一种现场自动焊接设备和焊接方法技术

本发明专利技术公开了一种现场自动焊接设备和焊接方法，本方案中的焊接设备包括焊接系统，焊枪运动系统和焊接控制系统，首先对于焊枪的运功轨迹进行解耦，并引入独立调节设备，便于焊枪控制和调整，设备具备自适应焊接功能。再次通过人机交互式的焊接控制逻辑和控制系统，当自动焊接无法满足现场需求时，操作者可以实时接管设备进行人机交互式焊接，从而保证对于各种复杂工况的适用性。种复杂工况的适用性。种复杂工况的适用性。

【技术实现步骤摘要】
一种现场自动焊接设备和焊接方法


[0001]本专利技术涉及建筑结构
，具体涉及用于施工现场的人机交互式现场自动焊接技术。

技术介绍

[0002]由于现场施工在构件精度和作业条件方面的复杂性，导致目前在工厂之中应用的自动焊接设备无法进行现场应用。具体原因包括传感器在现场复杂的环境中进行稳定识别和跟踪，无法生成合适的焊接路径和参数，机械臂无法实现对于现场施工安装误差较大时的自适应。再者，目前的机械臂均无法实现焊接路径的实时操控，导致机械臂只能按照程序设置的路径的进行运动，出现意外状况时也无法依据具体情况采用人工辅助的方式进行调整。
[0003]据此，这些问题导致自动焊接设备实用性差，无法很好的施工现场进行实际应用。

技术实现思路

[0004]针对现有自动焊接设备所存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种现场自动焊接设备，同时基于该现场自动焊接设备还提供一种现场自动焊接方法，本方案能够实现施工现场的自动化焊接，并能够适用于各种复杂工况。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术提供的现场自动焊接设备，包括焊接系统，焊接运动系统和焊接控制系统；
[0006]所述焊接运动系统承载焊接系统中的焊枪，能够带动焊枪沿对应于待焊接区域延伸方向的主轨迹移动，并且在沿主轨迹移动的过程中，能够带动焊枪沿对应于待焊接区域截面的次轨迹移动；
[0007]所述焊接控制系统分别控制焊接系统与焊接运动系统，所述焊接控制系统通过对待焊接区域进行扫描，获取待焊接区域对应的坡口信息以及立体图像信息，并据此规划生成焊接路径；所述焊接控制系统还将生成的焊接路径解耦成对应于待焊接区域延伸方向的主轨迹控制指令，以及对应于待焊接区域截面分布状态的次轨迹控制指令。
[0008]进一步的，所述焊接运动系统包括机械臂、调节机构和摆动器，所述摆动器与调节机构相配合的设置在机械臂上。
[0009]进一步的，所述机械臂、调节机构和摆动器之间相互独立控制。
[0010]进一步的，所述焊接控制系统包括传感组件以及控制单元，所述传感组件设置在焊接运动系统上，能够对待焊接区域进行扫描；所述控制单元与传感组件数据连接，能够基于传感组件所获得的扫描数据形成焊接控制指令。
[0011]进一步的，所述焊接控制系统基于生成的焊接控制指令控制焊接运动系统与焊接系统配合自动完成焊接。
[0012]进一步的，所述焊接控制系统基于生成的焊接控制指令自动控制焊接运动系统带动焊枪沿对应于待焊接区域延伸方向的主轨迹移动；并接收外部控制指令控制焊接系统对
待焊接区域进行焊接操作。
[0013]为了达到上述目的，本专利技术提供的现场自动焊接方法，包括：
[0014]对待焊接区域进行扫描，获取待焊接区域对应的坡口信息以及立体图像信息，并据此规划生成焊接路径；
[0015]将生成的焊接路径解耦成对应于待焊接区域延伸方向的主轨迹控制指令，以及对应于待焊接区域截面分布状态的次轨迹控制指令；
[0016]基于主轨迹控制指令驱动焊枪沿对应于待焊接区域延伸方向的主轨迹移动，并在沿主轨迹移动的过程中，基于次轨迹控制指令驱动焊枪沿对应于待焊接区域截面的次轨迹移动工作。
[0017]进一步的，所述焊接方法中在焊接的过程之中，实时对于熔池的状态进行监测并反馈，同步对焊枪位置微调，并实时更改沿主轨迹移动速度以及焊枪焊接的工作参数。
[0018]进一步的，所述焊接方法中还包括接收外部控制指令驱动焊枪沿对应于待焊接区域截面的次轨迹移动进行焊接操作的步骤。
[0019]本专利技术提供的现场自动焊接方案，通过对于焊枪的运功轨迹进行解耦，并引入独立调节方式，实现对焊枪多维度的控制和调整，有效实现施工现场的自动化焊接。
[0020]进一步的，本专利技术提供的现场自动焊接方案，还进一步设计人机交互式的焊接控制逻辑和控制方案，实现当自动焊接无法满足现场需求时，操作者可以实时接管设备进行人机交互式焊接，从而保证对于各种复杂工况的适用性。
附图说明
[0021]以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本专利技术。
[0022]图1为本专利技术实例给出的现场自动焊接设备的构成示例图；
[0023]图2为本专利技术实例中涉及的焊接路径分解示例图；
[0024]图3为本专利技术实例中焊接设备控制逻辑示例图；
[0025]图4为本专利技术实例中焊接设备操作台界面示例图；
[0026]图5a为本专利技术实例中焊接设备作业部部署在钢梁上的示例图；
[0027]图5b为本专利技术实例中焊接设备作业部部署在钢柱上的示例图。
具体实施方式
[0028]为了使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本专利技术。
[0029]基于对现有自动焊接设备运行特点以及施工现场焊接面临的实际问题的分析，本实例给出一种现场自动焊接设备方案，通过焊枪的运功轨迹进行解耦，形成对应于待焊接区域延伸方向的主轨迹以及在主轨迹移动方向上同步对应于待焊接区域横截面分布状态的次轨迹，并基于该主轨迹与次轨迹的有机配合来控制相应焊枪，完成对待焊接区域高效且高质量的自动焊接。
[0030]参见图1，其所示为本实例中给出的现场自动焊接设备的一种构成示例。
[0031]由图可知，本实例给出的现场自动焊接设备主要由焊接系统100，焊接运动系统200和焊接控制系统300这三部分有机配合构成。
[0032]这里的焊接系统100作为焊接实施的具体部件，用于完成具体的焊接作业。
[0033]焊接运动系统200承载焊接系统100中的焊枪110，能够带动焊枪沿对应于待焊接区域延伸方向的主轨迹移动，以覆盖整个待焊接区域的延伸区域；并且在沿主轨迹移动的过程中，在主轨迹对应的任何位置上能够带动焊枪沿当前对应于待焊接区域截面的次轨迹移动，以覆盖当前位置下的待焊接区域。
[0034]焊接控制系统300分别控制焊接系统100与焊接运动系统200，并控制两者协同控制完成自动焊接作业。具体的，该焊接控制系统300能够对待焊接区域进行多方位扫描，以获取待焊接区域对应的坡口信息以及立体图像信息，焊接控制系统300再根据扫描得到的坡口信息以及立体图像信息来计算规划生成对应于待焊接区域的焊接路径；该焊接控制系统300再结合扫描得到的坡口信息进一步对计算生成的焊接路径进行解耦，得到对应于待焊接区域延伸方向的主轨迹控制指令，以及对应于待焊接区域截面分布状态的次轨迹控制指令，并基于得到的主轨迹控制指令与次轨迹控制指令控制控制焊接系统100与焊接运动系统200协同工作，完成对待焊接区域的自动焊接作业。
[0035]本自动焊接设备中焊接系统100作为直接焊接作业的部件，在具体实现时，主要由位于前端的焊枪110，以及与其配合的焊接电源、送丝机、保护气体等后端组件120组成。
[0036]本焊接系统100可以与焊接控制系统300进行通讯，可根据焊接控制系统300的控制指令来对电流、电压和保护气体流量等焊本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.现场自动焊接设备，包括焊接系统，其特征在于，还包括焊接运动系统和焊接控制系统；所述焊接运动系统承载焊接系统中的焊枪，能够带动焊枪沿对应于待焊接区域延伸方向的主轨迹移动，并且在沿主轨迹移动的过程中，能够带动焊枪沿对应于待焊接区域截面的次轨迹移动；所述焊接控制系统分别控制焊接系统与焊接运动系统，所述焊接控制系统通过对待焊接区域进行扫描，获取待焊接区域对应的坡口信息以及立体图像信息，并据此规划生成焊接路径；所述焊接控制系统还将生成的焊接路径解耦成对应于待焊接区域延伸方向的主轨迹控制指令，以及对应于待焊接区域截面分布状态的次轨迹控制指令。2.根据权利要求1所述的现场自动焊接设备，其特征在于，所述焊接运动系统包括机械臂、调节机构和摆动器，所述摆动器与调节机构相配合的设置在机械臂上。3.根据权利要求2所述的现场自动焊接设备，其特征在于，所述机械臂、调节机构和摆动器之间相互独立控制。4.根据权利要求1所述的现场自动焊接设备，其特征在于，所述焊接控制系统包括传感组件以及控制单元，所述传感组件设置在焊接运动系统上，能够对待焊接区域进行扫描；所述控制单元与传感组件数据连接，能够基于传感组件所获得的扫描数据形成焊接控制指令。5.根据权利要求1所述的现场自动焊接设备，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：马明磊，王欣，陈越时，廖显东，樊警雷，殷朗，陈浩，杨起，姚振亚，
申请(专利权)人：中国建筑第八工程局有限公司，
类型：发明
国别省市：