CN106001849A - 一种城际轨道列车转向架的环境自适应焊接系统及焊接方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种城际轨道列车转向架的环境自适应焊接系统及焊接方法，包括转向架焊接工作平台、计算机、焊缝自动扫查装置、焊枪和焊接机器人。计算机中内置有焊接参数专家数据库、实时成像系统、缺陷自动报警系统和人机交互单元。焊接参数专家数据库和人机交互单元组合，构成自动焊接规范模块。焊接参数专家数据库、焊枪和焊接机器人组合，构成智能化焊接专机系统。焊接参数专家数据库、实时成像系统、缺陷自动报警系统和焊缝自动扫查装置组合，构成焊接过程自动监控模块。采用上述系统和方法后，能自动选择焊接工艺规范，对焊接过程自动监控，寻找可能存在的缺陷，并对缺陷部位进行补焊，达到智能化焊接，保证安全可靠。
Description
技术领域
本发明涉及一种城际轨道列车集成生产制造领域，特别是一种城际轨道列车转向架的环境自适应焊接系统及焊接方法。
背景技术
转向架是城际轨道列车的重要走形机构。由于转向架结构复杂，焊缝分布密集，手工焊仍然在焊接场合中扮演着重要角色，因为人更能适应焊接工艺过程中的各种变化，熟练焊工能够知道调节哪些参数和调节多少参数来保证焊接工艺良好运行。
经验丰富的熟练焊工通过检查待焊工件，能发现待焊工件的变动，并及时采取相应的调整方案，确保焊缝质量。比如，当焊工注意到由于工件轻微弯曲造成焊缝坡口变大，他就会立即通过提高焊枪来回摆动频率，降低热输入，调节电弧干伸长来保持电压的合理值。实际上，焊接就是一个多相关量的调节问题，因此也使之很难实现自动化。
全自动化焊接仅仅应用在某些结构型式较为规则、简单的场合，例如转向架侧梁的焊接，因为这些系统不能像人工那样灵活多变。商用自动化焊接系统采用简单控制技术，这些控制技术采用线性体系模型，是更大工艺参数组的小分支，因此，限制了其在自动化焊接场合的应用数量，而转向架横梁、构架等复杂结构场合迫切需要实现全自动化焊接。
同时，由于焊接不可避免地存在缺陷，但现有的质量检验过程与焊接过程是独立运作的。质检人员检查缺陷通常与焊接过程相隔较长的时间，这也造成了焊接完成的转向架无法及时地流转到下一道工序，因此也迫切需要能够集成焊接过程和检验过程的同步性。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种能自动选择焊接工艺规范，智能化焊接且能对焊接过程自动监控的城际轨道列车转向架的环境自适应焊接系统。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种城际轨道列车转向架的环境自适应焊接系统，包括转向架焊接工作平台、计算机、焊缝自动扫查装置、焊枪和焊接机器人，焊缝自动扫查装置、焊枪和焊接机器人均设置在转向架焊接工作平台的上方，且焊枪设置在焊接机器人的前端；
计算机中内置有焊接参数专家数据库、实时成像系统、缺陷自动报警系统和人机交互单元；
其中，焊接参数专家数据库和人机交互单元相组合，构成自动焊接规范模块，该自动焊接规范模块能根据使用者需要，选择相应的焊接工艺规范；
其中，焊缝自动扫查装置、焊枪和焊接机器人相组合，构成智能化焊接专机系统，该智能化焊接专机系统能先进行预焊接，按照自动焊接规范模块中设定的焊接工艺规范进行参数设置，自动调节焊枪位置角度以及指令焊枪运动；
其中，焊接参数专家数据库、实时成像系统、缺陷自动报警系统和焊缝自动扫查装置相组合，构成焊接过程自动监控模块，该焊接过程自动监控模块能对焊接完成质量进行自动扫查和缺陷报警。
还包括电源，该电源能为整个焊接系统提供电能。
所述自动焊接规范模块还包括与计算机相连接的现场温湿度调节装置。
所述自动焊接规范模块还包括送气及调节装置。
本发明还提供一种能自动选择焊接工艺规范，智能化焊接且能对焊接过程自动监控的城际轨道列车转向架的环境自适应焊接方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种城际轨道列车转向架的环境自适应焊接方法，包括以下步骤：
第一步，焊接工艺规范选择：通过人机交互单元，由用户输入焊接部位名称，即能自动选择所需要的焊接工艺规范；
第二步，预焊接：焊缝自动扫查装置先对整个焊缝路径进行预扫描，扫描完成后，按照第一步选择的焊接工艺规范，进行自动焊接工艺参数设置，同时对焊枪位置角度进行调节；
第三步，焊接：智能化焊接专机系统按照第二步设置完成后的自动焊接工艺规范，指令焊枪运动，实现焊接过程；
第四步，焊接完成质量监控：第三步焊接过程完成后，启动焊接过程自动监控模块，焊缝自动扫查装置将第三步焊接的整个焊缝路径中焊缝外观成型、表面质量和是否存在缺陷进行自动扫查；自动扫查获得的焊缝数据及时输入实时成像系统；
第五步，缺陷报警：当第四步中焊缝自动扫查装置扫查发现缺陷后，焊接过程自动监控模块将发现的缺陷与焊接参数专家数据库中的缺陷数据库进行对比分析，缺陷自动报警系统将对比分析结果进行警示。
所述第一步中，在用户输入焊接部位名称时，人机交互单元能够自动接收现场温湿度调节装置所采集的现场温度和湿度数据，并根据现场温度和湿度数据，自动选择所需要的焊接工艺规范。
所述第五步中，缺陷自动报警系统将对比分析结果以不同光源方式对缺陷危害程度进行警示。
本发明采用上述系统和方法后，能自动选择焊接工艺规范，同时能够对焊接过程自动监控，寻找可能存在的缺陷，并指导操作者对缺陷部位进行补焊，达到城际轨道列车转向架的智能化焊接，保证安全与可靠性。
附图说明
图1是本发明一种城际轨道列车转向架的环境自适应焊接系统的结构示意图。
其中有：
1.计算机；2.转向架焊接工作平台；3.焊缝自动扫查装置；4.焊枪；5.城际列车转向架；6.焊接机器人；7.电源；8.送气与调节装置；9.现场温湿度调节装置。
具体实施方式
下面结合附图和具体较佳实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，一种城际轨道列车转向架的环境自适应焊接系统，包括转向架焊接工作平台2、计算机1、焊缝自动扫查装置3、焊枪4、电源7、焊接机器人6、送气及调节装置8、送丝器和现场温湿度调节装置9。
焊接时，需将带焊接与检测的城际列车转向架5放置在转向架焊接工作平台2上。焊缝自动扫查装置3、焊枪4和焊接机器人6均设置在城际列车转向架5，也即转向架焊接工作平台2的上方。
焊枪4设置在焊接机器人6的前端，电源7能为整个焊接系统提供电能，现场温湿度调节装置9与计算机1相连接。
计算机1中内置有焊接参数专家数据库、实时成像系统、缺陷自动报警系统和人机交互单元。
焊接参数专家数据库中内置了一整套焊接工艺规范，包括：材料、板厚、焊材、接头型式、焊接姿势、现场焊接环境温度、现场焊接环境湿度、焊接方法、电流、电压、电流种类/极性、送丝速度、焊接速度、线能量、焊后可达到的基本力学性能（硬度、拉伸强度、冲击功、弯曲度、疲劳极限等）、可能出现的焊接缺陷（裂纹、气孔、夹渣、未熔合等）。
焊接参数专家数据库中还包括当预焊接扫查或焊接后扫查时，发现缺陷时的补救工艺规范，通过人机交互单元等，操作人员能够选择所需要的补救工艺规范。
其中，焊接参数专家数据库、人机交互单元和现场温湿度调节装置9相组合，构成自动焊接规范模块，该自动焊接规范模块能根据使用者需要，选择相应的焊接工艺规范。现场温湿度调节装置9根据需要进行设置，可以没有。
其中，焊缝自动扫查装置3、焊枪4、焊接机器人6、电源7、送丝器和送气及调节装置8相组合，构成智能化焊接专机系统，该智能化焊接专机系统能先进行预焊接，按照自动焊接规范模块中设定的焊接工艺规范进行参数设置，自动调节焊枪位置角度以及指令焊枪运动。
其中，焊接参数专家数据库、实时成像系统、缺陷自动报警系统和焊缝自动扫查装置3相组合，构成焊接过程自动监控模块，该焊接过程自动监控模块能对焊接完成质量进行自动扫查和缺陷报警。
一种城际轨道列车转向架的环境自适应焊接方法，包括以下步骤：
第一步，焊接工艺规范选择：通过人机交互单元，由用户输入焊接部位名称，即能自动选择所需要的焊接工艺规范。
此步骤中，在用户输入焊接部位名称时，人机交互单元能够自动接收现场温湿度调节装置所采集的现场温度和湿度数据，并根据现场温度和湿度数据，自动选择所需要的焊接工艺规范。
第二步，预焊接：焊缝自动扫查装置先对整个焊缝路径进行预扫描，扫描完成后，按照第一步选择的焊接工艺规范，进行自动焊接工艺参数设置，同时对焊枪位置角度进行调节。
当智能化焊接专机系统收到来自自动焊接规范模块的指令时，首先扫描整个焊缝路径，对焊接过程进行预焊接过程，按照自动焊接规范设置参数（电流、电压、电流种类/极性），同时实现自动调节焊枪位置角度、焊枪运动、电源效率、气体参数，并确保送丝速率与焊枪运动同步，以便能够制造更好的焊缝。
第三步，焊接：智能化焊接专机系统按照第二步设置完成后的自动焊接工艺规范，指令焊枪运动，实现焊接过程。
第四步，焊接完成质量监控：第三步焊接过程完成后，启动焊接过程自动监控模块，焊缝自动扫查装置将第三步焊接的整个焊缝路径中焊缝外观成型、表面质量和是否存在缺陷进行自动扫查；自动扫查获得的焊缝数据及时输入实时成像系统，操作者可通过远程操作的方式完成焊缝跟踪。
第五步，缺陷报警：当第四步中焊缝自动扫查装置扫查发现缺陷后，焊接过程自动监控模块将发现的缺陷与焊接参数专家数据库中的缺陷数据库进行对比分析，根据缺陷的类型、等级、是否需要焊补等在实时成像系统弹出提示框，缺陷自动报警系统将对比分析结果进行警示。
本步骤中，缺陷自动报警系统将对比分析结果以不同光源方式对缺陷危害程度进行警示。
第六步，补焊：当第五步判定需要补焊时，操作者对缺陷部位进行补焊，补焊参数参考第一步所述的焊接工艺规范，并重复第一步至第五步。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种城际轨道列车转向架的环境自适应焊接系统，其特征在于：包括转向架焊接工作平台、计算机、焊缝自动扫查装置、焊枪和焊接机器人，焊缝自动扫查装置、焊枪和焊接机器人均设置在转向架焊接工作平台的上方，且焊枪设置在焊接机器人的前端；
计算机中内置有焊接参数专家数据库、实时成像系统、缺陷自动报警系统和人机交互单元；
其中，焊接参数专家数据库和人机交互单元相组合，构成自动焊接规范模块，该自动焊接规范模块能根据使用者需要，选择相应的焊接工艺规范；
其中，焊缝自动扫查装置、焊枪和焊接机器人相组合，构成智能化焊接专机系统，该智能化焊接专机系统能先进行预焊接，按照自动焊接规范模块中设定的焊接工艺规范进行参数设置，自动调节焊枪位置角度以及指令焊枪运动；
其中，焊接参数专家数据库、实时成像系统、缺陷自动报警系统和焊缝自动扫查装置相组合，构成焊接过程自动监控模块，该焊接过程自动监控模块能对焊接完成质量进行自动扫查和缺陷报警。
2.根据权利要求1所述的城际轨道列车转向架的环境自适应焊接系统，其特征在于：还包括电源，该电源能为整个焊接系统提供电能。
3.根据权利要求1所述的城际轨道列车转向架的环境自适应焊接系统，其特征在于：所述自动焊接规范模块还包括与计算机相连接的现场温湿度调节装置。
4.根据权利要求1所述的城际轨道列车转向架的环境自适应焊接系统，其特征在于：所述自动焊接规范模块还包括送气及调节装置。
5.一种城际轨道列车转向架的环境自适应焊接方法，其特征在于：包括以下步骤：
第一步，焊接工艺规范选择：通过人机交互单元，由用户输入焊接部位名称，即能自动选择所需要的焊接工艺规范；
第二步，预焊接：焊缝自动扫查装置先对整个焊缝路径进行预扫描，扫描完成后，按照第一步选择的焊接工艺规范，进行自动焊接工艺参数设置，同时对焊枪位置角度进行调节；
第三步，焊接：智能化焊接专机系统按照第二步设置完成后的自动焊接工艺规范，指令焊枪运动，实现焊接过程；
第四步，焊接完成质量监控：第三步焊接过程完成后，启动焊接过程自动监控模块，焊缝自动扫查装置将第三步焊接的整个焊缝路径中焊缝外观成型、表面质量和是否存在缺陷进行自动扫查；自动扫查获得的焊缝数据及时输入实时成像系统；
第五步，缺陷报警：当第四步中焊缝自动扫查装置扫查发现缺陷后，焊接过程自动监控模块将发现的缺陷与焊接参数专家数据库中的缺陷数据库进行对比分析，缺陷自动报警系统将对比分析结果进行警示。
6.根据权利要求5所述的城际轨道列车转向架的环境自适应焊接方法，其特征在于：所述第一步中，在用户输入焊接部位名称时，人机交互单元能够自动接收现场温湿度调节装置所采集的现场温度和湿度数据，并根据现场温度和湿度数据，自动选择所需要的焊接工艺规范。
7.根据权利要求5所述的城际轨道列车转向架的环境自适应焊接方法，其特征在于：所述第五步中，缺陷自动报警系统将对比分析结果以不同光源方式对缺陷危害程度进行警示。
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