接机构（4）包括横向驱动臂（41），横向驱动臂（41）的两端嵌套在水平轨道（33）的外侧，横向驱动臂（41）的内侧安装有纵向螺纹杆（42），纵向螺纹杆（42）的外侧设置有移动座（43），移动座（43）的一侧设有旋转座（44），旋转座（44）的底面设有升降板（47），升降板（47）的底面设有激光焊接头（48）；

所述激光焊接头（48）的两侧设有第一激光扫描仪（481）和第二激光扫描仪（482）；

所述激光焊接头（48）的顶面一侧设有驱动推杆（483），驱动推杆（483）的输出端转动连接有调节杠杆（484），调节杠杆（484）远离驱动推杆（483）的一端与升降板（47）的底面转动连接，升降板（47）与激光焊接头（48）之间连接有转动轴（471）。

2.根据权利要求1所述的应用于石英玻璃材料自动化焊接的智能控制系统，其特征在于，所述焊点数据包括焊前数据和焊后数据，控制模块通过第一激光扫描仪（481）采集焊前数据，控制模块通过第二激光扫描仪（482）采集焊后数据；

所述历史数据集合包括N组训练数据，N为正整数，每组训练数据包括一组焊点数据和相应的参数数据。

3.应用于石英玻璃材料自动化焊接的智能控制方法，该智能控制方法基于权利要求2所述的应用于石英玻璃材料自动化焊接的智能控制系统实现，其特征在于，包括以下步骤：

将历史数据中的焊接材料的每组焊点数据作为参数预测模型的输入，以历史数据中的焊点数据相应的参数数据作为输出，以每组焊点数据对应的参数数据作为预测目标，以最小化所有焊点数据的预测准确度之和作为训练目标；

预测准确度的计算公式为x_i=（m_i-n_i）²，其中x_i为预测准确度，mi为历史数据中第i组焊点数据对应的预测的参数数据，ni为历史数据中第i组焊点数据相应的参数数据，对参数预测模型进行训练，直至预测准确度之和达到收敛时停止训练；

控制模块通过第一激光扫描仪（481）采集焊前数据，控制模块基于焊前数据使用参数预测模型预测激光焊接头（48）的参数数据；

激光焊接头（48）根据预测的参数数据对石英玻璃材料进行激光焊接；

控制模块通过第二激光扫描仪（482）采集焊后数据，控制模块基于焊后数据校准激光焊接头（48）的参数数据。