CN101862900B - 焊接方法及焊接设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种焊接方法及焊接设备，本发明的方法包括：扫描待焊接设备外表面上的待修复区域，扫描后生成相应的图形数据；使用所述图形数据生成待修复空间；将所述待修复空间划分为各个待修复层，生成各个待修复层相对应的焊接轨迹；从所述待修复区域的最底层逐层按照所述焊接轨迹焊接。本发明通过扫描设备含有待修复区域的外表面，并按照扫描后的数据生成相应的焊接层及焊接轨迹后，进行焊接。填补了自动焊接的空白，可通过焊接机按照焊接轨迹自动焊接，降低了人力成本，提高了生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及自动化技术领域，更具体地，涉及一种焊接方法及焊接设备。
背景技术
随着工业的发展，焊接技术出现了多种多样的新技术，如激光焊接、氩弧焊接等。
激光焊接修补表面凹坑的方法是，被激光高温熔化后的填充材料填补进设备表面破损处的凹坑，并迅速固化与本体材料熔为一体。
这种修补方法要求：填入材料能够将凹坑空间完全填满充实；由于激光焊接的特点就是材料的融化和凝固是在极短的时间内完成，因此凹坑空间的无缝密填不能依靠熔液的流动性，而必须由合理的填充路线来保证。充填材料空间的顶面要求与原设备表面吻合，并能留出后续的表面加工余量。
但目前的设备表面创伤的焊接，采用设备焊接时，目前的焊接设备只能通过人工的操作，控制焊接设备对待修复的创伤进行焊接，填充焊料，不能自动按照设备的创伤生成相应的焊接轨迹，并按照生成的焊接轨迹焊接的问题，因此焊接不牢固、焊接效果较差。
发明内容
本发明旨在提供一种焊接方法及焊接设备，能够解决自动化焊接设备不能自动按照设备的创伤生成相应的焊接轨迹后，进行焊接的问题。
根据本发明的一个方面，提供了一种焊接方法，包括：扫描待焊接设备外表面上的待修复区域，扫描后生成相应的图形数据；使用所述图形数据生成待修复空间；将所述待修复空间划分为各个待修复层，生成各个待修复层相对应的焊接轨迹；从所述待修复区域的最底层逐层按照所述焊接轨迹焊接。
优选地，使用所述图形数据生成待修复空间的过程包括：从所述图形数据中读取外表面数据和待修复区域数据；在所述待修复区域数据形成的立体形状与所述外表面数据形成的立体形状的相交线上，延伸所述外表面数据形成的立体形状，使所述延伸的立体形状形成的延伸面与所述待修复区域数据形成的立体形状构成所述待修复空间。
优选地，将所述待修复空间划分为各个待修复层的过程包括：设定的层间隔尺寸，按照所述层间隔尺寸将所述待修复空间划分为各个平行的待修复层。
优选地，所述设定层间隔尺寸的过程包括：按照焊条的规格、焊接速度设定所述层间隔尺寸。
优选地，所述焊接轨迹为：环形嵌套的各个焊接轨迹、往返的直线焊接轨迹、或同一方向的各个单向直线焊接轨迹。
优选地，使用所述图形数据生成待修复空间的过程中，还包括：
在所述延伸面上生成覆盖所述延伸面的待加工层，将所述待加工层与所述延伸面形成的空间作为所述待修复空间的一部分。
根据本发明的另一个方面，还提供一种焊接设备，包括：三坐标扫描仪，用于扫描待焊接设备外表面上的待修复区域，扫描后生成相应的图形数据；数据处理器，用于使用所述图形数据生成待修复空间；将所述待修复空间划分为各个待修复层，生成各个待修复层相对应的焊接轨迹；自动焊接机，用于从所述待修复区域的最底层逐层按照所述数据处理器生成的焊接轨迹焊接。
本发明通过扫描设备含有待修复区域的外表面，并按照扫描后的数据生成相应的焊接层及焊接轨迹后，进行焊接。填补了自动焊接的空白，可通过焊接机按照焊接轨迹自动焊接，降低了人力成本，提高了生产效率。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了本发明的设备结构图；
图2示出了本发明实施例一的流程图；
图3示出了本发明实施例二的流程图；
图4示出了本发明实施例中待修复空间的示意图；
图5示出了本发明实施例中待修复空间的各个待修复层的示意图；
图6示出了本发明实施例中环形焊接轨迹的示意图；
图7示出了本发明实施例中S型焊接轨迹的示意图；
图8示出了本发明实施例中单向焊接轨迹的示意图。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。
本发明的方法通过扫描受损设备的外表面创伤，将扫描创伤后的图形数据进行处理，然后生成相应的焊接轨迹曲线，按照该轨迹曲线进行加工。下面结合附图详细说明本发明，参见图1的设备，包括：
三坐标测量仪，用于扫描受损设备的外表面创伤，并将扫描后的图像数据输出；
数据处理器，用于接收三坐标测量仪扫描的图像数据，并对图像数据进行处理，生成焊接轨迹曲线数据；
焊接机，用于获得数据处理器生成的焊接轨迹曲线数据，按照焊接轨迹曲线数据对受损设备的创伤表面焊接。
采用图1中的三坐标测量仪，可扫描出受损设备的受损处的各种几何形状，并将扫描后的数据以立体或平面的图像通过显示器显示。扫描的图像数据生成计算机所使用的各种数据格式，这些焊接轨迹曲线数据由数据处理器进行处理，
受损设备的外表面由于可能有各种形状，受损的创伤可能位于各种形状的外表面的任何一个位置。因此，在焊接过程中，不但要使用焊接材料填充受损位置的待修复区域，而且需要使待修复区域填充的焊接材料高于此区域连接的外表面。例如，对于平面上的待修复区域，只需要填充的材料高于此平面即可；如果待修复区域涉及圆弧面、多角度的平面，则需要高出所涉及的这些外表面，从而在焊接结束后，对焊接后的外表面进行修复，将焊接后的外表面修复成与其相邻的外表面相同的形状。下面通过实施例一详细说明焊接过程，参见图2所示出的实施例一的流程图，包括以下步骤：
S11：使用三坐标测量仪扫描受损设备上含有待修复区域的外表面，并生成相应的图形数据；
S12：分别读取图形数据中的外表面数据及待修复区域数据，在待修复区域数据形成的立体形状上，延伸外表面数据所形成的立体形状，使外表面数据延伸形成的立体形状包围待修复区域数据形成的立体形状，构成包围后封闭的待修复空间；
S23：按照预定的层间隔，对待修复空间做片状切分，切分为各个待修复层；
S14：生成各个待修复层的焊接轨迹；
S15：按照各层的焊接轨迹，从最底层逐层按照该层的焊接轨迹焊接。
每层的焊接轨迹可以相同，也可以不同，以满足不同的焊接材料和焊接要求，在焊接完成后，还需要在焊接后的外表面再焊接出待加工层，焊接后对待加工层进行加工，将焊接表面加工成与受损设备的外表面相同的形状。
上面的实施例一中，本发明通过对待修复空间进行分层，逐层生成相应的焊接曲线，并按照生成的焊接曲线逐层焊接。下面通过实施例二详细说明一种焊接过程，参见图3所示出的实施例二的流程图，包括以下步骤：
S21：扫描受损设备上含有凹圆弧形状的待修复区域的外表面，并生成相应的图形数据。
S22：分别读取图形数据中的外表面数据及待修复区域数据，在待修复区域数据形成的凹圆弧上，延伸外表面数据所形成的平面，使外表面数据延伸形成的平面包围待修复区域数据形成的凹圆弧，形成包围后的待修复空间。
参见图4所示出的待修复空间的示意图，其中，包括待待复区域的截面，即下底面41；待修复空间还包括上限面43或外表面的延伸面42；由于对焊接后的要求不同，因此可以选择将外表面的延伸面42和下底面41组成的空间作为待修复空间，在焊接结束后，对焊接后的表面不执行后续处理；还可以将上限面43和和下底面41组成的空间作为待修复空间，将外表面的延伸面42与上限面43组成的待修复空间作为待加工层，在焊接结束后，将待加工层去除，保留延伸面42，从而使受损处恢复到受损前的形状。
由于待修复区域是在平面区域上产生的创伤，所涉及的外表面为平面。因此，外表面的延伸面42也为平面。如果待修复区域所涉及的外表面为圆弧面、带有角度的平面等多个几何形状，则延伸面42为外表面的各个形状相接后的形状。
S23：按照预定的层间隔，对待修复空间做片状切分，切分为各个待修复层；
参见图4，对待修复空间做片状切分，切分为各个待修复层44，在此实施例中，共包括七个待修复层，参见图5所示出的分层后的示意图，分别为第一待修复层1、第二待修复层2、第三待修复层3、第四待修复层4、第五待修复层5、第六待修复层6、和第七待修复层7。
其中，做片状切分时，预定的层间隔可按照焊接要求，如焊条的规格、焊接速度或焊接密度等。
如果待修复空间为外表面的延伸面42和下底面41形成的空间，则第一待修复层1至第四待修复层4的各个待修复层44的外轮廓均与下底面41之间保留一定的空隙，作为焊接空间，便于焊料流动。
如果待修复空间还包括为外表面的延伸面42和上限面43形成的空间，则第五待修复层5至第七待修复层7的各个待修复层44的外轮廓均与均超出上限面43，超出部分可以预先设定，以满足后续的加工要求。
S24：生成每个待修复层相应的焊接轨迹；
对于各个待修复层的焊接轨迹，可以为如图6所示的环形轨迹，焊接时，沿各个待修复层的轮廓在层内逐步缩小，形成环绕的多个焊接轨迹60。
还可以采用图7所示的往返轨迹，沿待修复层呈S型的焊接轨迹70。
还可以采用图8所示的单向轨迹，沿待修复层呈多个直线方向的焊接轨迹80。
每个层的焊接轨迹可以相同，也可以不同，焊接轨迹之间的间隔可以由用户设定，例如，采用和待修复层的层间隔相同。
S25：按照各层的焊接轨迹，从最底层逐层按照层顺序及每层的焊接轨迹焊接。
从最底层第一待修复层1至最后一层第四待修复层4或第七待修复层7。按照每层的焊接轨迹进行焊接。如果待修复空间还包括为外表面的延伸面42和上限面43形成的空间，则焊接后可去除待加工层，加工出延伸面42，使设备的受损处恢复到受损前的形状。
在本实施例中，延伸面42为角度面。
上面详细描述了本发明的焊接方法及焊接设备，本发明通过扫描设备含有待修复区域的外表面，并按照扫描后的数据生成相应的焊接层及焊接轨迹后，进行焊接。填补了自动焊接的空白，可通过焊接机按照焊接轨迹自动焊接，降低了人力成本，提高了生产效率。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种焊接方法，其特征在于，包括：
扫描待焊接设备外表面上的待修复区域，扫描后生成相应的图形数据；
使用所述图形数据生成待修复空间；
将所述待修复空间划分为各个待修复层，生成各个待修复层相对应的焊接轨迹；
从所述待修复区域的最底层逐层按照所述焊接轨迹焊接。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，使用所述图形数据生成待修复空间的过程包括：
从所述图形数据中读取外表面数据和待修复区域数据；
在所述待修复区域数据形成的立体形状与所述外表面数据形成的立体形状的相交线上，延伸所述外表面数据形成的立体形状，使所述延伸的立体形状形成的延伸面与所述待修复区域数据形成的立体形状构成所述待修复空间。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，将所述待修复空间划分为各个待修复层的过程包括：
设定的层间隔尺寸，按照所述层间隔尺寸将所述待修复空间划分为各个平行的待修复层。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述设定层间隔尺寸的过程包括：
按照焊条的规格、焊接速度设定所述层间隔尺寸。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述焊接轨迹为：
环形嵌套的各个焊接轨迹、往返的直线焊接轨迹、或同一方向的各个单向直线焊接轨迹。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，使用所述图形数据生成待修复空间的过程中，还包括：
在所述延伸面上生成覆盖所述延伸面的待加工层，将所述待加工层与所述延伸面形成的空间作为所述待修复空间的一部分。
7.一种焊接设备，其特征在于，包括：
三坐标扫描仪，用于扫描待焊接设备外表面上的待修复区域，扫描后生成相应的图形数据；
数据处理器，用于使用所述图形数据生成待修复空间；
将所述待修复空间划分为各个待修复层，生成各个待修复层相对应的焊接轨迹；
自动焊接机，用于从所述待修复区域的最底层逐层按照所述数据处理器生成的焊接轨迹焊接。
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