CN116475577B - 一种用于ct管与钛窗焊接过程的焊缝控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于CT管与钛窗焊接过程的焊缝控制方法，包括：焊缝监控模块在焊接过程中实时追踪激光焊接模块的移动路径并实时监测焊缝的坡口形貌；焊接控制模块根据激光焊接模块的移动路径与预设路径进行比对，计算激光焊接模块的位移偏差，并控制激光焊接模块在空间坐标系内移动，以对激光焊接模块进行纠偏；焊接控制模块根据焊缝的坡口形貌控制激光焊接模块的焊接参数，以自适应不同的坡口形貌。针对CT管与钛窗的焊接需求，实现了对焊缝路径和焊接参数的实时调整，闭环修正了由于路径误差、热变形和安装错位等非人为因素引起的焊缝偏移，提高了焊接质量和焊接精度。

Description

一种用于CT管与钛窗焊接过程的焊缝控制方法
技术领域
本发明属于焊接技术领域，涉及一种用于CT管与钛窗焊接过程的焊缝控制方法。
背景技术
目前的CT管上通常都需要设置钛窗作为辐射窗口，CT管对于密封性要求非常高，不能有一点泄漏，否则会导致CT管失效；目前在安装钛窗时，基本通过焊接固定连接，现在的CT管外壳基本采用蒙乃尔合金制成，钛窗则是采用钛制成，现有技术焊接时钛窗和CT管在通过焊料进行焊接时焊料与CT管外壳的亲和性较强，与钛窗的亲和性较差，两者差距过大，从而导致钛窗焊接在CT管外壳不牢固，焊接不牢则会导致射线泄漏以及因强度不足导致钛窗在CT管外上脱落。
申请公开号为CN113000963A的专利公开了一种CT管钛窗焊接方法，先将钛窗和焊料进行预焊，在CT管外壳上安装压紧组件，通过压紧组件将经过预焊的钛窗和焊料固定在CT管外壳上，然后在将钛窗焊接到CT管外壳上时在钛窗与CT管外壳之间在增加一片焊料，焊接时使焊料连接CT管外壳和钛窗上的焊料，从而避免焊料因亲和性原因导致钛窗焊接不牢。
该技术方案中通过压紧组件将CT管与钛窗固定，但在焊接过程中由于热变形的存在还是会导致焊接过程中焊缝偏移，影响焊接性能；此外，由于CT管与钛窗之间的焊缝是弧形，在焊接过程中焊缝的坡口形貌不断变化，而焊接参数无法适应坡口形貌的变化，易导致出现焊接缺陷。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种用于CT管与钛窗焊接过程的焊缝控制方法，针对CT管与钛窗的焊接需求，实现了对焊缝路径和焊接参数的实时调整，闭环修正了由于路径误差、热变形和安装错位等非人为因素引起的焊缝偏移，提高了焊接质量和焊接精度。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供了一种用于CT管与钛窗焊接过程的焊缝控制方法，所述焊缝控制方法包括：
（Ⅰ）在真空环境下将钛窗与第一焊料进行预焊；
（Ⅱ）将经过预焊的钛窗固定至CT管的外壳上，在钛窗与CT管外壳的结合处填入第二焊料；
（Ⅲ）在真空环境下，将第一焊料与第二焊料焊接；
步骤（Ⅲ）中，所述焊接过程采用的焊接设备包括焊缝监控模块、激光焊接模块和焊接控制模块，所述焊缝监控模块电性连接所述焊接控制模块，所述焊接控制模块反馈控制所述激光焊接模块；
步骤（Ⅲ）中，所述焊接过程包括：
焊缝监控模块在焊接过程中实时追踪激光焊接模块的移动路径并实时监测焊缝的坡口形貌；
焊接控制模块根据激光焊接模块的移动路径与预设路径进行比对，计算激光焊接模块的位移偏差，并控制激光焊接模块在空间坐标系内移动，以对激光焊接模块进行纠偏；
焊接控制模块根据焊缝的坡口形貌控制激光焊接模块的焊接参数，以自适应不同的坡口形貌。
作为本发明一种优选的技术方案，步骤（Ⅲ）中，所述焊接过程至少包括如下步骤：
（1）对焊接区域进行表面处理，对处理后的待焊表面进行预热；
（2）采用激光焊接模块对焊接区域进行激光焊接，焊接过程中，激光焊接模块发出的激光束在焊接区域内呈周期性摆动；
（3）在焊接控制模块内预先输入激光焊接模块的目标移动路径，在焊接过程中，焊缝监控模块实时追踪激光焊接模块的移动路径并实时监测焊缝的坡口形貌；
（4）焊接控制模块采集激光焊接模块的实时移动路径，根据实时移动路径与目标移动路径比对，计算激光焊接模块的路径纠偏量，根据路径纠偏量调整激光焊接模块的移动轨迹；
（5）焊接控制模块采集焊缝的坡口形貌，随着焊接过程的持续进行，焊缝处的坡口形貌发生细微改变，焊接控制模块根据改变后的坡口形貌调整激光焊接参数。
本发明提供的焊缝控制方法针对CT管与钛窗的焊接需求，实现了对焊缝路径和焊接参数的实时调整，闭环修正了由于路径误差、热变形和安装错位等非人为因素引起的焊缝偏移，提高了焊接质量和焊接精度。
作为本发明一种优选的技术方案，步骤（1）中，所述焊接区域的表面处理过程包括：
对焊接区域进行打磨，清除待焊表面的氧化层和污物；
对打磨后的待焊表面预热至100-150℃，例如可以是100℃、105℃、110℃、115℃、120℃、125℃、130℃、135℃、140℃、145℃或150℃，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明一种优选的技术方案，步骤（2）中，所述周期性摆动的路径包括曲线型或螺旋型；
所述曲线型的摆动路径为：激光束在焊缝表面沿焊缝方向匀速线性运动，同时，激光束在垂直于焊缝方向的平面内进行单摆周期运动，匀速线性运动和单摆周期运动复合形成在焊接区域内的正弦曲线摆动；
所述螺旋型摆动路径具体为：激光束在焊缝表面沿焊缝方向匀速线性运动，同时，激光束在与焊接区域平行的平面内进行圆周运动，匀速线性运动和圆周运动复合形成在焊接区域内的螺旋推进摆动。
本发明提供的焊接方法中，激光焊接模块发出的激光束按照不同的移动轨迹在焊接熔池内进行周期性摆动，由此使得熔池内形成较大梯度的温度变化，从而影响熔池的表面张力，以实现细化焊接组织晶粒的作用。此外，在激光束的周期性摆动过程，可以对已经凝固的熔体进行重熔，也会达到细化焊缝组织晶粒的效果。
作为本发明一种优选的技术方案，所述焊缝监控模块包括分别电性连接所述焊接控制模块的路径追踪单元和形貌检测单元；在焊接过程中，所述路径追踪单元和所述形貌检测单元随所述激光焊接模块同步运动，以实时追踪激光焊接模块的移动路径以及焊缝坡口形貌；
所述形貌检测单元位于所述激光焊接模块的前端，在焊接过程中，所述形貌检测单元先于所述激光焊接模块进入待焊区域，所述形貌检测单元在待焊区域未焊接前对焊缝的坡口形貌进行扫描，以确定该待焊区域在焊接时的操作参数；
所述路径追踪单元包括励磁线圈、感应线圈、激励电源、功率放大电路、整形滤波电路、运算放大电路和模数转换电路；
其中，所述激励电源具有第一输出端和第二输出端，所述第一输出端通过所述功率放大电路电性连接所述励磁线圈；所述第二输出端电性连接所述焊接控制模块；所述激励电源通过所述第一输出端和所述第二输出端同时向所述励磁线圈和所述焊接控制模块发出激励电流信号；
所述感应线圈的输出端依次电性连接所述整形滤波电路、运算放大电路和模数转换电路，所述模数转换电路的输出端电性连接所述焊接控制模块；
所述感应线圈位于所述焊缝的上方，所述励磁线圈位于所述感应线圈的上方；
步骤（3）中，所述激光焊接模块的移动路径的实时追踪过程包括：
激励电源输出正弦波形的激励电流信号，激励电流信号经过所述功率放大电路驱动所述励磁线圈，所述励磁线圈产生感应磁场；
所述感应线圈将所述励磁线圈产生的感应磁场转化为感应电流信号，感应电流信号经过整形滤波电路、运算放大电路和模数转换电路处理后，与激励电源输出的激励电流信号同步输入至所述焊接控制模块；
所述焊缝中心处与焊缝坡口附近的电导率不同，当焊缝中心出现偏转时，焊缝中心处的法向磁场分量发生改变，从而影响感应电流信号的波形，所述焊接控制模块根据感应电流信号的波形计算焊缝偏转的位移量，从而获取激光焊接模块的实时移动路径。
本发明提供的焊缝控制方法实现了对焊缝生成路径的实时追踪，以及时纠正激光焊接模块的路径偏移，确保激光焊接模块按照预设的焊缝方向移动，防止焊偏。其追踪原理为：
向励磁线圈中通入激励电流信号后，励磁线圈在周围空间产生交变磁场，焊缝表面由于趋肤效应的存在感应出交变电流场。在焊接前，由于第一焊料和第二焊料的材质相同，因此焊缝区域中的电阻率几乎各处相同，因此，交变电流场内的电场线彼此平行且均匀分布。当对焊缝处进行焊接时，在焊缝处形成了焊接接头，焊缝边缘处的电阻率明显大于周围区域，由于电阻率的变化，交变电流场发生畸变，电场线的匀强分布受到破坏，电场线会在焊缝边缘处产生汇聚和偏转，使焊缝边缘处的电流密度下降，电场线在焊缝边缘处的分布更疏松，进而导致励磁线圈产生的交变磁场的疏密分布也相应地发生了变化。通过测量感应线圈的磁通量变化，即可得到因交变磁场疏密分布发生变化而产生的感应电动势，感应线圈将感应电动势转换为感应电流信号，焊接控制模块将激励电流信号与感应电流信号进行对比，即可获取焊缝的路径信息。
作为本发明一种优选的技术方案，步骤（2）还包括：
在焊接过程中，通过所述激励电源向所述励磁线圈中通入激励电流信号使得所述励磁线圈周围产生感应磁场，所述感应磁场对熔池内的焊料熔体进行电磁搅拌，以细化焊缝组织；
所述激励电源输出的激励电流信号的电流峰值为100-200A，例如可以是100A、110A、120A、130A、140A、150A、160A、170A、180A、190A或200A，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
所述激励电源输出的激励电流信号的频率20-30Hz，例如可以是20Hz、21Hz、22Hz、23Hz、24Hz、25Hz、26Hz、27Hz、28Hz、29Hz或30Hz，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
所述激励电源输出的激励电流信号的占空比为0.2-0.5，例如可以是0.2、0.25、0.3、0.35、0.4、0.45或0.5，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明中，励磁线圈产生的感应磁场除了可以用于追踪焊缝外，还可以同时对熔池内的熔体进行电磁搅拌，使熔池内的焊料熔体形成涡流，涡流和磁场之间发生相互作用产生洛仑兹力和磁压强，其强度远大于焊料熔体的动压强，使得焊料熔体产生强烈振动，促使焊接熔池充分搅拌，这种搅拌振动的作用在于：
（1）增加了熔体凝固中的过冷度，提高了形核率，从而改善了焊接熔池内焊料熔体的结晶状况，改变焊接凝固过程和温度场分布；
（2）通过磁性搅拌振动在熔体内造成了强迫对流，使得凝固过程中的树枝晶的生长过程被抑制，或被打碎形成枝晶碎屑，这些碎裂的枝晶颗粒游离于结晶前沿的熔体中成为新的成核中心，使等轴晶比例增加，粗大枝晶减少，改善结晶取向，最终实现组织细化；
（3）通过电磁搅拌排出焊料熔体中的气孔，降低焊接缺陷率，提高焊缝的韧性。
由于CT管与钛窗的焊接工艺对焊接的密封性要求极为严格，因此需要尽可能细化焊缝处组织晶粒，使得组织晶粒均一，防止出现应力集中现象，导致焊缝处开裂。因此，为保证焊接要求，本发明通过激光束空间螺旋摆动模式与脉冲磁场涡流扰动相结合的方式，应用于CT管和钛窗的窄间隙焊接过程中，在保证焊接质量的前提下，实现了CT管和钛窗的窄间隙焊缝组织晶粒细化，使CT管与钛窗之间的焊接接头的冲击韧性大幅度提升，冲击韧性与母材相比提升约50%。
作为本发明一种优选的技术方案，所述形貌检测单元包括工业摄像机、激光发射器、准直透镜、振镜和驱动电机，所述振镜靠近所述激光发射器的发射端，所述振镜与所述激光发射器之间设置有准直透镜，所述驱动电机带动所述振镜转动；
步骤（3）中，所述焊缝的坡口形貌的实时监测过程包括：
所述激光发射器发射扫描激光，扫描激光经过所述振镜的反射面反射后形成具有光栅条纹的结构光并投射至未焊接处的焊缝坡口处，在焊缝坡口处形成弯曲的光栅条纹；
所述振镜的反射面在所述驱动电机的带动下在预设角度内以预设频率往复旋转，使得光栅条纹在焊缝坡口处往复移动，对焊缝坡口的不同位置进行投射；
所述工业摄像机拍摄在焊缝坡口处形成的光栅图像并传输至所述焊接控制模块，所述焊接控制模块对光栅图像进行处理后得到焊缝坡口的形貌参数；
所述光栅图像的处理过程包括：
焊接控制模块根据历史信息对原始光栅图像进行开小窗口，将原始光栅图像的像素尺寸缩减90-95%，例如可以是90%、90.5%、91%、91.5%、92%、92.5%、93%、93.5%、94%、94.5%或95%，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
采用高斯-拉普拉斯算子对缩减后的光栅图像进行滤波，去除光栅在焊缝坡口处的反射光干涉，得到具有清晰条纹的光栅图像；
根据处理后的光栅图像计算焊缝坡口形貌的尺寸参数，包括：所述第一焊料和所述第二焊料的总高度、所述第一焊料和所述第二焊料之间的缝隙高度、所述第一焊料和所述第二焊料之间的缝隙宽度以及所述第一焊料和所述第二焊料之间的坡口角度。
在本发明中，通过结构光获得的光栅图像需要进行降噪处理，噪声按照统计特性可以分为平稳噪声和非平稳噪声，不随时间变化的为平稳噪声，随时间变化的是非平稳噪声。在本发明提供的焊缝控制方法中，励磁线圈和感应线圈产生的电磁波干扰为平稳噪声，由飞溅、弧光、焊件反射等产生的噪声为非平稳噪声。为了同时过滤平稳噪声和非平稳噪声，本发明采用高斯-拉普拉斯算子进行滤波，该滤波方法在光栅条纹的中心点处具有最大的响应，同时，可以将光栅条纹与电磁波干扰、飞溅干扰、弧光干扰和焊件反射等干扰噪声分离。
本发明中，焊缝坡口处的光栅条纹的宽度为5个像素，处于高斯-拉普拉斯算子的最大响应值处。因此，在光栅图像中，像素宽度大于5个像素的弧光、飞溅、烟尘和焊件反射等噪声将被抑制。经过高斯-拉普拉斯算子处理后，光栅条纹的宽度比较均匀，在条纹较宽的区域，条纹强度得到抑制；在条纹较窄的区域，条纹强度得到加强。处理后的光栅图像的边缘清晰锐利，且没有电磁波、弧光、飞溅、烟尘和焊件反射等噪声干扰，可以根据光栅图像更加准确地计算出焊缝坡口的各项尺寸参数，便于后续对焊接参数进行精确调整。
此外，由于本发明中的CT管和钛窗之间的焊缝为曲线，因此，本发明优选地在焊缝的两侧分别设置有一个工业摄像机，通过两个工业摄像机从不同侧面对焊缝表面的光栅图像进行拍摄，可以实现对曲线焊缝的曲率计算，用于预测焊缝走向，对于激光焊接模块的姿态调整和路径调整提供可靠数据，提高了对激光焊接模块移动轨迹的精确控制能力。
作为本发明一种优选的技术方案，步骤（4）中，所述焊接控制模块根据所述路径追踪单元获取的所述激光焊接模块的实时路径和焊缝目标路径计算路径偏移量，并控制所述激光焊接模块的移动路径，具体包括如下步骤：
向所述焊接控制模块内输入由目标x坐标和目标y坐标组成的目标路径参数，其中，目标x坐标沿焊缝方向设置，目标y坐标沿与焊缝方向垂直的方向设置；
所述路径追踪单元获取实时路径参数的实时x坐标和实时y坐标，并输入所述焊接控制模块；
所述焊接控制模块根据目标x坐标和实时x坐标计算x方向的焊接路径偏移量Δx，根据目标y坐标和实时y坐标计算y方向的焊接路径偏移量Δy；
所述焊接控制模块按照焊接路径偏移量Δx和Δy控制所述激光焊接模块的移动路径。
作为本发明一种优选的技术方案，步骤（5）中，所述激光焊接参数的调整过程包括：
在焊接进行时的第tn时刻，通过所述形貌检测单元获取当前时刻下的焊缝坡口形貌参数，包括：所述第一焊料和所述第二焊料的总高度Mn，所述第一焊料和所述第二焊料之间的缝隙高度Nn，所述第一焊料和所述第二焊料之间的缝隙宽度Sn，所述第一焊料和所述第二焊料之间的坡口角度αn；
在焊接进行时的第tn+1时刻，通过所述形貌检测单元获取当前时刻下的焊缝坡口形貌参数，包括：所述第一焊料和所述第二焊料的总高度Mn+1，所述第一焊料和所述第二焊料之间的缝隙高度Nn+1，所述第一焊料和所述第二焊料之间的缝隙宽度Sn+1，所述第一焊料和所述第二焊料之间的坡口角度αn+1；
根据第tn时刻下的焊缝坡口形貌参数计算第tn时刻下的坡口面积Dn，Dn的计算公式如下：
式（1）；
根据第tn+1时刻下的焊缝坡口形貌参数计算第tn+1时刻下的坡口面积Dn+1，Dn+1的计算公式如下：
式（2）；
根据Dn和Dn+1计算修正后的焊接参数，包括焊接电流和激光功率；
修正前的焊接电流为In，修正后的焊接电流为In+1，In+1的计算公式如下：
式（3）；
修正前的焊接功率为Pn，修正后的焊接电流为Pn+1，Pn+1的计算公式如下：
式（4）；
激光焊接模块按照修正后的焊接电流和焊接功率向焊接区域发出激光束。
由于本发明提供的焊缝控制方法针对的是CT管和钛窗的焊接工艺，CT管与钛窗之间的焊缝为曲面，焊缝坡口的形貌随着焊接过程的推进时刻发生变化，如果采用相同的焊接参数会造成焊料焊穿或者焊料无法完全熔融，进而影响焊接性能。为此，本发明利用坡口形貌单元检测的焊缝的坡口形貌实时调整焊接参数，实现了焊接参数的动态调整，根据坡口形貌单元获取的焊料高度、缝隙高度、缝隙宽度和坡口角度等尺寸参数实时计算当前坡口形貌条件下所对应的焊接电流和焊接功率，并通过焊接控制模块控制激光焊接模块及时调整焊接电流和焊接功率，可解决因坡口形貌变化，热输入不匹配而产生的焊缝缺陷问题，同时也减少了人工材料成本，缩短了生产周期，提高了焊接效率。
作为本发明一种优选的技术方案，所述激光焊接模块包括两个焊接装置，两个所述焊接装置呈镜像对称分布于所述焊缝的两侧；
所述焊接装置包括移动台和配置于所述移动台上的激光焊枪，所述激光焊枪同时向所述焊缝的两侧发出相同参数的激光束，所述激光焊枪发出的激光束与焊缝区域所在平面呈30-40°夹角；
所述焊缝监控模块配置于所述移动台上，与所述激光焊枪同步移动；
所述移动台和所述激光焊枪分别连接所述焊接控制模块，所述焊接控制模块用于控制所述移动台移动以调整所述激光焊枪的移动路径，以及用于调整所述激光焊枪发出的激光参数。
需要说明的是，本发明提供的移动台上配置的激光焊枪、路径追踪单元和形貌检测单元具有一定的布置顺序，沿移动台的移动方向，依次设置有形貌检测单元、激光焊枪和路径追踪单元。在焊接过程中，随着移动台的移动，形貌检测单元首先进入焊接区域，对未焊接的焊缝的坡口形貌进行扫描；移动台继续移动，激光焊枪进入待焊接区域，焊缝两侧的激光焊枪同时向焊缝处发射激光，对焊缝处的第一焊料和第二焊料进行熔融焊接；移动台继续移动，路径追踪单元最后进入焊接区域，此时的待焊接区域已经进行了激光焊接形成了焊接接头，路径追踪单元对焊接接头进行定位，以监控焊接路径是否偏移。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
（1）本发明提供的焊缝控制方法针对CT管与钛窗的焊接需求，实现了对焊缝路径和焊接参数的实时调整，闭环修正了由于路径误差、热变形和安装错位等非人为因素引起的焊缝偏移，提高了焊接质量和焊接精度；
（2）本发明提供的焊接方法中，激光焊接模块发出的激光束按照不同的移动轨迹在焊接熔池内进行周期性摆动，由此使得熔池内形成较大梯度的温度变化，从而影响熔池的表面张力，以实现细化焊接组织晶粒的作用。此外，在激光束的周期性摆动过程，可以对已经凝固的熔体进行重熔，也会达到细化焊缝组织晶粒的效果；
（3）本发明提供的路径追踪单元产生的感应磁场可以用于追踪焊缝，还可以同时对熔池内的熔体进行电磁搅拌，使熔池内的焊料熔体形成涡流，涡流和磁场之间发生相互作用产生洛仑兹力和磁压强，其强度远大于焊料熔体的动压强，使得焊料熔体产生强烈振动，促使焊接熔池充分搅拌，细化焊缝处组织晶粒，使得组织晶粒均一，防止出现应力集中，导致焊缝处开裂的情况；
（4）本发明利用坡口形貌单元检测的焊缝的坡口形貌实时调整焊接参数，实现了焊接参数的动态调整，根据坡口形貌单元获取的焊料高度、缝隙高度、缝隙宽度和坡口角度等尺寸参数实时计算当前坡口形貌条件下所对应的焊接电流和焊接功率，并通过焊接控制模块控制激光焊接模块及时调整焊接电流和焊接功率，可解决因坡口形貌变化，热输入不匹配而产生的焊缝缺陷问题，同时也减少了人工材料成本，缩短了生产周期，提高了焊接效率。
附图说明
图1为本发明一个具体实施方式提供的焊接设备的结构示意图；
图2为本发明一个具体实施方式提供的路径追踪单元的结构示意图；
图3为本发明一个具体实施方式提供的形貌检测单元的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的焊缝路径纠偏曲线图。
其中：1-第一焊料；2-第二焊料；3-移动台；4-激光焊接模块；5-路径追踪单元；6-形貌检测单元；7-焊缝；8-工业摄像机；9-激光发射器；10-准直透镜；11-振镜；12-驱动电机；13-激励电源；14-焊接控制模块；15-励磁线圈；16-感应线圈；17-整形滤波电路；18-运算放大电路；19-模数转换电路；20-功率放大电路。
具体实施方式
下面结合具体实施例及其附图，对本发明技术方案进行详细说明。在此记载的实施例为本发明的特定的具体实施方式，用于说明本发明的构思；这些说明均是解释性和示例性的，不应理解为对本发明实施方式及本发明保护范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书及其说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案。
本说明书的附图为示意图，辅助说明本发明的构思，示意性地表示各部分的形状及其相互关系。应当理解的是，为了便于清楚地表现出本发明实施例的各部件的结构，各附图之间并未按照相同的比例绘制，相同的参考标记用于表示附图中相同的部分。下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
需要理解的是，在本发明的描述中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在一个具体实施方式中，提供了一种用于CT管与钛窗焊接过程的焊缝7控制方法，包括：
（Ⅰ）在真空环境下将钛窗与第一焊料1进行预焊；
（Ⅱ）将经过预焊的钛窗固定至CT管的外壳上，在钛窗与CT管外壳的结合处填入第二焊料2；
（Ⅲ）在真空环境下，将第一焊料1与第二焊料2焊接；
步骤（Ⅲ）中，焊接过程采用的焊接设备如图1所示，包括焊缝监控模块、激光焊接模块4和焊接控制模块14，焊缝监控模块电性连接焊接控制模块14，焊接控制模块14反馈控制激光焊接模块4；
步骤（Ⅲ）中，焊接过程包括：
焊缝监控模块在焊接过程中实时追踪激光焊接模块4的移动路径并实时监测焊缝7的坡口形貌；
焊接控制模块14根据激光焊接模块4的移动路径与预设路径进行比对，计算激光焊接模块4的位移偏差，并控制激光焊接模块4在空间坐标系内移动，以对激光焊接模块4进行纠偏；
焊接控制模块14根据焊缝7的坡口形貌控制激光焊接模块4的焊接参数，以自适应不同的坡口形貌。
在一些实施例中，步骤（Ⅲ）中，焊接过程至少包括如下步骤：
（1）对焊接区域进行表面处理，对处理后的待焊表面进行预热；
（2）采用激光焊接模块4对焊接区域进行激光焊接，焊接过程中，激光焊接模块4发出的激光束在焊接区域内呈周期性摆动；
（3）在焊接控制模块14内预先输入激光焊接模块4的目标移动路径，在焊接过程中，焊缝监控模块实时追踪激光焊接模块4的移动路径并实时监测焊缝7的坡口形貌；
（4）焊接控制模块14采集激光焊接模块4的实时移动路径，根据实时移动路径与目标移动路径比对，计算激光焊接模块4的路径纠偏量，根据路径纠偏量调整激光焊接模块4的移动轨迹；
（5）焊接控制模块14采集焊缝7的坡口形貌，随着焊接过程的持续进行，焊缝7处的坡口形貌发生细微改变，焊接控制模块14根据改变后的坡口形貌调整激光焊接参数。
本实施例提供的焊缝7控制方法针对CT管与钛窗的焊接需求，实现了对焊缝7路径和焊接参数的实时调整，闭环修正了由于路径误差、热变形和安装错位等非人为因素引起的焊缝7偏移，提高了焊接质量和焊接精度。
在一些实施例中，步骤（1）中，焊接区域的表面处理过程包括：
对焊接区域进行打磨，清除待焊表面的氧化层和污物；对打磨后的待焊表面预热至100-150℃。
在一些实施例中，步骤（2）中，周期性摆动的路径包括曲线型或螺旋型。
曲线型的摆动路径为：激光束在焊缝7表面沿焊缝7方向匀速线性运动，同时，激光束在垂直于焊缝7方向的平面内进行单摆周期运动，匀速线性运动和单摆周期运动复合形成在焊接区域内的正弦曲线摆动。
螺旋型摆动路径具体为：激光束在焊缝7表面沿焊缝7方向匀速线性运动，同时，激光束在与焊接区域平行的平面内进行圆周运动，匀速线性运动和圆周运动复合形成在焊接区域内的螺旋推进摆动。
本实施例提供的焊接方法中，激光焊接模块4发出的激光束按照不同的移动轨迹在焊接熔池内进行周期性摆动，由此使得熔池内形成较大梯度的温度变化，从而影响熔池的表面张力，以实现细化焊接组织晶粒的作用。此外，在激光束的周期性摆动过程，可以对已经凝固的熔体进行重熔，也会达到细化焊缝7组织晶粒的效果。
在一些实施例中，焊缝监控模块包括分别电性连接焊接控制模块14的路径追踪单元5和形貌检测单元6；在焊接过程中，路径追踪单元5和形貌检测单元6随激光焊接模块4同步运动，以实时追踪激光焊接模块4的移动路径以及焊缝7坡口形貌。
形貌检测单元6位于激光焊接模块4的前端，在焊接过程中，形貌检测单元6先于激光焊接模块4进入待焊区域，形貌检测单元6在待焊区域未焊接前对焊缝7的坡口形貌进行扫描，以确定该待焊区域在焊接时的操作参数。
在图2所示的实施例中，路径追踪单元5包括励磁线圈15、感应线圈16、激励电源13、功率放大电路20、整形滤波电路17、运算放大电路18和模数转换电路19。
其中，激励电源13具有第一输出端和第二输出端，第一输出端通过功率放大电路20电性连接励磁线圈15；第二输出端电性连接焊接控制模块14；激励电源13通过第一输出端和第二输出端同时向励磁线圈15和焊接控制模块14发出激励电流信号。
感应线圈16的输出端依次电性连接整形滤波电路17、运算放大电路18和模数转换电路19，模数转换电路19的输出端电性连接焊接控制模块14。
感应线圈16位于焊缝7的上方，励磁线圈15位于感应线圈16的上方。
步骤（3）中，激光焊接模块4的移动路径的实时追踪过程包括：
激励电源13输出正弦波形的激励电流信号，激励电流信号经过功率放大电路20驱动励磁线圈15，励磁线圈15产生感应磁场；
感应线圈16将励磁线圈15产生的感应磁场转化为感应电流信号，感应电流信号经过整形滤波电路17、运算放大电路18和模数转换电路19处理后，与激励电源13输出的激励电流信号同步输入至焊接控制模块14。
焊缝7中心处与焊缝7坡口附近的电导率不同，当焊缝7中心出现偏转时，焊缝7中心处的法向磁场分量发生改变，从而影响感应电流信号的波形，焊接控制模块14根据感应电流信号的波形计算焊缝7偏转的位移量，从而获取激光焊接模块4的实时移动路径。
本实施例提供的焊缝7控制方法实现了对焊缝7生成路径的实时追踪，以及时纠正激光焊接模块4的路径偏移，确保激光焊接模块4按照预设的焊缝7方向移动，防止焊偏。其追踪原理为：
向励磁线圈15中通入激励电流信号后，励磁线圈15在周围空间产生交变磁场，焊缝7表面由于趋肤效应的存在感应出交变电流场。在焊接前，由于第一焊料1和第二焊料2的材质相同，因此焊缝7区域中的电阻率几乎各处相同，因此，交变电流场内的电场线彼此平行且均匀分布。当对焊缝7处进行焊接时，在焊缝7处形成了焊接接头，焊缝7边缘处的电阻率明显大于周围区域，由于电阻率的变化，交变电流场发生畸变，电场线的匀强分布受到破坏，电场线会在焊缝7边缘处产生汇聚和偏转，使焊缝7边缘处的电流密度下降，电场线在焊缝7边缘处的分布更疏松，进而导致励磁线圈15产生的交变磁场的疏密分布也相应地发生了变化。通过测量感应线圈16的磁通量变化，即可得到因交变磁场疏密分布发生变化而产生的感应电动势，感应线圈16将感应电动势转换为感应电流信号，焊接控制模块14将激励电流信号与感应电流信号进行对比，即可获取焊缝7的路径信息。
在一些实施例中，步骤（2）还包括：
在焊接过程中，通过激励电源13向励磁线圈15中通入激励电流信号使得励磁线圈15周围产生感应磁场，感应磁场对熔池内的焊料熔体进行电磁搅拌，以细化焊缝7组织。
激励电源13输出的激励电流信号的电流峰值为100-200A，激励电源13输出的激励电流信号的频率20-30Hz，激励电源13输出的激励电流信号的占空比为0.2-0.5。
本实施例中，励磁线圈15产生的感应磁场除了可以用于追踪焊缝7外，还可以同时对熔池内的熔体进行电磁搅拌，使熔池内的焊料熔体形成涡流，涡流和磁场之间发生相互作用产生洛仑兹力和磁压强，其强度远大于焊料熔体的动压强，使得焊料熔体产生强烈振动，促使焊接熔池充分搅拌，这种搅拌振动的作用在于：
（1）增加了熔体凝固中的过冷度，提高了形核率，从而改善了焊接熔池内焊料熔体的结晶状况，改变焊接凝固过程和温度场分布；
（2）通过磁性搅拌振动在熔体内造成了强迫对流，使得凝固过程中的树枝晶的生长过程被抑制，或被打碎形成枝晶碎屑，这些碎裂的枝晶颗粒游离于结晶前沿的熔体中成为新的成核中心，使等轴晶比例增加，粗大枝晶减少，改善结晶取向，最终实现组织细化；
（3）通过电磁搅拌排出焊料熔体中的气孔，降低焊接缺陷率，提高焊缝7的韧性。
由于CT管与钛窗的焊接工艺对焊接的密封性要求极为严格，因此需要尽可能细化焊缝7处组织晶粒，使得组织晶粒均一，防止出现应力集中现象，导致焊缝7处开裂。因此，为保证焊接要求，本实施例通过激光束空间螺旋摆动模式与脉冲磁场涡流扰动相结合的方式，应用于CT管和钛窗的窄间隙焊接过程中，在保证焊接质量的前提下，实现了CT管和钛窗的窄间隙焊缝7组织晶粒细化，使CT管与钛窗之间的焊接接头的冲击韧性大幅度提升，冲击韧性与母材相比提升约50%。
在图3所示的实施例中，形貌检测单元6包括工业摄像机8、激光发射器9、准直透镜10、振镜11和驱动电机12，振镜11靠近激光发射器9的发射端，振镜11与激光发射器9之间设置有准直透镜10，驱动电机12带动振镜11转动。
步骤（3）中，焊缝7的坡口形貌的实时监测过程包括：
激光发射器9发射扫描激光，扫描激光经过振镜11的反射面反射后形成具有光栅条纹的结构光并投射至未焊接处的焊缝7坡口处，在焊缝7坡口处形成弯曲的光栅条纹；
振镜11的反射面在驱动电机12的带动下在预设角度内以预设频率往复旋转，使得光栅条纹在焊缝7坡口处往复移动，对焊缝7坡口的不同位置进行投射；
工业摄像机8拍摄在焊缝7坡口处形成的光栅图像并传输至焊接控制模块14，焊接控制模块14对光栅图像进行处理后得到焊缝7坡口的形貌参数。
光栅图像的处理过程包括：
焊接控制模块14根据历史信息对原始光栅图像进行开小窗口，将原始光栅图像的像素尺寸缩减90-95%。
采用高斯-拉普拉斯算子对缩减后的光栅图像进行滤波，去除光栅在焊缝7坡口处的反射光干涉，得到具有清晰条纹的光栅图像。
根据处理后的光栅图像计算焊缝7坡口形貌的尺寸参数，包括：第一焊料1和第二焊料2的总高度、第一焊料1和第二焊料2之间的缝隙高度、第一焊料1和第二焊料2之间的缝隙宽度以及第一焊料1和第二焊料2之间的坡口角度。
在本实施例中，通过结构光获得的光栅图像需要进行降噪处理，噪声按照统计特性可以分为平稳噪声和非平稳噪声，不随时间变化的为平稳噪声，随时间变化的是非平稳噪声。在本实施例提供的焊缝7控制方法中，励磁线圈15和感应线圈16产生的电磁波干扰为平稳噪声，由飞溅、弧光、焊件反射等产生的噪声为非平稳噪声。为了同时过滤平稳噪声和非平稳噪声，本实施例采用高斯-拉普拉斯算子进行滤波，该滤波方法在光栅条纹的中心点处具有最大的响应，同时，可以将光栅条纹与电磁波干扰、飞溅干扰、弧光干扰和焊件反射等干扰噪声分离。
本实施例中，焊缝7坡口处的光栅条纹的宽度为5个像素，处于高斯-拉普拉斯算子的最大响应值处。因此，在光栅图像中，像素宽度大于5个像素的弧光、飞溅、烟尘和焊件反射等噪声将被抑制。经过高斯-拉普拉斯算子处理后，光栅条纹的宽度比较均匀，在条纹较宽的区域，条纹强度得到抑制；在条纹较窄的区域，条纹强度得到加强。处理后的光栅图像的边缘清晰锐利，且没有电磁波、弧光、飞溅、烟尘和焊件反射等噪声干扰，可以根据光栅图像更加准确地计算出焊缝7坡口的各项尺寸参数，便于后续对焊接参数进行精确调整。
此外，由于本实施例中的CT管和钛窗之间的焊缝7为曲线，因此，本实施例优选地在焊缝7的两侧分别设置有一个工业摄像机8，通过两个工业摄像机8从不同侧面对焊缝7表面的光栅图像进行拍摄，可以实现对曲线焊缝7的曲率计算，用于预测焊缝7走向，对于激光焊接模块4的姿态调整和路径调整提供可靠数据，提高了对激光焊接模块4移动轨迹的精确控制能力。
在一些实施例中，步骤（4）中，焊接控制模块14根据路径追踪单元5获取的激光焊接模块4的实时路径和焊缝7目标路径计算路径偏移量，并控制激光焊接模块4的移动路径，具体包括如下步骤：
向焊接控制模块14内输入由目标x坐标和目标y坐标组成的目标路径参数，其中，目标x坐标沿焊缝7方向设置，目标y坐标沿与焊缝7方向垂直的方向设置；
路径追踪单元5获取实时路径参数的实时x坐标和实时y坐标，并输入焊接控制模块14；
焊接控制模块14根据目标x坐标和实时x坐标计算x方向的焊接路径偏移量Δx，根据目标y坐标和实时y坐标计算y方向的焊接路径偏移量Δy；
焊接控制模块14按照焊接路径偏移量Δx和Δy控制激光焊接模块4的移动路径。
在一些实施例中，步骤（5）中，激光焊接参数的调整过程包括：
在焊接进行时的第tn时刻，通过形貌检测单元6获取当前时刻下的焊缝7坡口形貌参数，包括：第一焊料1和第二焊料2的总高度Mn，第一焊料1和第二焊料2之间的缝隙高度Nn，第一焊料1和第二焊料2之间的缝隙宽度Sn，第一焊料1和第二焊料2之间的坡口角度αn；
在焊接进行时的第tn+1时刻，通过形貌检测单元6获取当前时刻下的焊缝7坡口形貌参数，包括：第一焊料1和第二焊料2的总高度Mn+1，第一焊料1和第二焊料2之间的缝隙高度Nn+1，第一焊料1和第二焊料2之间的缝隙宽度Sn+1，第一焊料1和第二焊料2之间的坡口角度αn+1；
根据第tn时刻下的焊缝7坡口形貌参数计算第tn时刻下的坡口面积Dn，Dn的计算公式如下：
式（1）；
根据第tn+1时刻下的焊缝坡口形貌参数计算第tn+1时刻下的坡口面积Dn+1，Dn+1的计算公式如下：
式（2）；
根据Dn和Dn+1计算修正后的焊接参数，包括焊接电流和激光功率；
修正前的焊接电流为In，修正后的焊接电流为In+1，In+1的计算公式如下：
式（3）；
修正前的焊接功率为Pn，修正后的焊接电流为Pn+1，Pn+1的计算公式如下：
式（4）；
激光焊接模块4按照修正后的焊接电流和焊接功率向焊接区域发出激光束。
由于本实施例提供的焊缝7控制方法针对的是CT管和钛窗的焊接工艺，CT管与钛窗之间的焊缝为曲面，焊缝7坡口的形貌随着焊接过程的推进时刻发生变化，如果采用相同的焊接参数会造成焊料焊穿或者焊料无法完全熔融，进而影响焊接性能。为此，本实施例利用坡口形貌单元检测的焊缝7的坡口形貌实时调整焊接参数，实现了焊接参数的动态调整，根据坡口形貌单元获取的焊料高度、缝隙高度、缝隙宽度和坡口角度等尺寸参数实时计算当前坡口形貌条件下所对应的焊接电流和焊接功率，并通过焊接控制模块14控制激光焊接模块4及时调整焊接电流和焊接功率，可解决因坡口形貌变化，热输入不匹配而产生的焊缝缺陷问题，同时也减少了人工材料成本，缩短了生产周期，提高了焊接效率。
在图1所示的实施例中，激光焊接模块4包括两个焊接装置，两个焊接装置呈镜像对称分布于焊缝7的两侧；焊接装置包括移动台3和配置于移动台3上的激光焊枪，激光焊枪同时向焊缝7的两侧发出相同参数的激光束，激光焊枪发出的激光束与焊缝7区域所在平面呈30-40°夹角。
焊缝监控模块配置于移动台3上，与激光焊枪同步移动。移动台3和激光焊枪分别连接焊接控制模块14，焊接控制模块14用于控制移动台3移动以调整激光焊枪的移动路径，以及用于调整激光焊枪发出的激光参数。
需要说明的是，本实施例提供的移动台3上配置的激光焊枪、路径追踪单元5和形貌检测单元6具有一定的布置顺序，沿移动台3的移动方向，依次设置有形貌检测单元6、激光焊枪和路径追踪单元5。在焊接过程中，随着移动台3的移动，形貌检测单元6首先进入焊接区域，对未焊接的焊缝7的坡口形貌进行扫描；移动台3继续移动，激光焊枪进入待焊接区域，焊缝7两侧的激光焊枪同时向焊缝7处发射激光，对焊缝7处的第一焊料1和第二焊料2进行熔融焊接；移动台3继续移动，路径追踪单元5最后进入焊接区域，此时的待焊接区域已经进行了激光焊接形成了焊接接头，路径追踪单元5对焊接接头进行定位，以监控焊接路径是否偏移。
实施例
本实施例提供了一种CT管与钛窗的焊接方法，参考申请公开号为CN113000963A的专利，公开的一种CT管钛窗焊接方法，本实施例在此基础上实现了对CT管与钛窗之间的焊缝控制；具体包括如下步骤：
（1）对焊接区域进行打磨，清除待焊表面的氧化层和污物，对打磨后的待焊表面预热至150℃。
（2）采用激光焊接模块4对焊接区域进行激光焊接，焊接过程中，激光焊接模块4发出的激光束在焊接区域内呈曲线型周期摆动；
（3）在焊接控制模块14内预先输入激光焊接模块4的目标移动路径，在焊接过程中，焊缝监控模块实时追踪激光焊接模块4的移动路径并实时监测焊缝7的坡口形貌；
（4）在焊接过程中，通过激励电源13向励磁线圈15中通入激励电流信号使得励磁线圈15周围产生感应磁场，感应磁场对熔池内的焊料熔体进行电磁搅拌，以细化焊缝7组织；
激励电源13输出的激励电流信号的电流峰值为150A，频率为25Hz，占空比为0.3；
（5）焊接控制模块14采集激光焊接模块4的实时移动路径，根据实时移动路径与目标移动路径比对，计算激光焊接模块4的路径纠偏量，根据路径纠偏量调整激光焊接模块4的移动轨迹；
（6）焊接控制模块14采集焊缝7的坡口形貌，随着焊接过程的持续进行，焊缝7处的坡口形貌发生细微改变，焊接控制模块14根据改变后的坡口形貌调整激光焊接参数。
在焊接过程中，对焊缝7的路径偏差进行记录，汇总后得到如图4所示的曲线图，由图4可以看出，本实施例提供的焊缝7的纠偏效果较好，偏差为6mm的情况下焊接推进至焊缝7长度的1mm之内即可完成对激光焊枪的纠偏；偏差为1mm的情况下焊接推进至焊缝7长度的6mm处也可完成纠偏；当焊接推进至焊缝7长度的50mm时，偏差可降低至0.1mm以下，几乎与焊缝7目标路径重合，可完全满足焊缝7追踪纠偏的工业要求。
需要说明的是，本实施例提供的焊接控制模块14可以包括处理器、存储器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序。焊接控制模块14是指具有数据处理能力的终端，包括但不限于计算机、工作站、服务器，甚至是一些性能优异的智能手机、掌上电脑、平板电脑、个人数字助理（PDA）、智能电视（Smart TV)等。焊接控制模块14上一般都安装有操作***，包括但不限于：Windows操作***、LINUX操作***、安卓（Android）操作***、Symbian操作***、Windowsmobile操作***、以及iOS操作***等等。以上详细罗列了焊接控制模块14的具体实例，本领域技术人员可以意识到，焊接控制模块14并不限于上述罗列实例。
申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (8)

1.一种用于CT管与钛窗焊接过程的焊缝控制方法，其特征在于，所述焊缝控制方法包括：
（Ⅰ）在真空环境下将钛窗与第一焊料进行预焊；
（Ⅱ）将经过预焊的钛窗固定至CT管的外壳上，在钛窗与CT管外壳的结合处填入第二焊料；
（Ⅲ）在真空环境下，将第一焊料与第二焊料焊接；
步骤（Ⅲ）中，所述焊接过程采用的焊接设备包括焊缝监控模块、激光焊接模块和焊接控制模块，所述焊缝监控模块电性连接所述焊接控制模块，所述焊接控制模块反馈控制所述激光焊接模块；
所述焊缝监控模块包括分别电性连接所述焊接控制模块的路径追踪单元和形貌检测单元；在焊接过程中，所述路径追踪单元和所述形貌检测单元随所述激光焊接模块同步运动，以实时追踪激光焊接模块的移动路径以及焊缝坡口形貌；
所述路径追踪单元包括励磁线圈、感应线圈、激励电源、功率放大电路、整形滤波电路、运算放大电路和模数转换电路；其中，所述激励电源具有第一输出端和第二输出端，所述第一输出端通过所述功率放大电路电性连接所述励磁线圈；所述第二输出端电性连接所述焊接控制模块；所述激励电源通过所述第一输出端和所述第二输出端同时向所述励磁线圈和所述焊接控制模块发出激励电流信号；所述感应线圈的输出端依次电性连接所述整形滤波电路、运算放大电路和模数转换电路，所述模数转换电路的输出端电性连接所述焊接控制模块；所述感应线圈位于所述焊缝的上方，所述励磁线圈位于所述感应线圈的上方；
所述形貌检测单元位于所述激光焊接模块的前端，在焊接过程中，所述形貌检测单元先于所述激光焊接模块进入待焊区域，所述形貌检测单元在待焊区域未焊接前对焊缝的坡口形貌进行扫描，以确定该待焊区域在焊接时的操作参数；所述形貌检测单元包括工业摄像机、激光发射器、准直透镜、振镜和驱动电机，所述振镜靠近所述激光发射器的发射端，所述振镜与所述激光发射器之间设置有准直透镜，所述驱动电机带动所述振镜转动；
步骤（Ⅲ）中，所述焊接过程包括：
焊缝监控模块在焊接过程中实时追踪激光焊接模块的移动路径并实时监测焊缝的坡口形貌；
焊接控制模块根据激光焊接模块的移动路径与预设路径进行比对，计算激光焊接模块的位移偏差，并控制激光焊接模块在空间坐标系内移动，以对激光焊接模块进行纠偏；
焊接控制模块根据焊缝的坡口形貌控制激光焊接模块的焊接参数，以自适应不同的坡口形貌；
步骤（Ⅲ）中，所述焊接过程至少包括如下步骤：
（1）对焊接区域进行表面处理，对处理后的待焊表面进行预热；
（2）采用激光焊接模块对焊接区域进行激光焊接，焊接过程中，激光焊接模块发出的激光束在焊接区域内呈周期性摆动；
（3）在焊接控制模块内预先输入激光焊接模块的目标移动路径，在焊接过程中，焊缝监控模块实时追踪激光焊接模块的移动路径并实时监测焊缝的坡口形貌；
（4）焊接控制模块采集激光焊接模块的实时移动路径，根据实时移动路径与目标移动路径比对，计算激光焊接模块的路径纠偏量，根据路径纠偏量调整激光焊接模块的移动轨迹；
（5）焊接控制模块采集焊缝的坡口形貌，随着焊接过程的持续进行，焊缝处的坡口形貌发生细微改变，焊接控制模块根据改变后的坡口形貌调整激光焊接参数；
步骤（3）中，所述激光焊接模块的移动路径的实时追踪过程包括：
所述激励电源输出正弦波形的激励电流信号，激励电流信号经过所述功率放大电路驱动所述励磁线圈，所述励磁线圈产生感应磁场；
所述感应线圈将所述励磁线圈产生的感应磁场转化为感应电流信号，感应电流信号经过整形滤波电路、运算放大电路和模数转换电路处理后，与激励电源输出的激励电流信号同步输入至所述焊接控制模块；
所述焊缝中心处与焊缝坡口附近的电导率不同，当焊缝中心出现偏转时，焊缝中心处的法向磁场分量发生改变，从而影响感应电流信号的波形，所述焊接控制模块根据感应电流信号的波形计算焊缝偏转的位移量，从而获取激光焊接模块的实时移动路径；
步骤（3）中，所述焊缝的坡口形貌的实时监测过程包括：
所述激光发射器发射扫描激光，扫描激光经过所述振镜的反射面反射后形成具有光栅条纹的结构光并投射至未焊接处的焊缝坡口处，在焊缝坡口处形成弯曲的光栅条纹；
所述振镜的反射面在所述驱动电机的带动下在预设角度内以预设频率往复旋转，使得光栅条纹在焊缝坡口处往复移动，对焊缝坡口的不同位置进行投射；
所述工业摄像机拍摄在焊缝坡口处形成的光栅图像并传输至所述焊接控制模块，所述焊接控制模块对光栅图像进行处理后得到焊缝坡口的形貌参数。
2.根据权利要求1所述的用于CT管与钛窗焊接过程的焊缝控制方法，其特征在于，步骤（1）中，所述焊接区域的表面处理过程包括：
对焊接区域进行打磨，清除待焊表面的氧化层和污物；
对打磨后的待焊表面预热至100-150℃。
3.根据权利要求1所述的用于CT管与钛窗焊接过程的焊缝控制方法，其特征在于，步骤（2）中，所述周期性摆动的路径包括曲线型或螺旋型；
所述曲线型的摆动路径为：激光束在焊缝表面沿焊缝方向匀速线性运动，同时，激光束在垂直于焊缝方向的平面内进行单摆周期运动，匀速线性运动和单摆周期运动复合形成在焊接区域内的正弦曲线摆动；
所述螺旋型摆动路径具体为：激光束在焊缝表面沿焊缝方向匀速线性运动，同时，激光束在与焊接区域平行的平面内进行圆周运动，匀速线性运动和圆周运动复合形成在焊接区域内的螺旋推进摆动。
4.根据权利要求1所述的用于CT管与钛窗焊接过程的焊缝控制方法，其特征在于，步骤（2）还包括：
在焊接过程中，通过所述激励电源向所述励磁线圈中通入激励电流信号使得所述励磁线圈周围产生感应磁场，所述感应磁场对熔池内的焊料熔体进行电磁搅拌，以细化焊缝组织；
所述激励电源输出的激励电流信号的电流峰值为100-200A；
所述激励电源输出的激励电流信号的频率20-30Hz；
所述激励电源输出的激励电流信号的占空比为0.2-0.5。
5.根据权利要求1所述的用于CT管与钛窗焊接过程的焊缝控制方法，其特征在于，所述光栅图像的处理过程包括：
焊接控制模块根据历史信息对原始光栅图像进行开小窗口，将原始光栅图像的像素尺寸缩减90-95%；
采用高斯-拉普拉斯算子对缩减后的光栅图像进行滤波，去除光栅在焊缝坡口处的反射光干涉，得到具有清晰条纹的光栅图像；
根据处理后的光栅图像计算焊缝坡口形貌的尺寸参数，包括：所述第一焊料和所述第二焊料的总高度、所述第一焊料和所述第二焊料之间的缝隙高度、所述第一焊料和所述第二焊料之间的缝隙宽度以及所述第一焊料和所述第二焊料之间的坡口角度。
6.根据权利要求1所述的用于CT管与钛窗焊接过程的焊缝控制方法，其特征在于，步骤（4）中，所述焊接控制模块根据所述路径追踪单元获取的所述激光焊接模块的实时路径和焊缝目标路径计算路径偏移量，并控制所述激光焊接模块的移动路径，具体包括如下步骤：
向所述焊接控制模块内输入由目标x坐标和目标y坐标组成的目标路径参数，其中，目标x坐标沿焊缝方向设置，目标y坐标沿与焊缝方向垂直的方向设置；
所述路径追踪单元获取实时路径参数的实时x坐标和实时y坐标，并输入所述焊接控制模块；
所述焊接控制模块根据目标x坐标和实时x坐标计算x方向的焊接路径偏移量Δx，根据目标y坐标和实时y坐标计算y方向的焊接路径偏移量Δy；
所述焊接控制模块按照焊接路径偏移量Δx和Δy控制所述激光焊接模块的移动路径。
7.根据权利要求1所述的用于CT管与钛窗焊接过程的焊缝控制方法，其特征在于，步骤（5）中，所述激光焊接参数的调整过程包括：
在焊接进行时的第tn时刻，通过所述形貌检测单元获取当前时刻下的焊缝坡口形貌参数，包括：所述第一焊料和所述第二焊料的总高度Mn，所述第一焊料和所述第二焊料之间的缝隙高度Nn，所述第一焊料和所述第二焊料之间的缝隙宽度Sn，所述第一焊料和所述第二焊料之间的坡口角度αn；
在焊接进行时的第tn+1时刻，通过所述形貌检测单元获取当前时刻下的焊缝坡口形貌参数，包括：所述第一焊料和所述第二焊料的总高度Mn+1，所述第一焊料和所述第二焊料之间的缝隙高度Nn+1，所述第一焊料和所述第二焊料之间的缝隙宽度Sn+1，所述第一焊料和所述第二焊料之间的坡口角度αn+1；
根据第tn时刻下的焊缝坡口形貌参数计算第tn时刻下的坡口面积Dn，Dn的计算公式如下：
式（1）；
根据第tn+1时刻下的焊缝坡口形貌参数计算第tn+1时刻下的坡口面积Dn+1，Dn+1的计算公式如下：
式（2）；
根据Dn和Dn+1计算修正后的焊接参数，包括焊接电流和激光功率；
修正前的焊接电流为In，修正后的焊接电流为In+1，In+1的计算公式如下：
式（3）；
修正前的焊接功率为Pn，修正后的焊接电流为Pn+1，Pn+1的计算公式如下：
式（4）；
激光焊接模块按照修正后的焊接电流和焊接功率向焊接区域发出激光束。
8.根据权利要求1所述的用于CT管与钛窗焊接过程的焊缝控制方法，其特征在于，所述激光焊接模块包括两个焊接装置，两个所述焊接装置呈镜像对称分布于所述焊缝的两侧；
所述焊接装置包括移动台和配置于所述移动台上的激光焊枪，所述激光焊枪同时向所述焊缝的两侧发出相同参数的激光束，所述激光焊枪发出的激光束与焊缝区域所在平面呈30-40°夹角；
所述焊缝监控模块配置于所述移动台上，与所述激光焊枪同步移动；
所述移动台和所述激光焊枪分别连接所述焊接控制模块，所述焊接控制模块用于控制所述移动台移动以调整所述激光焊枪的移动路径，以及用于调整所述激光焊枪发出的激光参数。
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