CN109664008A - 一种补焊系统及智能补焊方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种补焊系统和智能补焊方法。该系统包括扫描器、扫描装置控制系统、焊接装置控制系统和焊枪。基于该系统的智能补焊方法包括对待补焊工件进行基准捕捉和位置确认，获取待补焊工件的初始信息，建立初始坐标系；根据所述初始信息生成补焊信息；根据所述补焊信息调用相应的焊接工艺；根据所述焊接工艺执行补焊操作。该补焊系统将补焊检查和补焊操作合二为一，补焊工艺参数实现了标准化调用，能够随机应对各种缺陷问题，提高产品质量的一致性和一次合格稳定性，以解决现有技术中补焊装置补焊自动化程度较低及补焊灵活性较差的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及钛合金铸件补焊技术领域，具体涉及一种补焊系统及智能补焊方法。
背景技术
传统的钨极氩弧焊为手工方式，由于人员的水平、熟练程度、补焊手法以及补焊参数的设置存在差异，导致焊后的铸件存在各种各样的焊后缺陷，对产品的返修带来质量和周期上的成本。
随着科学技术的发展与进步，自动化补焊技术得以发展，比如上海航天精密机械研究所研发的钛合金自动补焊设备，实现了在焊箱外进行施焊，保护效果良好且操作性较强；哈尔滨锅炉厂有限责任公司研发的自动TIG补焊工艺，实现了程序控制补焊过程，并具有实时监控系统，定位准确后施焊过程稳定，得到性能良好的焊缝；上海电力股份有限公司吴泾热电厂研发的机器人双丝TIG在线修复成套自动化补焊系统，采用双送丝机构，可根据焊缝类型进行不同直径焊丝的切换，通过快速示教算法，可对焊缝进行定位跟踪；南京理工大学研发的中厚板铝合金双面双弧自动补焊系统，能够适应复杂工件的补焊；兰州理工大学研发的镍直缝焊管自动补焊设备，同时采用的等离子-TIG复合补焊工艺，可达到单面焊双面成形，焊缝成形美观，焊缝强度满足要求，焊缝质量较高；武汉星光石油化工设备有限公司研发的WZM1-315C全自动管板焊机在钛合金管板补焊上的应用中，其自主开发的补焊系统，可存储80套补焊程序工艺参数，适应多种补焊情况调用不同参数的特殊情况。
然而，现有技术中虽然能够实现自动化补焊，但是补焊自动化程度较低，或者自动化程度涵盖的领域只有直焊缝，无反馈系统，无法使补焊机器人自动选择合适的补焊参数进行补焊，参数调节要靠人来设置，生产效率低，尤其是在钛合金铸件缺陷位置、缺陷类型或尺寸大小等随机的情况下，现有技术中的自动化补焊设备适应性差。
综上，开发一种能够随机应对待补焊工件的各种缺陷问题，具有实时反馈系统的全自动补焊装置是十分必要的。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种补焊系统及智能补焊方法，该系统将补焊检查和补焊操作合二为一，补焊工艺参数实现了标准化调用，能够随机应对待补焊工件的各种缺陷问题，提高产品质量的一致性和一次合格稳定性，以解决现有技术中补焊装置补焊自动化程度较低及补焊灵活性较差的技术问题。
为了实现上述目的，根据本发明的第一方面，提供了一种补焊系统。
该补焊系统包括扫描器、扫描装置控制系统、焊接装置控制系统和焊枪，其中：
扫描器，用于对待补焊工件执行扫描操作，获得初始信息；
扫描装置控制系统，用于接收所述初始信息，并处理后生成补焊信息；
焊接装置控制系统，用于接收所述补焊信息，并调用相应的焊接工艺；
焊枪，用于接收所述焊接工艺并执行补焊操作。
进一步的，所述初始信息包括待补焊位置处的平面位移信息和垂直于平面方向的位移信息；所述补焊信息包括待补焊位置处的位移信息和补焊量信息。
进一步的，所述扫描装置控制系统包括扫描器控制中心、第一数据存储器、数据采集器、定位装置和传输装置，其中：
所述扫描器控制中心，用于控制所述扫描器执行扫描操作；
所述第一数据存储器，用于存储工件标准三维模型；
所述数据采集器，用于接收所述初始信息，并将所述初始信息与所述第一数据存储器中的工件标准三维模型进行对比计算得到补焊信息；
所述定位装置，用于对待补焊工件的补焊位置进行定位；
所述传输装置，用于发送所述补焊信息至所述焊接装置控制系统。
进一步的，所述定位装置包括第一位移传感器、第二位移传感器、第一位移控制器和第二位移控制器，其中：
所述第一位移传感器，用于获取待补焊位置处的平面位移信息；
所述第二位移传感器，用于获取待补焊位置处的垂直于平面方向的位移信息；
所述第一位移控制器，用于控制所述第一位移传感器执行平面位移信息的获取；
所述第二位移控制器，用于控制所述第二位移传感器执行垂直于平面方向的位移信息的获取。
进一步的，所述传输装置包括第一A/D转换器和第二A/D转换器，其中：
所述第一A/D转换器，用于将所述平面位移信息转换成数字信号，并发送至焊接装置控制系统；
所述第二A/D转换器，用于将所述垂直于平面方向的位移信息转换成数字信号，并发送至焊接装置控制系统。
进一步的，焊接装置控制系统包括第二数据存储器和信息调用装置，其中：
所述第二数据存储器，用于存储焊接工艺参数；
信息调用装置，用于接收所述数字信号，并与存储在所述第二数据存储器中的焊接工艺参数进行对比，发送相对应的焊接工艺至焊枪。
为了实现上述目的，根据本发明的第二方面，提供了一种智能补焊方法。
该智能补焊方法包括以下步骤：
对待补焊工件进行基准捕捉和位置确认，获取待补焊工件的初始信息，建立初始坐标系；
根据所述初始信息生成补焊信息；
根据所述补焊信息调用相应的焊接工艺；
根据所述焊接工艺执行补焊操作。
进一步的，根据所述初始信息生成补焊信息包括：将所述初始信息与工件标准三维模型进行比较计算，得到补焊信息。
进一步的，根据所述补焊信息调用相应的焊接工艺还包括：将所述补焊信息转换为数字信号。
进一步的，根据所述补焊信息调用相应的焊接工艺包括：将所述数字信号与焊接工艺参数进行对比，发送相对应的焊接工艺至焊枪。
在本发明实施例中，采用将扫描装置互联到补焊装置内，使得补焊检查和补焊操作合二为一，能够随机应对待补焊工件各种缺陷问题，并且补焊工艺参数实现了标准化调用，具有识别、检验、判断、启动修复等功能，焊后缺陷大幅度降低，提高了产品质量的一致性和一次合格稳定性，降低了生产成本并提高了生产效率，从而解决了现有技术中补焊装置补焊自动化程度较低及补焊灵活性较差的技术问题。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1为本发明中补焊系统的结构示意图；
图2为本发明中补焊系统的硬件结构框图；
图3为本发明中智能补焊方法的实施例流程图。
图中：
1、焊枪；2、扫描器；3、待补焊工件；4、扫描装置控制系统；5、焊接装置控制系统；6、扫描器控制中心；7、第一数据存储器；8、数据采集器；9、定位装置；10、第一位移传感器；11、第二位移传感器；12、第一位移控制器；13、第二位移控制器；14、传输装置；15、第一A/D转换器；16、第二A/D转换器；17、第二数据存储器；18、信息调用装置。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
本发明公开了一种补焊系统，如图1所示，该补焊系统包括扫描器2、扫描装置控制系统4、焊接装置控制系统5和焊枪1，其中：扫描器1，用于对待补焊工件3执行扫描操作，获得初始信息；扫描装置控制系统4，用于接收初始信息，并处理后生成补焊信息；焊接装置控制系统5，用于接收补焊信息，并调用相应的焊接工艺；焊枪1，用于接收焊接工艺并执行补焊操作。
上述实施例中，首先由扫描器1执行对待补焊工件3的扫描操作，获得初始信息，然后将上述初始信息发送至扫描装置控制系统4，扫描装置控制系统4接收上述初始信息后，处理并生成补焊信息，然后将上述补焊信息发送至焊接装置控制系统5，焊接装置控制系统5接收上述补焊信息后，调用相应的焊接工艺，并将相应的工艺参数发送至焊枪1，焊枪1接收上述焊接工艺后对待焊接工件3执行补焊操作。其中，初始信息包括待补焊位置处的平面位移信息和垂直于平面方向的位移信息，补焊信息包括待补焊位置处的位移信息和补焊量信息，并且位移信息为平面位移信息和垂直于平面方向的位移信息。比如，焊接装置控制系统5可以为焊接机器人，扫描装置控制系统4可以为GOM扫描仪，采用将焊接机器人和GOM扫描仪合二为一的方式，实现了实时反馈的功能，能够对缺陷位置、缺陷类型或尺寸大小进行判断，随机应对各种缺陷问题，且由于焊接机器人和GOM扫描仪共用同一坐标系，焊接机器人可以选择合适的焊接参数进行补焊，因此补焊工艺参数实现了标准化调用，提高产品质量的一致性和一次合格稳定性。
进一步地，扫描装置控制系统4包括扫描器控制中心6、第一数据存储器7、数据采集器8、定位装置9和传输装置10，其中：扫描器控制中心6，用于控制扫描器2执行扫描操作；第一数据存储器7，用于存储工件标准三维模型；数据采集器8，用于接收初始信息，并将初始信息与第一数据存储器7中的工件标准三维模型进行对比计算得到补焊信息；定位装置9，用于对待补焊工件3的补焊位置进行定位；传输装置14，用于发送补焊信息至焊接装置控制系统5。
进一步地，定位装置9包括第一位移传感器10、第二位移传感器10、第一位移控制器11和第二位移控制器12，其中：第一位移传感器10，用于获取待补焊位置处的平面位移信息；第二位移传感器11，用于获取待补焊位置处的垂直于平面方向的位移信息；第一位移控制器12，用于控制第一位移传感器10执行平面位移信息的获取；第二位移控制器13，用于控制第二位移传感器11执行垂直于平面方向的位移信息的获取。
进一步地，传输装置14包括第一A/D转换器15和第二A/D转换器16，其中：第一A/D转换器15，用于将平面位移信息转换成数字信号，并发送至焊接装置控制系统5；第二A/D转换器16，用于将垂直于平面方向的位移信息转换成数字信号，并发送至焊接装置控制系统5。
更进一步地，焊接装置控制系统5包括第二数据存储器17和信息调用装置18，其中：第二数据存储器17，用于存储焊接工艺参数；信息调用装置18，用于接收数字信号，并与存储在第二数据存储器17中的焊接工艺参数进行对比，发送相对应的焊接工艺至焊枪1。
本发明公开了一种智能补焊方法，如图3所示，该智能补焊方法包括如下的步骤S11至步骤S14：
步骤S11，对待补焊工件进行基准捕捉和位置确认，获取待补焊工件的初始信息，建立初始坐标系。在本步骤中，在对需要补焊的工件(待补焊工件)进行补焊操作时，首先对待补焊工件进行扫描，从而对待补焊工件进行基准捕捉和补焊位置确认，得到待补焊工件的初始信息，建立初始坐标系。比如，对钛合金铸件进行补焊操作时，通过扫描器2对钛合金铸件进行扫描操作，从而捕捉钛合金铸件的初始信息，初始信息包括待补焊位置处的平面位移信息和垂直于平面方向的位移信息，即待补焊工件具体补焊位置处的位移信息，并建立初始坐标系。
步骤S12，根据初始信息生成补焊信息。在本步骤中，系统将根据初始信息分析计算出待补焊工件所需的补焊信息。
在步骤S12中还包括：将初始信息与工件标准三维模型进行进行比较计算，得到补焊信息。上述的补焊信息包括待补焊位置处的位移信息和补焊量信息，并且位移信息为平面位移信息和垂直于平面方向的位移信息。比如，对钛合金铸件进行补焊操作时，通过对钛合金铸件的基准捕捉和补焊位置确认，得到钛合金铸件的初始信息，然后将初始信息与该钛合金铸件的标准三维模型进行比较计算，从而得到该钛合金铸件补焊位置需要的补焊信息，其中该补焊信息包括上述钛合金铸件补焊位置的位移信息和补焊量信息。
步骤S13，根据补焊信息调用相应的焊接工艺。在本步骤中，通过补焊信息调用补焊工艺从而启动补焊操作。
在步骤S13中还包括：将补焊信息转换为数字信号；将数字信号与焊接工艺参数进行对比，发送相应的焊接工艺至焊枪。比如，钛合金铸件补焊操作中，补焊装置接收到数字信号后，将数字信号与预设的焊接参数数据库中的数据进行比较分析，并调用补焊工艺进行输出，从而启动焊枪1进行补焊操作，并且，由于焊接参数数据库与工件标准三维模型共用同一坐标系，因而使得补焊工艺参数实现了标准化调用，提高了产品质量的一致性和一次合格稳定性。
步骤S14，根据焊接工艺执行补焊操作。在本步骤中，焊枪接收焊接工艺并执行补焊操作。
该补焊系统的工作流程如下：
首先由扫描器进行基准捕捉、位置确认，得到待补焊工件的初始信息，建立初始坐标系，然后将初始信息与预设的工件标准三维模型进行信息比较分析，计算得到补焊信息(位移信息和补焊量信息)，之后将补焊信息生成数字信号，并将数字信号反馈至补焊装置控制系统，补焊装置控制系统接收数字信号，经过分析后，调用焊接参数数据库预设的补焊工艺进行输出，启动焊枪进行补焊操作。
本发明具有如下优势：
1.实现了全自动补焊；
2.将补焊检查和补焊操作两个工序合二为一，节省人工、降低了生产成本、提高了生产效率；
3.补焊工艺参数实现了标准化调用，提高了产品质量的一致性和一次合格稳定性。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种补焊系统，其特征在于，包括扫描器、扫描装置控制系统、焊接装置控制系统和焊枪，其中：
扫描器，用于对待补焊工件执行扫描操作，获得初始信息；
扫描装置控制系统，用于接收所述初始信息，并处理后生成补焊信息；
焊接装置控制系统，用于接收所述补焊信息，并调用相应的焊接工艺；
焊枪，用于接收所述焊接工艺并执行补焊操作。
2.根据权利要求1所述的补焊系统，其特征在于，所述初始信息包括待补焊位置处的平面位移信息和垂直于平面方向的位移信息；所述补焊信息包括待补焊位置处的位移信息和补焊量信息。
3.根据权利要求2所述的补焊系统，其特征在于，所述扫描装置控制系统包括扫描器控制中心、第一数据存储器、数据采集器、定位装置和传输装置，其中：
所述扫描器控制中心，用于控制所述扫描器执行扫描操作；
所述第一数据存储器，用于存储工件标准三维模型；
所述数据采集器，用于接收所述初始信息，并将所述初始信息与所述第一数据存储器中的工件标准三维模型进行对比计算得到补焊信息；
所述定位装置，用于对待补焊工件的补焊位置进行定位；
所述传输装置，用于发送所述补焊信息至所述焊接装置控制系统。
4.根据权利要求3所述的补焊系统，其特征在于，所述定位装置包括第一位移传感器、第二位移传感器、第一位移控制器和第二位移控制器，其中：
所述第一位移传感器，用于获取待补焊位置处的平面位移信息；
所述第二位移传感器，用于获取待补焊位置处的垂直于平面方向的位移信息；
所述第一位移控制器，用于控制所述第一位移传感器执行平面位移信息的获取；
所述第二位移控制器，用于控制所述第二位移传感器执行垂直于平面方向的位移信息的获取。
5.根据权利要求3所述的补焊系统，其特征在于，所述传输装置包括第一A/D转换器和第二A/D转换器，其中：
所述第一A/D转换器，用于将所述平面位移信息转换成数字信号，并发送至焊接装置控制系统；
所述第二A/D转换器，用于将所述垂直于平面方向的位移信息转换成数字信号，并发送至焊接装置控制系统。
6.根据权利要求5所述的补焊系统，其特征在于，焊接装置控制系统包括第二数据存储器和信息调用装置，其中：
所述第二数据存储器，用于存储焊接工艺参数；
信息调用装置，用于接收所述数字信号，并与存储在所述第二数据存储器中的焊接工艺参数进行对比，发送相对应的焊接工艺至焊枪。
7.一种智能补焊方法，其特征在于，包括以下步骤：
对待补焊工件进行基准捕捉和位置确认，获取待补焊工件的初始信息，建立初始坐标系；
根据所述初始信息生成补焊信息；
根据所述补焊信息调用相应的焊接工艺；
根据所述焊接工艺执行补焊操作。
8.根据权利要求7所述的智能补焊方法，其特征在于，根据所述初始信息生成补焊信息包括：将所述初始信息与工件标准三维模型进行比较计算，得到补焊信息。
9.根据权利要求7所述的智能补焊方法，其特征在于，根据所述补焊信息调用相应的焊接工艺还包括：将所述补焊信息转换为数字信号。
10.根据权利要求9所述的智能补焊方法，其特征在于，根据所述补焊信息调用相应的焊接工艺包括：将所述数字信号与焊接工艺参数进行对比，发送相对应的焊接工艺至焊枪。
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