一种全位置机器人深熔K-TIG焊接系统及控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种全位置机器人深熔K

【技术实现步骤摘要】
一种全位置机器人深熔K
‑
TIG焊接系统及控制方法


[0001]本专利技术涉及机器人焊接
，尤其涉及一种全位置机器人深熔K
‑
TIG焊接系统及控制方法。

技术介绍

[0002]焊接技术作为现代制造业中极其重要的材料成形方法，采用高效焊接工艺是提高制造效率的重要途径。
[0003]锁孔效应钨极氩弧(Keyhole Tungsten Inert Gas,K
‑
TIG)焊是一种新兴、高效率的焊接工艺，可以采用大电流进行施焊，焊接电流可达1000A，产生的焊接电弧具有能量大、挺度高和穿透力强的特点，可在不开坡口、不填充焊材的情况下，一次性焊透3～16mm厚度的金属钢板，实现了单面焊双面成形，大大提高了效率。
[0004]然而焊接过程是一个高度瞬态、非线性的复杂物理过程，任何不合理焊接参数的设置或者在焊接过程中焊接参数的突变，都会破坏焊接过程的稳定性，从而降低焊接质量，例如咬边和驼峰焊道的出现会极大地破坏表面成形的均匀性，引起应力集中甚至开裂，恶化接头性能，从而限制了焊接效率的进本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种全位置机器人深熔K
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TIG焊接系统，其特征在于，包括：深熔K
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TIG焊接电源系统，所述深熔K
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TIG焊接电源系统包括深熔K
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TIG焊接电源、K
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TIG焊枪；视觉识别系统，所述视觉识别系统包括HDR相机和视觉处理器，所述视觉处理器与所述HDR相机相连接，用于获取并处理所述HDR相机的图像数据；弧压检测装置，所述弧压检测装置上的检测传感器安装在焊枪钨针尖端与待焊工件之间的无干涉空间范围内；机器人控制系统，所述机器人控制系统包括机器人本体，所述K
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TIG焊枪、所述HDR相机和所述弧压检测装置均安装在所述机器人本体的未端，所述HDR相机和所述弧压检测装置均与所述K
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TIG焊枪保持相对静止，所述HDR相机设置在所述K
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TIG焊枪沿焊接方向的后侧；集控器，分别与所述深熔K
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TIG焊接电源系统、所述视觉识别系统、所述弧压检测装置以及所述机器人控制系统连接。2.根据权利要求1所述的一种全位置机器人深熔K
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TIG焊接系统，其特征在于，所述集控器通过CAN现场总线接口与所述深熔K
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TIG焊接电源相连接，所述集控器通过RS485接口与所述视觉处理器相连接，所述集控器通过SPI接口与所述弧压检测装置相连接，所述集控器通过以太网口与所述机器人控制系统相连接。3.根据权利要求1所述的一种全位置机器人深熔K
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TIG焊接系统，其特征在于，所述深熔K
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TIG焊接电源系统还包括水冷机和保护气体装置，所述保护气体装置通过所述深熔K
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TIG焊接电源的控制阀、气管与所述K
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TIG焊枪相连接，所述水冷机通过水管与所述K
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TIG焊枪相连接；所述机器人控制系统还包括机器人控制柜和机器人示教器，所述机器人本体通过电缆与所述机器人控制柜相连接，所述机器人示教器通过通信接口与所述机器人控制柜相连接。4.根据权利要求1所述的一种全位置机器人深熔K
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TIG焊接系统，其特征在于，机器人为工业机器人或爬行机器人，若为工业机器人，则将待焊工件安装在所述工业机器人可操作的无干涉的允许空间范围内；若为爬行机器人，所述爬行机器人本体通过均匀分布的磁铁吸附在待焊工件上，按照预设的运动轨迹要求，驱使所述K
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TIG焊枪完成预设的焊接操作。5.一种用于权利要求1
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4任一所述的一种全位置机器人深熔K
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TIG焊接系统的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、集控器对深熔K
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TIG焊接电源系统、机器人控制系统、视觉识别系统以及弧压检测装置发送执行启动信号；S2、在接收到执行启动信号后，深熔K
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TIG焊接电源系统输出焊接电流，同时采集实时焊接电流和实时焊接电压，并发送给集控器；视觉处理器从HDR相机读取焊接图像数据，对图像数据进行处理，提取焊接图像的特征数据，并发送给集控器；弧压检测装置采集弧压数据，并发送给集控器；S3、集控器根据接收到数据生成相应的控制信号，并按照通信协议规定的数据格式，分别给深熔K
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TIG焊接电源系统和机器人控制系统发送控制信号；S4、深熔K
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TIG焊接电源系统在接收集控器发送的控制信号后，执行通信协议当中的至
少一个动作；机器人控制系统在接收集控器发送的控制信号后，执行通信协议当中的至少一个动作；深熔K
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TIG焊接电源系统与机器人控制系统当中的至少一方执行至少一个动作后，焊接状态发生改变；S5、集控器判断是否接收到焊接结束信号或异常警示信号，若尚未收到焊接结束信号或异常警示信号，则返回执行步骤S2
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S4；若收到焊接结束信号或异常警示信号，焊接过程结束，焊接系统复位为就绪状态。6.根据权利要求5所述的一种控制方法，其特征在于，所述深熔K
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TIG焊接电源在启动时，向水冷机发送一个启动信号，所述水冷机在收到启动信号后，启动并循环地为所述K
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TIG焊枪提供冷却水。7.根据权利要求5所述的一种控制方法，其特征在于，步骤S4中所述深熔K
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TIG焊接电源系统执行的至少一个动作包括：增大焊接电流、减少焊接电流或者焊接电流模式的变化；所述机器人控制系统执行的至少一个动作包括：增大焊接速度、减小焊接速度、增大钨针尖端到工件的高度、减小钨针尖端到工件的高度或者钨针尖端与焊缝中心的偏差修正。8.根据权利要求5所述的一种控制方法，其特征在于，步骤S3中，所述集控器根据接收到数据生成相应的控制信号，包括：集控器接收到深熔K
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TIG焊接电源系统、视觉识别系统以及弧压检测装置的发送的数据后，经过自适应权重迭代算法处理后，生成相应的控制信号；其中，自适应权重迭代算法及生成控制信号的过程如下：S31、确定特征参数与控制信号之间的约束关系，以正面熔池宽度、正面熔池面积、间隙宽度、焊接电流、焊接速度作为输入变量，以焊接电流、焊接速度、CTWD作为输出变量，以输出变量的增量为控制变量，输出变量的增量权重与输入变量之间的约束关系模型如下：为控制变量，输出变量的增量权重与输入变量之间的约束关系模型如下：为控制变量，输出变量的增量权重与输入变量之间的约束关系模型如下：式中，n为约束关系模型的阶次；Q
I
(k)，Q
V
(k)，Q
D
(k)分别为k时刻的焊接电流、焊接...

【专利技术属性】
技术研发人员：石永华，梁焯永，詹家通，董士伟，袁松，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：