1.一种集成激光清洗与焊接的一体化焊接系统,包括焊接部(1.0)、激光清洗部(2.0)和监测部(4.0),所述焊接部(1.0)包括焊枪(1.1),激光清洗部(2.0)包括激光清洗头(2.1),其特征在于:所述激光清洗部(2.0)通过连接部(3.0)与焊接部(1.0)连接,所述连接部(3.0)包括夹持焊枪(1.1)的机械臂(3.1),套在所述机械臂(3.1)上可绕机械臂(3.1)旋转的旋转板(3.2)、通过铰接组件(3.3)与所述旋转板(3.2)侧边铰接的角度翻转板(3.4)、通过滑动组件(3.5)滑动连接于角度反转板(3.4)上的激光清洗头紧固装置(3.6);
所述滑动组件(3.5)包括设置于角度翻转板(3.4)上的滑动轨道(3.5a),设置于激光清洗头紧固装置(3.6)上与所述滑动轨道(3.5a)配合的滑杆(3.5b)以及可带动所述滑杆(3.5b)在滑动轨道(3.5a)上滑动的滑动驱动组件(3.7);所述滑动轨道(3.5a)方向与激光清洗头(2.1)出射激光方向平行;
所述监测部(4.0)包括实时监测清洗状况的监测装置(4.1)和实时监测激光清洗头(2.1)与焊件上激光清洗点距离的距离传感器(4.2);
所述激光清洗部(2.0)、焊接部(1.0)、机械臂(3.1)和滑动驱动组件(3.7)的控制端、监测部(4.0)的输出端均与集成控制部(5.0)连接;所述集成控制部(5.0)包括控制焊接部(1.0)和激光清洗部(2.0)之间延时的延时模块和根据监测部(4.0)得到的数据控制激光清洗部(2.0)和滑动驱动组件(3.7)工作的清洗控制模块;
所述一体化焊接系统还包括与所述距离传感器(4.2)的输出端、集成控制部(5.0)的控制端连接的安全保护部(6.0);安全保护部(6.0)包括在有危险状况出现时,触发一体化焊接系统停止工作的急停触发模块。
2.根据权利要求1所述的一种集成激光清洗与焊接的一体化焊接系统,其特征在于:所述监测装置(4.1)包括对准激光清洗点的摄像头与声发射仪。
3.根据权利要求1所述的一种集成激光清洗与焊接的一体化焊接系统,其特征在于:所述滑动驱动组件(3.7)包括设置于激光清洗头紧固装置(3.6)上平行于滑动方向的螺纹通孔,与所述螺纹通孔配合的平行于滑动轨道(3.5a)的滑动螺杆(3.7b)以及可带动螺杆转动的滑动电机(3.7a);所述滑动螺杆(3.7b)螺纹旋转通过螺纹通孔,所述滑动电机安装于角度翻转板(3.4)上,滑动电机(3.7a)的输出轴与所述滑动螺杆(3.7b)固定连接;滑动电机(3.7a)的控制端与集成控制部(5.0)连接。
4.根据权利要求1所述的一种集成激光清洗与焊接的一体化焊接系统,其特征在于:所述延时模块的具体工作方式是:延时模块中预设焊接和激光清洗之间的延时时间T;激光清洗开始后经过延时时间T,延时模块控制焊接部(1.0)的焊枪(1.1)开始工作;激光清洗结束后经过延时时间T,延时模块控制焊接部(1.0)的焊枪(1.1)结束工作;
所述在延时模块中预设的焊接和激光清洗之间的延时时间T是根据设置的激光清洗点与焊接点之间的距离a和焊接速度v确定的,T=a/v。
5.根据权利要求1所述的一种集成激光清洗与焊接的一体化焊接系统,其特征在于:所述清洗控制模块的具体工作方式是:根据监测装置(4.1)实时监测的清洗状况和距离传感器(4.2)测得的激光清洗头(2.1)与焊件上激光清洗点之间的距离,调节激光清洗参数、判定激光清洗部(2.0)何时停止工作;
所述调节激光清洗参数具体包括:调节激光清洗头(2.1)的激光输出功率;通过滑动驱动组件(3.7)驱动激光清洗头(2.1)在所述角度翻转板(3.4)上滑动,从而调节激光清洗所用的激光离焦量;
所述判定激光清洗部(2.0)何时停止工作的具体方法是:
在清洗控制模块内预设激光清洗头(2.1)与激光清洗点不同时刻之间的距离差阈值dx和距离传感器数据采集的时间间隔△t;
焊接系统启动后,距离传感器(4.2)实时监测激光清洗头(2.1)与焊件上激光清洗点之间的距离,当距离传感器测得的t时刻激光清洗头(2.1)与激光清洗点之间的距离dt与t+△t时刻激光清洗头(2.1)与激光清洗点之间的距离dt+△t之差Δd的绝对值大于预设的激光清洗头(2.1)与激光清洗点不同时刻之间的距离差阈值dx时,即∣Δd∣≥dx时,激光清洗部(2.0)停止工作。
6.根据权利要求1所述的一种集成激光清洗与焊接的一体化焊接系统,其特征在于:所述急停触发模块的具体工作方式是:急停触发模块中预设激光清洗头(2.1)与激光清洗点之间的安全距离上限阈值dy+与安全距离下限阈值dy-;所述危险状况是指当距离传感器(4.2)测得的激光清洗头(2.1)与激光清洗点之间的距离大于安全距离上限阈值dy+或小于安全距离下限阈值dy-;当距离传感器(4.2)测得的激光清洗头(2.1)与激光清洗点之间的距离大于安全距离上限阈值dy+或小于安全距离下限阈值dy-时,急停触发模块触发一体化焊接系统停止工作。
7.一种权利要求1所述的集成激光清洗与焊接的一体化焊接系统的焊接方法,其步骤如下:
s1、设置参数,包括:焊接参数和激光清洗的初始激光输出功率、初始偏转角度和初始激光离焦量;焊接速度v;激光清洗点与焊接点之间的距离a;激光清洗头(2.1)与激光清洗点之间的距离d;激光清洗头(2.1)与激光清洗点不同时刻之间的距离差阈值dx;距离传感器数据采集的时间间隔△t;;焊接和激光清洗之间的延时时间T,T=a/v,并将设置的参数输入集成控制部(5.0);
s2、根据预设的焊枪(1.1)位置和步骤s1所设置的参数,调整焊接部(1.0)的焊枪(1.1)位置和激光清洗部(2.0)的激光清洗头(2.1)位置,具体包括通过调整机械臂(3.1)调整焊枪(1.1)位置,通过调整旋转板(3.2)在所述机械臂(3.1)上的位置、角度翻转板(3.4)与旋转板(3.2)之间的角度、激光清洗头紧固装置(3.6)在所述角度翻转板(3.4)上的位置,从而调整激光清洗头(2.1)的位置和激光清洗的偏转角度;
s3、集成控制部(5.0)将步骤s1所设置的参数输入焊接部(1.0)和激光清洗部(2.0),启动焊接系统:激光清洗头(2.1)开始清洗,机械臂(3.1)按照设定的焊接速度v带动焊枪(1.1)和激光清洗部(2.0)沿设定的焊接轨迹行进;
在焊接和激光清洗过程中,集成控制部(5.0)的延时模块控制焊接部(1.0)和激光清洗部(2.0)之间的延时;集成控制部(5.0)的清洗控制模块根据监测部(4.0)得到的数据控制激光清洗部(2.0)和滑动驱动组件(3.7)工作;安全保护部(6.0)的急停触发模块根据距离传感器(4.2)实时监测的距离数据,判断是否存在危险状况并做出相应动作。
8.根据权利要求7所述的集成激光清洗与焊接的一体化焊接系统的焊接方法,其特征在于:所述步骤s3中延时模块的具体工作方式是:延时模块中预设焊接和激光清洗之间的延时时间T;激光清洗开始后经过延时时间T,延时模块控制焊接部(1.0)的焊枪(1.1)开始工作;激光清洗结束后经过延时时间T,延时模块控制焊接部(1.0)的焊枪(1.1)结束工作。
9.根据权利要求7或8所述的集成激光清洗与焊接的一体化焊接系统的焊接方法,其特征在于:所述步骤s3中清洗控制模块的具体工作方式是:根据监测装置(4.1)实时监测的清洗状况和距离传感器(4.2)测得的激光清洗头(2.1)与焊件上激光清洗点之间的距离,调节激光清洗参数、判定激光清洗部(2.0)何时停止工作;
所述调节激光清洗参数具体包括:调节激光清洗头(2.1)的激光输出功率;通过滑动驱动组件(3.7)驱动激光清洗头(2.1)在所述角度翻转板(3.4)上滑动,从而调节激光清洗所用的激光离焦量;
所述判定激光清洗部(2.0)何时停止工作的具体方法是:
在清洗控制模块内预设激光清洗头(2.1)与激光清洗点不同时刻之间的距离差阈值dx和距离传感器数据采集的时间间隔△t;
焊接系统启动后,距离传感器实时监测激光清洗头(2.1)与焊件上激光清洗点之间的距离,当距离传感器测得的t时刻激光清洗头(2.1)与激光清洗点之间的距离dt与t+△t时刻激光清洗头(2.1)与激光清洗点之间的距离dt+△t之差Δd的绝对值大于预设的激光清洗头(2.1)与激光清洗点不同时刻之间的距离差阈值dx时,即∣Δd∣≥dx时,激光清洗部(2.0)停止工作。
10.根据权利要求7所述的集成激光清洗与焊接的一体化焊接系统的焊接方法,其特征在于:所述步骤s3中安全保护部(6.0)的急停触发模块根据距离传感器(4.2)实时监测的距离数据,判断是否存在危险状况并做出相应动作的具体方法是:急停触发模块中预设激光清洗头(2.1)与激光清洗点之间的安全距离上限阈值dy+与安全距离下限阈值dy-;所述危险状况是指当距离传感器(4.2)测得的激光清洗头(2.1)与激光清洗点之间的距离大于安全距离上限阈值dy+或小于安全距离下限阈值dy-;当存在危险状况时,急停触发模块触发一体化焊接系统停止工作;如果距离传感器测得的激光清洗头与激光清洗点之间的距离在安全距离上限阈值dy+和安全距离下限阈值dy-之间,即判定不存在危险状况,急停触发模块不工作。