龙门式激光MAG焊在车顶通长板焊接中的应用（一）

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　　序言

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　　传统轨道车辆客车钢结构车顶板一直沿用分段搭接的方式，焊缝包括中顶板及中顶板弧形搭接焊缝，共20多段，每段长2.9m；中顶板与通长侧顶板的搭接长直焊缝，共计2段，每段长25.5m。采用的焊接方法是手工CO2气体保护焊，其特点为：速度慢，效率低[1、2]、外观不美观、焊工劳动强度大。为改变这一落后状况，南车四方公司将车顶分段焊接的中顶板改为通长板以减少焊缝的数量，如图1所示。并从美国Jetline公司引进一台龙门式激光跟踪自动焊机，用于车顶板焊接，配合通长中顶板涨拉工艺，大大提高了车顶焊接的自动化水平。

　　1结构与跟踪原理

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　　龙门焊机主要由以下几部分组成：lnvision456型逆变脉冲,Miller焊机、JST激光焊缝跟踪系统、Lincoln型Miller程控送丝机、Lincoln焊接烟尘吸收装置、冷却系统和龙门架、导轨、电缆等附属装置。

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　　龙门焊机焊缝自动跟踪功能由JST激光焊缝跟踪系统完成，它主要由工业PC、CCD激光传感器、十字滑块、监视器、控制器以及连接电缆等组成。工业PC内的SAPEⅡ集成电路板是焊缝跟踪系统的核心。

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　　焊缝的位置特征和几何轮廓经传感器中的CCD摄入图像并经处理，送入图像采集卡经过A/D转换成8bit数字信号，以中断传送方式经PCI总线送入SAPEⅡ板的内存。SAPEⅡ板调用图像处理程序进行图像预处理(滤波、增强等)和图像后处理(抽取焊缝中心线、检测特征信号点)，得到偏差信号后，经控制算法得到控制信号，由执行机构控制步进电机作上、下、左、右4个方向的运动，调整焊枪自动对准焊缝。

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　　传感器是焊缝跟踪系统最为关键的部件，龙门焊机采用的是由Jetine公司自行研制的型号为MLP10-5的激光传感器，其主要结构为CCD摄像机、激光二极管、镜头、圆柱透镜、带通滤光片和防飞溅罩等组成。其功率大，结构小巧，可与焊枪绑定一起使用，可发出激光条纹的宽度为12mm，调整灵敏度小于等于±0.2mm。激光传感方法不仅能检测出焊缝的中心位置，获得焊缝的形状和尺寸等特征参量，并且是无接触的；而且激光光强大、频带窄的特点使焊缝跟踪更为灵敏准确。如图4所示，激光二极管发出的点光源经过柱状透镜变成一束线光源，垂直投射到工件表面，CCD倾斜接收，同时得到工件表面和高度方向的二维图像信息，送入图像采集卡[3、4]。

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　　2基本操作

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　　龙门焊机的操作是通过控制器来实现的。控制器上有Start、Stop、Laser、Error、Seam 5个按钮以及控制焊枪左右和上下移动的开关。焊缝跟踪前按下Laser按钮，将激光打开，激光传感器将自动寻找焊缝并感应传感头距焊缝的位置，若传感头相对于焊缝位置过大或过小，超过了传感头的正常感应范围，控制器面板会弹出错误信息“Fail to see the seam”，轻拨左右和上下移动开关直至错误信息消除，选择焊缝的连接型式，调整左右和上下偏移量接近于零点。

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