CN101378877A - 用于自动焊接、钎焊、切割和表面处理工艺的走车 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可操作横跨具有待焊接的接缝的工件表面的焊接走车。焊接走车包括多个轮子，每个轮子绕轴枢转，并且每个轮子都是磁性轮；该焊接走车还包括用于支承焊接设备的装置，其中至少一个轮子可以向内或向外弯曲，以便焊接走车可以在弯曲表面上行进。焊接走车可以在在空间中具有任一方向例如定向的磁化表面上行进。焊接走车可以装载激光传感器装置，将该激光传感器装置布置成检测待焊接的接缝的位置和方向，以便该焊接走车适用于执行完全自动的焊接。

Description

用于自动焊接、钎焊、切割和表面处理工艺的走车

技术领域

本发明涉及一种用于自动焊接、钎焊、切割和表面处理工艺等的走车(carriage)，其中该走车包括多个轮子，每个轮子可绕轴枢转，并且每个轮子都是磁性轮，其中焊接走车还包括用于支承例如焊接设备的装置。本发明还涉及操作这种走车的方法。

背景技术

在文献中，使用用于例如沿待焊接的两个表面之间的接缝运输焊接设备如焊炬的走车的焊接自动化是众所周知的，并且在工业中，其被公认为用于减少熟练焊接工人的麻烦的可行工具。

已知几个在商业上可用的系统。例如，Bug-O Systems、Gullco和ESAB提出基于轨道的系统，其中将使用永久磁铁的轻便轨道安装到焊接结构，以便沿待焊接的表面装载和引导保持焊炬的走车(使用真空杯将轨道连接到非铁结构)。这些轨道必须相当精确地、平行于接缝安装，这需要消耗人工调整轨道的时间，以便获得足够品质的焊接。此外，轨道是刚性的，不能跟随接缝轨迹上小的局部偏移。因此，人工焊接操作员必须观察焊接过程，并且进行装置的在线校正。而且，布置用于支承焊接走车的轨道很费时。此外，一旦放置了轨道，焊接走车的位置也就固定了。

在商业上，还可以从几个制造商如Bug-O、SAF、ESAB、Fronius和Migatronic得到各种各样的无轨焊接走车。通常，将这些简单使用的、自推进走车设计成处理简单的焊接任务，其中可以应用非常原始的引导机构如轨道、抓臂等等。这些走车中的一些仅用于水平焊接(例如，根据ISO 6947，平焊、PA)，而另一些走车装配有悬挂的电镀或永久磁铁，以便用于所有位置的焊接。然而，这些走车具有一些明显的缺点。例如，由于断电，电磁铁的保持力会消失，并且当在非常弯曲的表面例如导管内部，如果直径变得过小，则电磁铁和永久磁铁的保持力也会变化，并且会急剧下降。

专利说明书US 5853655公开了一种远程控制的焊接和切割走车，其装配有磁性轮以及一个或多个自动定位的、保持例如焊炬的臂。该/这些具有光传感器的马达驱动臂追踪反射带等描绘的图案。这种走车的缺点在于:其使用反射带引导，该反射带必须非常精确地附着或附加到要在其上焊接的物体。这种物体通常是很脏和/或轻微腐蚀的，这使得反射带的附着很难。此外，该带的附着必须由人工操作者手工完成。另外，由于当单轴在走车的每一侧上驱动轮子时，没有轮子是可转动的，因而该走车不能改变运动的方向。

此外，欧洲专利说明书EP 0759337公开了一种无轨走车，其中将永久磁铁并入走车体的内部。控制器保证在不使用任何导轨或轨道的情况下保持行进方向。由于在待焊接的物体和磁铁之间有一些距离，因而在一些情况下，使用并入走车体内部的磁铁不能在磁铁和待焊接的物体之间提供所需的保持力。在管道、导管或者容器内部执行仰焊时，这特别是个问题，其中相应的管道、导管或容器的尺寸具有下限。而且，未给出对追踪焊接接缝的主动控制。

专利说明书JP 2001179448公开了一种适用于自动仰焊的无轨焊接走车系统，其可以在没有使用轨道的情况下自由地在表面上行进。装载焊接设备如焊接机器的主走车可以自由地在车间地面表面上行进，同时控制通过吊杆连接到主走车的较小走车。较小走车(例如保持焊炬)转动180度，以便执行仰焊。主走车包括前组轮和后组轮。前组轮可以以与行进方向成一定角度地转动，由此调整焊接走车的方向。这种焊接走车系统特别用于仰焊。

专利说明书US 6627004也公开了一种焊接和切割走车，其装配有磁性轮和保持例如焊炬的定位臂。然而，走车和马达驱动臂仅通过焊接操作工人远程控制。

最后，在Pan，J.、Yan，B.、Gao，L.、Zhang，H.、Lu，Q.和Jin，K的文章“Crawl-type Robot Tackles Difficult Jobs”，Welding Journal，Vol.84，No.1，2005，pp.50-54中公开了一种新型的焊接走车。这种自动走车使用由一系列链条连接的永久磁铁块组成的磁性轨道，为此，在地面上移动的结构如军用坦克上走车缓慢行进。为了追踪待焊接的接缝，使用传统的激光传感器，其沿直线测量焊接接缝轮廓，与该直线相对于接缝定向的定向无关。

发明内容

本发明的目的是提供一种包括表面适应装置的焊接走车。当开头段落中提到的焊接走车的特征在于:将焊接走车的至少一个轮子布置成与焊接走车的底侧和/或顶侧相比弯曲多于一个角度时，就可以实现本发明的目的。例如，将包括四个轮子的焊接走车的全部四个轮子与焊接走车的底侧和/或顶侧相比弯曲多于一个角度。由此，焊接走车的至少一个轮子可以适于任何表面，例如，平面和/或球面和/或柱面等等。此外，例如可以向内即向着走车的底侧弯曲左组轮子和/或右组轮子和/或每个单独的轮子，以便焊接走车的轮子与待焊接的工件的弯曲表面具有适当的接触。如果轮子向外弯曲，则可以将走车用在气缸、导管等等的内部。优选地，所述多于一个角度包括-45°至45°之间的角度，更优选地，包括-30°至30°之间的角度。此外，通过具有磁性轮，焊接走车可以用于穿过任何能够被磁铁磁化或吸引的表面即非水平表面行进。因而，焊接走车易于在平的或弯曲的表面上焊接，而不考虑其定向和斜度。对其它类型的操作来说，走车可以装载其它装置，例如切割工具。此外，可以消除对附加单独的追踪轨道或可选的机械引导装置的需要。

在另一个优选的实施例中，焊接走车还包括布置成检测待焊接的接缝的传感器装置。使用这种对接缝的位置以及方向的检测控制焊接走车的移动方向和速度，从而在没有使用要由操作员装备和调整的导轨或轨道或其它引导机构的情况下简化自动焊接。

在焊接走车的一个实施例中，传感器装置是激光传感器装置，将该激光传感器装置布置成发射至少两个激光束，并且检测从工件反射的所述至少两个激光束。

优选地，将例如投射到工件上的至少两个激光束布置成如同垂直于接缝的直线(当走车沿接缝移动时)，以便工件上该直线之间的距离在大约几毫米至几十毫米的范围内，例如，在5mm至30mm之间的范围内，这取决于待焊接的接缝。可以使用两个以上的激光束，例如，使用三个激光束可以使待焊接的接缝的位置和方向的检测更稳定和/或更准确。应当注意到:术语“激光传感器装置”表示覆盖任何具有产生激光束的装置和检测器如CCD摄像机的激光器模块，以便检测激光束的反射。

在根据本发明的焊接走车的可替代的、优选的实施例中，焊接走车还包括用于触觉检测沿待焊接的接缝放置的轨道的位置的装置。该轨道可以以距离待焊接的接缝一定距离放置在待焊接的工件上，以便焊接走车可以感应轨道的位置，由此确定待焊接的接缝的位置。该轨道可以是任何轨道，可以通过焊接走车触觉地检测该轨道的存在；然而，如果待焊接的工件是磁性的，磁性轨道是有用的，这是因为其可容易地放置和拆除。典型地，布置用于触觉检测轨道的位置的装置，以便检测相对小的轨道的位置，例如，具有几毫米至几厘米尺寸的矩形横截面的轨道。由于没有要在其后定位的焊接接缝，因而当将走车用于切割时，使用位置触觉检测例如是有用的。

在根据本发明的焊接走车的又一个优选的实施例中，还包括焊接设备和处理器装置，将该处理器装置布置成在使用激光传感器装置测量接缝几何形状的基础上控制所述焊接设备的焊接参数。该焊接参数例如是应用于焊接设备的电流或电压，焊接速度，焊丝进给速度等等。由此，得到完全自动化的焊接走车，将该焊接走车布置成确定待焊接的接缝的位置和方向，并且执行接缝适当的焊接，同时在没有使用要由操作员装备/调整的轨道或其它导向机构的情况下沿接缝移动。待焊接的接缝包括但不限于V形槽接缝、对接接缝、搭接接缝以及角焊缝。优选地，焊接参数的控制是基于数学模型的，所述数学模型是经验的、基于一般物理定律的或它们的组合。这种组合可以使用借助经验数据校准的、基于一般物理定律的模型。有利地，该数学模型可以是基于神经网络的。

应当注意，上面控制焊接参数的特别有利之处在于:在接缝焊接中，焊接待焊接的两个工件之间的根部焊道(也示出为根部焊缝)。传统地，焊接这种根部焊道包含在焊缝下面放置的单片耐热材料如陶瓷，将该片材料布置成装载横跨待焊接的接缝的熔融焊接材料。通过上面控制焊接参数，可以避免存在这种单片陶瓷，这是因为可以控制焊接过程，以便实质上没有熔融的焊接材料横跨接缝。由此，可以避免放置和保持该单片陶瓷，并且可以通过本发明的焊接走车焊接工件如小容器，其中放置这种单片陶瓷是不可能的。

本发明还涉及一种操作具有与该焊接走车对应的特征和优点的焊接走车的方法。

附图说明

下面，连同优选实施例的例子并且参照附图更全面地解释本发明，其中:

附图1是根据本发明的焊接走车的示意图；

附图2a是沿附图1中的线II-II的横截面；

附图2b是与附图2a中的横截面对应的横截面，但是轮子的轴弯曲角度v；

附图3是在根据本发明的焊接走车中使用的激光传感器装置的实施例的示意图；

附图4是焊接走车、处理器以及控制装置的方框图；

附图5是与附图1对应的示意图，但是包括焊接设备和传感器装置；

附图6是操作根据本发明的焊接走车的方法的流程图；

附图7是从上面看根据本发明的一个实施例的焊接走车的示意图；以及

附图8是说明轮子是如何移动的例子的示意图；

附图9是包括底盘和四个轮子的焊接走车的示意图；

附图10是具有直线或偏移的轮子的焊接走车的示意图；

附图11是焊接走车的一组轮子的示意图；

附图12是焊接走车的轴吊架的示意图；

附图13a)是焊接走车的坦克(tank)控制实施例的示意图；

附图13b)是铰接焊接走车控制器的示意图；

附图13c)是具有中心底盘的铰链焊接走车控制器的示意图；

附图13d)是具有中心底盘和独立轴的铰链焊接走车控制器的示意图；

附图13e)是具有单独转动的马达轮的铰链焊接走车控制器的示意图。

贯穿附图，相同的附图标记表示相同的组件。

具体实施方式

附图1是根据本发明实施例的焊接走车10的示意图。将焊接走车10放置在工件90上，其具有待焊接的接缝95。焊接走车10具有由箭头A指示的移动方向。焊接走车10具有主体/底盘12和两组轮子20、30，一组轮子20是左边组的轮子20a、20b，另一组轮子是右边组的轮子30a、30b，在移动方向是向前的方位上，当从上面看时，指示“左”和“右”分别对应于焊接走车左侧和右侧上的轮子。每个轮子绕贯穿焊接走车10主体12的轴15枢转(同样参见附图2a和2b)。而且，附图1中示出了用于支承焊接设备如焊炬和/或切割装置和/或其它装置的可调装置40。当焊接走车应用于焊接操作时，装置40自然地装载适当的焊接设备(未在图1中示出，例如参见附图5和7)。

根据本发明的优选实施例，如连同附图3-7更详细地解释的，焊接走车10是传感器引导的。

在另外的实施例中，如下面进一步公开的，所述焊接走车是人工控制的。

在另外的实施例中，所述焊接走车是由传感器引导和人工引导的组合控制的。

走车10的轮子20、30优选是磁性轮，由此使走车10能够穿过任何能够通过磁铁磁化或吸引的表面推进。此外，走车10的机械设计(如连同附图2a和2b更详细地解释的)能够使轮子非常灵活地移动，由此即使在高度弯曲的表面上，也能够保证轮子对要焊接材料的强磁吸引。因此，走车能够简化平的或弯曲表面上的焊接，而与定向和斜度无关，例如在导管的圆周周围，或者通常适用于全位置焊接。

根据本发明，走车左边和右边的轮组20、30由每个其自身的马达(未示出，例如参见附图4)例如DC伺服马达等驱动。每个马达单独地驱动走车的左右轮组。因此，通过获得速度差异，两个轮组改变走车的移动方向。

此外，为了保证焊接设备相对于待焊接的接缝的水平和垂直精确定位，使用用于支承焊接设备的可调装置40。在一个实施例中，如稍后解释的，这些装置40是保持在焊接走车上安装的焊接设备的横向滑板。可调装置40相对于走车的位置和定向典型地取决于特定的焊接任务，例如，不同的任务如V形槽焊接、角焊等需要不同的定向。

如在典型的焊接环境中出现的，当轮子是磁性的时，其倾向于吸引污物如切屑等。为了减少和/或消除任何这种特定的干扰(磁吸引污物)对焊接走车的控制品质的负面影响，优选通过安装能够从轮子刮掉这种污物的装置使轮子保持清洁。

为了避免在MIG/MAG焊接即气体屏蔽金属电弧焊接中出现的熔融金属的飞溅物被磁性轮吸引，走车可以装配有飞溅防护装置，以便保护轮子。

在一个实施例中，焊接走车例如具有3个轮子。可替代地，焊接走车例如具有4个轮子。可替代地，焊接走车可以具有任何数量的适于在表面上移动焊接走车的轮子。

在另外的实施例中，如下所述，焊接走车包括天线，以便例如从手提装置或控制面板接收控制数据。所述焊接走车进一步经由所述天线将数据例如位置数据和/或与接缝95有关的数据传递到例如控制面板。所述天线与所述焊接走车的处理器装置50相连。

附图2a是沿附图1中的线II-II即穿过轮子20b和30b的轴的横截面。轴15穿过焊接走车的主体12延伸，并且借助两个轴承、轴套13、14等支承。所示的轴15还包括两个弯曲轴15的一部分的接头25b、35b，以便使轮子20b、30b具有不同的角度。在附图2a中，所示的轴15处于非弯曲状态，对应于完全直的轴15。

附图2b是与附图2a中的横截面对应的横截面，但是轮子20b、30b的轴弯曲角度v。该角度v典型地在-45°至45°之间的范围内，更优选地在-30°至30°之间的范围内。在本说明书中，正角表示如图2b所示轮子向下弯曲，而负角表示轮子向上弯曲，角度0°对应于附图2a。应当注意到，左边组的轮子20和右边组的轮子30不必弯曲相同的角度v，可以想象的是，一组轮子的弯曲不同于另一组轮子的弯曲。然而，典型地，每组轮子中的轮子弯曲相同的角度。可替代地，每个轮子以独立于其它轮子的角度弯曲。

这样，左轮组和/或右轮组和/或每个单独的轮子可以例如向内弯曲，即向着走车的底侧，以便焊接走车的轮子与待焊接的工件的弯曲表面适当接触。如果轮子向外弯曲，则可以将走车用在气缸、导管等的内部。优选地，角度v选自-45°至45°之间的角度，更优选地选自-30°至30°之间的角度。

应当注意到，即使附图2a和2b示出在轴15上使用两个接头25b和35b，但是也可以想象在每个轴15上仅使用一个接头。如果焊接走车相对细长，这是特别优选的，即分别从右轮30a和30b到左轮20a和20b的距离相对短。

连同附图8示出和解释轮子移动的可替代装置。

附图3是在根据本发明的一个实施例的焊接走车中使用的激光传感器装置60的例子的示意图。激光传感器装置60包括激光模块61，在本实施例中，其包括两个激光器二极管或其它具有直线发生器的激光源。将每个激光器二极管排列成发射激光束67，该激光束投射到工件90的表面上。在附图3中，这由在激光模块61之下延伸的线表示。

激光器装置60还包括与两个激光器模块61成三角测量角度定位的图像或视频捕捉装置如CCD摄像机63。将CCD摄像机63排列成接收自激光模块61从工件90的表面反射的激光束。在附图3中，CCD摄像机63的视场由在CCD摄像机63之下延伸的虚线68表示。优选地，两个激光器二极管交替接通和断开，以便单个时间仅它们中的一个是接通的(或者具有有限的重叠)。这样，通过当前记录的CCD摄像机，非常容易地确定反射是从哪个二极管产生的。这样，仅需要单个CCD摄像机。

在CCD摄像机的前面放置带通滤光器(未示出)，以便滤除噪声，去除无感兴趣的波长的光等等。

作为可选方案，激光器模块61包括单个激光二极管等，其具有用于沿工件表面产生两个单独的激光线的光学或其它装置。此外，两个以上的扫描线或扫描线之外的其它几何形状也是可以想象的；例如，三个扫描线会使测量更可靠或稳定。作为另一个可选方案，视频或图像捕捉装置63由两个或多个视频或图像捕捉装置或单个捕捉装置替换，其中将记录的图像分成两部分(每个激光线一个部分)，这可以避免交替地接通和断开激光器二极管。

请注意，平行激光扫描线之间的最佳距离典型地取决于特定的接头制备(preparation)，例如接头类型、制备精度、品质等等。

在一个实施例中，激光器模块还包括调整装置，以便调整激光扫描线之间的距离。在进一步的实施例中，该距离是自动调整的，例如，取决于给定的预置、实际上自动测量的参数或其组合。

由于这种传感器60的确定待焊接的接缝的位置和定向的能力，因此如上所述，该传感器非常适于引导走车和焊接设备。如已经示出的，可以以这种方式自动地焊接接缝如V形槽、对接接缝、搭接接缝以及角焊缝。

附图4是焊接走车以及处理和控制装置50的组件的方框图。所示的焊接走车包括机动的左轮组20和机动的右轮组30、传感器装置60和用于支承焊接设备的可调装置40。该用于支承焊接设备40的可调装置例如可以是所谓的机动横向滑板等等，其以已知和可控的方式保持焊接设备。假设这种横向滑板的动态性能较好，如果需要，也可以将其用于焊炬摆动。可替代地，可以使用其它用于支承焊接设备40的可调装置(例如，参见附图7，可调装置40的另一种布置的例子)。用于支承焊接设备的可调装置相对于走车的位置和定向典型地取决于特定的焊接任务。此外，焊接走车包括用于控制焊接走车的操作的处理器装置50。

在另外的实施例中，用于控制焊接走车的操作的处理器装置包含在适于手提的装置中，由此能够使焊接走车的用户通过控制所述手提装置人工控制焊接走车。所述手提装置例如可以是远程控制装置，其包括天线和用于人工控制所述焊接走车的控制器。此外，手提装置可以包括一个或多个处理器装置如一个或多个CPU。所述手提装置可以连接到所述焊接走车，例如经由蓝牙、IR通讯和/或WLAN连接等等，以便在所述手提装置和所述焊接走车之间传递数据，例如，将控制数据从所述手提装置传递到所述焊接设备，和/或将传感器数据从所述焊接走车传递到所述手提装置。可替代地或另外地，所述手提装置可以包括至所述焊接走车的物理连接，例如，光缆和/或电缆，以便在所述手提装置和所述焊接走车之间传递数据。

在另外的实施例中，可以将所述用于控制焊接走车的操作的处理器装置包含在与所述焊接走车物理隔离的计算机中。例如，可以将所述计算机放置在控制面板中。所述计算机可以包括和/或与天线连接。所述计算机可以经由所述天线无线连接到所述焊接走车，以便经由蓝牙、IR通讯和/或WLAN将数据(例如，控制数据)传递到所述焊接走车，和/或从所述焊接走车接收数据(例如，传感器数据)。可替代地或另外地，所述计算机包括至所述焊接走车的物理连接，以便控制所述焊接走车和/或从所述焊接走车接收传感器数据，例如经由光缆和/或电缆，从而在所述计算机和所述焊接走车之间传递数据。

在另外的实施例中，操作者可以经由如上所述的手提装置和/或控制面板人工控制焊接走车。可以将传感器数据从焊接走车传递到手提装置和/或控制面板。所述手提装置和/或控制面板中的处理器装置处理所述传感器数据，并且基于所述传感器数据的所述处理，控制所述焊接走车的一个或多个参数，例如焊接电流。由此，可以经由传感器引导和人工控制的组合控制焊接走车。

在另外的实施例中，所述用于控制焊接走车的操作的处理器装置包括多个位于多个位置的处理器装置。例如，焊接走车在每一个轮包括控制相应轮的马达。此外，焊接走车可以包括一个或多个处理器装置，例如一个或多个CPU，其控制每一个控制所述轮的马达。另外，如上所述，用户可以例如经由手提装置将控制数据传递到所述焊接走车，所述手提装置包括一个或多个CPU。

在另外的实施例中，处理器装置包括布置成接收传感器装置60的输入的信号处理组件51。处理接收的输入，以便如果需要，得出接缝位置、接缝定向以及关于接缝几何形状的信息，例如间隙、槽角等等。在处理输入信息之后，信号处理块51将具有获得的接缝位置、接缝定向等的信号输出到焊接走车控制器55。此外，可调装置控制器52从可调装置40接收具有其位置信息的输入信号。可调装置控制器52将具有所述可调装置的位置信息的信号输出到焊接走车控制器55，以便支承焊接设备，并且将信号输出到可调装置40，以便控制其位置的任意调整。此外，焊接走车控制器55从两个马达控制器53和54接收位置和速度。基于机动轮组20、30和可调装置40的位置以及接缝的位置和定向，焊接走车控制器55得出新的参考位置/速度，将其提供到可调装置控制器52和马达控制器53和54，其中一个马达控制器53驱动焊接走车的左轮组20，另一个马达控制器54驱动右轮组30。

在另外的实施例中，所述处理器装置包括通讯装置如天线，以便与所述焊接走车无线通讯。可替代地或另外地，所述处理器装置包括通讯装置如光缆和/或电缆，以便在所述通讯装置和所述焊接走车之间传递数据。

在另外的实施例中，所述焊接走车是电池供电的。可替代地或另外地，所述焊接走车例如是从经由电缆连接到所述焊接走车的控制面板电供电的。可替代地，所述焊接走车是由内燃机如汽油机或柴油机供电的。

优选地，处理器和控制装置是基于模型的控制系统，其控制走车的驱动，以便使该走车相对于位置以及速度(焊接速度)精确地追踪待焊接的接缝。在优选的实施例中，使用建模走车的数学模型、支承焊接设备40的装置，传感器装置60以及焊接设备控制走车的驱动，以便满足给定焊接任务的限制，即焊炬相对于接缝的位置、焊接速度，以及例如适用的摆动幅度。

典型地，总共要控制四个驱动器:两个独立驱动轮组的电动机53、54，以及典型地，两个控制用于支承焊接设备40的可调装置的动作的驱动器。假设这些装置40是以较好的动态性能为特征的横向滑板，通过这些可调装置管理焊炬相对于待焊接的接缝的水平和垂直精确定位。同时必须控制焊接走车在一定程度上追踪接缝，该程度由用于支承焊接设备的可调装置40的运动极限限制，例如通过线性运动滑块的形成以及其用于横向滑板的动态性能。显然，除了垂直滑动运动之外，连接该系统的其它三个驱动器。

在另外的实施例中，可以控制任意数量的驱动器。例如，每一个轮子用一个马达，两个驱动器用于控制支承焊接设备的可调装置40的运动。

附图5是与附图1对应的示意图，但是其包括焊接设备和传感器装置。所示的焊接走车10对应于附图1中所示的，但是其中将传感器装置60优选激光传感器装置60以及焊接设备70安装在走车10上。在该特例中，将焊接设备70安装在用于支承焊接设备的可调装置40上，将传感器装置60定位在焊接设备70上，以便其扫描线在走车10的前面。

附图6是操作根据本发明的焊接走车的方法的流程图。该方法可以如图4所示地实施。方法在步骤601开始或启动。在步骤602，优选使用如前所述的传感器装置获得或估算待焊接的接缝的当前(例如相对)位置和定向。优选地，使用图像处理确定或估算接缝中心线。

在步骤603，获得走车和焊接设备当前(例如相对)的位置和定向。优选通过单独地获得每个轮组的位置和速度确定走车的位置和定向。优选通过获得用于支承焊接设备的可调装置(附图1、4、5和7中的40)的线性运动滑块的测量位置来确定焊接设备的位置和定向。

在步骤604，提供多个所需的参数。该参数例如包括所需的焊接速度(即走车的速度)、所需的焊接设备的位置，优选垂直于接缝中心线，并且包括适用的摆动幅度。

所需的参数典型地随要执行的实际焊接任务而变化。简单明确的焊接任务如具有非常少的通道的角焊等等完全可以使用恒定焊接参数(例如，焊丝进给速度、电压、焊接速度，焊炬摆动)自动进行。然而，更复杂的任务如开口的V形槽焊接、多道焊接等等需要连续调整重要的焊接参数如焊接电压、电流、焊接速度、摆动幅度、伸出长度等等。因此，根据本发明进一步的实施例，激光传感器装置不仅执行接缝追踪，而且还测量待焊接的接缝的特征，如间隙或开口V形槽的槽角等等。基于该信息，可以调整重要的焊接参数，以便保证即使在接缝几何形状变化的情况下也能够成功焊接。为此，需要数学模型，例如基于实验的(基于典型回归、神经网络等的经验模型)、基于一般物理定律的或其组合的，其中借助多个实验校准基于一般物理定律的模型。

在步骤605，使用在步骤602-604获得信息计算用于走车和焊接设备的控制信息。优选地，得出的控制信息包括分别用于每个左右轮组的参考速度，以及焊接设备的参考位置和线性运动的速度(经由用于支承焊接设备的可调装置)。

请注意:典型地，在距焊接设备一定距离处得到在步骤602中对接缝的位置以及几何形状的测量。该距离例如可以是20mm至50mm。因此，将这些测量存储在控制器等中，直到焊接设备达到测量位置。

在步骤606，使用得出的控制信息，并且将其提供到走车相关的部分(例如参见附图4及其相关描述)，因此，走车和焊接设备移动，在此期间焊接接缝的一部分。

在完成步骤606之后，方法重复步骤602-606，同时走车执行焊接操作。优选地，走车的操作和步骤的执行在操作期间实时、接近实时或实质上实时地进行。可替代地，如果需要，分段执行该操作。

请注意:一些步骤如步骤602、603和604可以并行、实质上并行或者以不同的顺序执行。

附图7是从上面看根据本发明的一个实施例的焊接走车的示意图。所示的是根据本发明一个实施例的焊接走车10，其中将焊接走车10放置在具有待焊接的接缝95的工件上。焊接走车10具有由箭头A表示的移动方向。焊接走车10具有两组如上所述单独控制的轮子20、30。

还示出了用于支承焊接设备如焊炬的可调装置40、传感器装置60，在本例中该传感器装置是激光传感器装置，以及焊接设备70，该焊接设备安装在用于支承焊接设备、切割装置等的可调装置40上。激光传感器装置发射两个扫描线68，其被如前所述的检测和使用。还示出了第一和第二虚线77和78，其分别表示走车的方向和接缝的中心线。基于从传感器装置接收的信息以及焊接设备70和两组轮子20、30的位置和速度的信息，跟随并且焊接待焊接的接缝，从而即使复杂的焊接任务也可以得到接缝的精确和自动焊接。

附图8是说明轮子是如何移动的例子的示意图。所示的是在走车一侧上的一组轮子(20，30)。在走车的另一侧也存在对应组的轮子。在该特定的实施例中，可以通过控制接头25b、35b的移动移动一组轮子，将该接头布置成使该组轮子弯曲成不同的角度，如双箭头B所示。优选地，该接头不受限制，并且根据走车定位的表面自动调整。

附图9示出包括底盘901和四个轮子902的焊接走车的实施例，其中四个轮子中的每一个都是机动的。焊接走车包括前轴903和后轴904。此外，焊接走车包括左组轮子905和右组轮子906。

附图10示出另外的实施例，其中可以将焊接走车例如前轴903和/或后轴904的轮子如在左图10a)中看到的直线地安装，或者如在右图10b)中看到的偏移地安装。如果如图10b)所示，焊接走车的轮子是偏移的，则焊接走车具有增加的在崎岖表面例如具有一个或多个接缝的表面等上移动的能力。

附图11示出另外的实施例，其中为了获得表面1150和磁性轮902之间最佳的接触，每个轮子902悬挂在接头1120中，该接头使得轮子902适于表面1150的弯曲。此外，该图示出:在接头中悬挂的轮子保证了轮子和所述表面之间线性或接近线性的接触。

附图12示出另外的实施例，其中将一个或多个焊接走车轴例如前轴和/或后轴903、904悬挂在接头1220中，从而允许一个或多个轴903、904相对于焊接走车的底盘901移动。这在双弯曲表面的情况下也能够使焊接走车的轮子与表面接触。

附图13示出不同类型的、具有可能的轮子变速器和适当的马达控制器的底盘构造，由此使焊接走车沿所需的路径移动。

附图13a)示出坦克控制实施例，其中将轮子902安装在焊接走车的公共底盘901上。在该实施例中，焊接走车通过将第一速度应用于第一组的两个轮子例如左组的轮子905，以及将第二速度应用第二组的两个轮子例如右组的轮子906而转动。第一和第二速度是不同的，以便转动焊接走车。

附图13b)示出铰链的焊接走车控制器，其中底盘包括第一部件例如前部件1340，和第二部件例如后部件1341，所述第一和所述第二部件1340、1341经由中心接头1342连接。在该实施例中，将第一组的两个轮子1343安装在底盘的第一部件上，将第二组的两个轮子1344安装在底盘的第二部件上。在该实施例中，焊接走车可以通过将第一速度应用于第一组的两个轮子例如左组轮子905，以及将第二速度应用于第二组的两个轮子例如右组轮子906而转动。该第一和第二速度是不同的，以便转动焊接走车。

附图13c)示出具有中心底盘的铰链焊接走车控制器，其中底盘包括主中心部件1350，在该中心部件上，前轴903通过接头1351连接在该中心部件的第一端，后轴904通过接头1352连接在该中心部件的第二端。另外，前轴903和后轴904经由杆1353连接，以便所述前轴和后轴903、904相对于主中心部件1350对称转动。将第一组的两个轮子1354、1355安装在前轴903上，一个右轮1355和一个左轮1354，将第二组的两个轮子1356、1357安装在后轴904上，一个右轮1357和一个左轮1356。在本实施例中，焊接走车可以通过将第一速度应用于第一组的两个轮子例如左组轮子1354、1356，以及将第二速度应用于第二组的两个轮子例如右组轮子1355、1357而转动。第一和第二速度是不同的，以便转动焊接走车。

附图13d)示出具有中心底盘和单独轴的铰链焊接走车。该实施例是附图13c)的替换方案，其包括用于测量前和/或后轴相对于主中心部件的相对转动的传感器系统1360。轮子的马达控制系统可以使用传感器系统的信号转动焊接走车。与附图13c)的实施例相比，该实施例能够实现焊接走车更先进的转动。

附图13e)示出具有单独转动的马达轮的铰链焊接走车控制器。该实施例具有公共底盘(901)，在该底盘上，通过单独的轮转动马达(1370)安装轮子(902)。如图所示，例如可以将该轮子(902)安装在底盘(901)的每个拐角。在该实施例中，焊接走车可以通过控制驱动马达和每个轮子的转动马达(1370)而转动。在一个实施例中，将驱动马达集成在转动马达中。

通常，可以将上述和/或下述任意技术特征和/或实施例合并到一个实施例中。可替代地或另外地，上述和/或下述任意技术特征和/或实施例可以在一个单独的实施例中。可替代地或另外地，上述和/或下述任意技术特征和/或实施例可以结合上述和/或下述的任意数量的其它技术特征和/或实施例，以便产生任意数量的实施例。

虽然已经详细地描述和示出了一些实施例，但是本发明不限于此，在由下面的权利要求限定的主题范围内，还可以以其它方式体现。特别地，应当理解，在不脱离本发明的范围内，可以利用其它实施例，并且进行结构和功能的修改。

在列举几个装置的装置权利要求中，这几个装置可以由一个以及相同项目的硬件体现。实际上，在互相不同的从属权利要求中叙述或在不同的实施例中描述的特定测量并不表示不优选使用这些测量的组合。

应当强调:在本说明书中使用的术语“包括”指定存在规定的特征、整数、步骤或组件，但是不排除存在或添加一个或多个其它特征、整数、步骤、组件或其组合。

Claims (14)

1.一种焊接走车(10)，包括多个轮子(20，30)，其中每个轮子绕轴(15)枢转，并且每个轮子是磁性轮；所述焊接走车还包括用于支承焊接设备的装置(40)，其特征在于，

将所述焊接走车(10)的至少一个轮子(20，30)布置成与所述焊接走车(10)的底侧(12b)和/或顶侧(12a)相比能弯曲多于一个角度。

2.根据权利要求1所述的焊接走车(10)，其特征在于所述多于一个角度包括-45°至45°之间的角度，更优选地包括-30°至30°之间的角度。

3.根据权利要求1至2任一所述的焊接走车(10)，还包括布置成检测待焊接的接缝(95)的位置和方向的传感器装置(60)。

4.根据权利要求3所述的焊接走车，其特征在于所述传感器装置(60)是激光传感器装置(60)，所述激光传感器装置布置成发射至少两个激光束，并且检测从工件(90)反射的所述至少两个激光束。

5.根据权利要求1至4任一所述的焊接走车(10)，还包括用于触觉检测沿待焊接的接缝(95)放置的轨道的位置的装置。

6.根据权利要求3所述的焊接走车(10)，还包括焊接设备和处理器装置(50)，其中所述处理器装置(50)布置成在使用所述激光传感器装置测量接缝几何形状的基础上控制所述焊接设备的焊接参数。

7.根据权利要求6所述的焊接走车(10)，其特征在于所述焊接参数的控制是基于数学模型的，所述数学模型是经验的、基于一般物理定律的或它们的组合。

8.一种用于操作包括多个轮子(20，30)的焊接走车(10)的方法(100)，其中每个轮子(20，30)绕轴(15)枢转，并且每个轮子是磁性轮；所述焊接走车还包括用于支承焊接设备的装置(40)；其特征在于，

所述方法包括将至少一个轮子与所述焊接走车的底侧和/或顶侧相比弯曲成一角度(v)的步骤。

9.根据权利要求8的方法(100)，其特征在于所述角度(v)是-45°至45°之间的范围内的角度，优选是-30°至30°之间的范围内的角度，更优选的是0°至30°之间的范围内的角度。

10.根据权利要求8至9任一所述的方法(100)，还包括以下步骤，即，从所述焊接走车(10)上的激光传感器装置(60)发射至少两个激光束，并且借助所述激光传感器装置检测从工件(90)反射的所述至少两个激光束。

11.根据权利要求8至10任一所述的方法(100)，还包括触觉检测沿待焊接的接缝放置的轨道的位置的步骤。

12.根据权利要求10所述的方法(100)，还包括发射激光束和借助激光传感器装置检测从工件反射的所述激光束。

13.根据权利要求10所述的方法，还包括以下步骤，即，在借助所述激光传感器装置(60)执行的对从工件(90)的所述反射的检测的基础上，控制由所述焊接走车(10)支承的焊接设备(70)的焊接参数，其中借助处理器装置(50)执行控制焊接参数的步骤。

14.根据权利要求13所述的方法(100)，其特征在于所述控制焊接参数的步骤是基于数学模型的，所述数学模型是经验的、基于一般物理定律的或者它们的组合。

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