全位置自动化焊接系统技术方案

本发明专利技术公开了一种全位置自动化焊接装置，主要包括焊接机头模块、中心控制器、焊接电源模块、电源适配器、遥控操作模块，焊接机头模块将当前焊炬的位置信息发送给中心控制器，中心控制器对数据进行运算处理，中心控制器根据当前的位置运算处理的结果给出相应的焊接指令，电源适配器根据中心控制器的焊接指令控制焊接电源的输出，获得驱动信号控制焊炬运动，实现焊缝跟踪过程实时控制。焊接过程中根据焊矩所在位置不同自动匹配相应的焊接规范；焊接过程中在线检测焊矩对于焊缝的相对位置实现焊矩自动跟踪焊缝；其焊接质量高、速度快，可以实现在野外长输管线高效自动化焊接的设备，并能适应各种野外环境。

All position automatic welding system

The invention discloses a full position automatic welding device, including welding head module, central controller, welding power supply module, power adapter, remote control module, welding head module transmits the location information of the torch to the central controller, control center for processing of data, the central controller according to processing result of current position the corresponding welding instructions, power adapter according to the welding instructions to control the output of welding power source center controller, obtain a driving signal to control the torch moving to realize real-time control, welding seam tracking process. In the process of welding according to the welding torch location of automatic matching corresponding welding; welding process of welding torch for on-line detection of relative position of weld torch to realize automatic seam tracking; welding quality and high speed, can achieve efficient pipeline automatic welding equipment of long distance in the field, and can adapt to a variety of outdoor environment.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及检测、自动控制
，具体应用在焊接过程控制及焊缝自动跟踪中，适合目前多种野外长输管线的建设。
技术介绍
目前野外长输管线的建设上很多施工单位都采用的是人工半自动焊接，半自动焊接设备投入少，人员组成灵活，但它每天能实现的焊口量在30— 40 口，且焊接质量受焊工个人素质影响较大。而此自动化焊接设备每天能实现的焊口量在80—100 口，且焊接质量能得到有效保证。但是，由于各种因素的影响，实际焊接条件经常发生变化而造成焊接效率和焊接质量下降甚至失败。此自动化焊接设备的关键是如何实现成本下降和质量提升，一直以来人们尝试了许多焊接方法，它们在应用中都存在一定局限性。目前此自动化焊接设备，具有焊接效率高、非接触式传感、灵敏度精度高、抗电磁场干扰能力强等优点，被认为是野外焊接施工设备的主要发展方向。为了确保焊接件的焊接质量，尽量降低人为因素对其影响，缩短生产周期，势必研究一种焊接精度高能够满足现场复杂多变的焊接条件的自动焊接设备。
技术实现思路
本专利技术的目的就是提供一种全位置自动化焊接系统，焊接过程中根据焊矩所在位置不同自动匹配相应的焊接规范；焊接过程中在线检测焊矩对于焊缝的相对位置实现焊矩自动跟踪焊缝；其焊接质量高、速度快，可以实现在野外长输管线高效自动化焊接的设备，并能适应各种野外环境，克服目前长输管线建设施工效率低、施工周期长以及焊接质量的问题。为了达到上述设计目的，本专利技术采用的技术方案如下: 一种全位置自动化焊接系统。本专利技术所述的全位置自动化焊接系统的有益效果是:其焊接质量高、速度快，可以实现在野外长输管线高效自动化焊接的设备，并能适应各种野外环境。通过机头采集的焊接绝对位置计算得出当前相应的规范，由焊机、行走电机、送丝电机、摆动电机等实现相应的焊接规范，保证在相应的位置执行相应的焊接规范。通过采集电压、电流及送丝的实际值，计算焊接中心位置，使焊接中心始终处于焊缝中心。焊接所采样的数据是实时的数据，不存在超前或滞后，所以也就没有超前或滞后误差。盖面时由于焊缝坡口已经不存在，很多现有跟踪设备都无法对其进行精确跟踪。本专利技术提出了一，在盖面前的填充层将焊道跟踪数据存储起来，盖面时焊缝若不明显无法准确跟踪的情况下，选择上次记录的焊枪位置数据作为示教跟踪。二，在进行盖面焊接时，由于自动化管线施工焊缝一般较为标准，可将两焊炬在水平位置上错开一定距离，使得即使焊缝中心有偏移的情况下，也能将其盖住。采用FPGA进行前端采样，并对前端采样数据进行了必要的处理，硬件上最大限度的滤出了干扰，节约了 CPU对数据处理的时间，保证了跟踪的实时性。附图说明图1是本专利技术所述的全位置自动化焊接系统的示意图。图2为本专利技术所述的全位置自动化焊接系统的流程图。具体实施例方式下面结合附图对本专利技术的最佳实施方案作进一步的详细的描述。如图1所示，所述全位置自动化焊接系统，主要包括焊接机头模块、中心控制器、焊接电源模块、电源适配器、遥控操作模块，焊接机头模块将当前焊炬的位置信息发送给中心控制器，中心控制器对数据进行运算处理，中心控制器根据当前的位置运算处理的结果给出相应的焊接指令，电源适配器根据中心控制器的焊接指令控制焊接电源的输出，机头部分获得驱动信号控制焊炬运动，实现焊缝跟踪过程实时控制。所述焊接机头模块，用于执行焊接命令，控制焊接位置，采集焊接位置信息。所述焊接机头模块上安装有:①焊枪摆动机构，实现焊枪的摆动，可实现(T20毫米的摆动幅行走机构，实现机头在焊接轨道上行走，速度为0-1.5米/分；干伸控制机构，可实现干伸±20毫米调节电机控制部件、电机驱动部件控制电机。所述中心控制器能根据不同位置给出相应的焊接规范，在焊接时能同时跟踪水平方向和垂直方向，且水平方向跟踪精度小于0.3_、垂直方向跟踪精度小于1_。中心控制器安装有:①送丝机构，可使用0.9^2.0毫米直径的焊丝，丝速范围为0-25米/分；②电流电压采样传感器，可采样电压范围为(TlOO伏特，电流范围为(T600安培。所述电源适配器，可匹配不同品牌型号的焊接电源，可实现电源特性的控制(电源有特性控制接口)，能控制电源的启停，控制输出电压及电流，可采样焊接电源输出电源电压。所述遥控操作模块，主要用于实现人机交互功能。可以实时微调焊接规范、焊枪偏移、焊接前的焊接准备工作。所述全位置自动化焊接系统，还设有电流传感器，电流传感器为隔离性霍尔感应电流传感器，焊接电缆穿过电流传感器，FPGA对电流传感器的电流值进行采样计算得出当前电流值。所述全位置自动化焊接系统，还设有电压传感器，电压传感器为隔离性霍尔感应电压传感器，焊接电压的取样点直接位于焊接工件和焊炬，最大程度上减少了计算误差FPGA对电压传感器的电压值进行采样计算得出当前电压值。所述全位置自动化焊接系统，还设有冷却水箱，可供2把焊枪持续400A焊接时的冷却。 所述的中心控制器，对焊接跟踪过程中的环境光线不敏感，对焊缝位置偏移进行了合理的处理。所述中心控制器，其人机交互界面设置可显示当前焊接的实际参数及焊接运行的位置，可显示预设的焊接参数。其人机交互界面操作简单，清晰明了。所述中心控制器主要包括DSP运算处理模块、FPGA采样处理模块、电流传感器模块、电压传感器模块、送丝控制模块，FPGA对电压传感器和电流传感器的值采样滤波后计算得出当前电流电压值，该电流电压值送到DSP参与运算，最终得出的结果通过485通讯送到机头部分控制电机的转动，最终达到控制焊炬自动跟踪焊缝的目的。所述中心控制器，根据选择的焊丝直径、当前的焊接电压、焊接电流、送丝速度、当前焊枪摆动位置的数学关系能方便的计算出焊接过程中焊枪水平中心、垂直高度两个方向的偏差。跟踪精度能精确0.3mm。所述中心控制器，用户可以选择是否进行高度跟踪、是否进行焊接中心位置跟踪，不必对所有焊道都进行跟踪处理，有利于适应各种工作环境。所述中心控制器，由于焊接所采样的数据是实时的数据，不存在超前或滞后，所以也就没有超前或滞后误差。所述中心控制器，在跟踪过程中对于外界环境突变，处理单元采用特殊算法对其进行了处理，不会出现电机转速突变的现象，对整个系统的稳定性和抗干扰能力有很大的提升。所述处理单元，其对各部件的运行情况都进行了采集，当某部件的运行状态不正确时，人机界面会显示相应的错误代码告知用户。如图2所示，所述全位置自动化焊接系统，由机头控制器采样绝对位置通过MAX489送到中心控制器，中心控制器根据不同位置计算得出当前的焊接动作，中心控制器将当前焊接动作通过MAX489发给焊接机头模块和电源适配器，焊接机头模块根据中心控制器指令执行相应的行走及摆动，电源适配器根据中心控制器指令执行相应的焊接电压或焊接电流以及相应的电弧特性，送丝装置由中心控制器直接控制；中心控制器采样实际焊接电流焊接电压和送丝速度及摆动所处参数执行位置，计算得出焊缝的中心位置由MAX489发送给机头摆动部分执行跟踪焊道。本专利技术对各种焊缝类型、各种焊接工艺都很实用。此自动化焊接装置从硬件上最大限度的解决了野外现场施工的工况要求，采用最直接的焊接体现量一电流和电压来提取焊缝中心位置，使用FPGA来提取电流电压及其滤波算法，有效降低单次运算时间，DSP来进行焊缝中心位置算法，使其算法的实现难度及时间要求大大降低，其本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种全位置自动化焊接装置，其特征在于：主要包括焊接机头模块、中心控制器、焊接电源模块、电源适配器、遥控操作模块，焊接机头模块将当前焊炬的位置信息发送给中心控制器，中心控制器对数据进行运算处理，中心控制器根据当前的位置运算处理的结果给出相应的焊接指令，电源适配器根据中心控制器的焊接指令控制焊接电源的输出，获得驱动信号控制焊炬运动，实现焊缝跟踪过程实时控制；所述焊接机头模块，用于执行焊接命令，控制焊接位置，采集焊接位置信息；所述中心控制器能根据不同位置给出相应的焊接规范，在焊接时能同时跟踪水平方向和垂直方向，且水平方向跟踪精度小于0.3mm、垂直方向跟踪精度小于1mm；所述电源适配器，用于实现电源特性的控制，控制电源的启停，控制输出电压及电流，采样焊接电源输出电源电压；所述遥控操作模块，主要用于实现人机交互功能，实时微调焊接规范、焊枪偏移、焊接前的焊接准备工作。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李荣东，李堂权，
申请(专利权)人：成都熊谷加世电器有限公司，
类型：发明
国别省市：