CN110076424A - 一种多用途焊接的单焊枪智能焊接系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多用途焊接的单焊枪智能焊接系统及控制方法，涉及焊机技术领域，以解决现有技术中，单焊枪自动焊机智能化程序不高，没有电弧跟踪技术，无法保证焊接的高质量和高可靠性的问题，本发明包括焊接小车、焊接电源，电源适配器，无线遥控器、接地夹、保护气体供给系统、行走轨道、送丝箱、控制器，本发明具有集成了电弧跟踪技术的全自动焊接，一机多用，适用不同工件的焊接，焊接质量高的优点。

Description

一种多用途焊接的单焊枪智能焊接系统及控制方法

技术领域

本发明涉及焊机技术领域，具体地，涉及一种多用途焊接的单焊枪智能焊接系统及控制方法。

背景技术

现国内有管道科学院，安意源和唐山开元的单焊枪自动焊机，国内其他几家的设备目前都处于前期应用推广阶段，并且国内的自动焊系统的焊接电源多采用其他厂家或国外的焊接电源配套，无法自己研发制造，对于后期调试维护存在一定的障碍。

目前国外主要产品有Serimax、PWT与CRC，技术水平较高，产品相对较成熟，但这些产品都是早期开发的产品，智能化程度不高，同时这些产品没有电弧跟踪技术，无法保证焊接的高质量和高可靠性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多用途焊接的单焊枪智能焊接系统及控制方法，以解决现有技术方案中，单焊枪自动焊机智能化程序不高，没有电弧跟踪技术，无法保证焊接的高质量和高可靠性的问题。

本发明为了实现上述目的采用以下技术方案：

一种多用途焊接的单焊枪智能焊接系统，包括：焊接小车、焊接电源，电源适配器，无线遥控器、接地夹、保护气体供给系统、行走轨道、送丝箱、控制器，行走轨道是圆形，焊接小车可以调节行走轨道的圆弧大小来适应不同管径的管道焊接，焊接小车可以采用平板的柔性轨道来焊接弧形工件及平板的焊接，焊接小车包括干伸电机、平摆电机、角摆电机，干伸电机、平摆电机、角摆电机有摆动模式、速度模式、位置模式三种工作模式，摆动模式用于控制电机轴以一定的摆幅与摆频循环摆动，速度模式用于控制电机轴以一定速度顺时针或逆时针转动，位置模式用于控制电机轴转动的角度数，电源控制板对平摆电机、角摆电机的驱动进行配置和读写，分别设置平摆电机、角摆电机的摆动频率和摆动幅度，平摆电机、角摆电机用于坡口水平方向上的焊炬运动，若坡口宽度大于或等于2厘米，所述多用途焊接的单焊枪智能焊接系统采用平摆电机和角摆电机均工作的方式进行焊接，若坡口宽度小于2厘米，所述多用途焊接的单焊枪智能焊接系统采用平摆电机工作的方式进行焊接，干伸电机焊接时采用位置模式，用于驱动焊炬在垂直方向上的运动，主控板对干伸电机的驱动进行配置和读写，调节焊炬在垂直方向上的位置，若平摆电机、角摆电机工作在摆动模式，主控板配置摆电机和角摆电机的驱动，设置平摆电机以及角摆电机在摆动的最左端和最右端的停留时间。

工作原理:

单焊枪智能焊接系统的焊接小车是整套系统的核心控制组件，所有焊接操作执行都在焊接小车上完成。焊接施工时，焊接小车需由左右机配套组成，电源适配器采用先进的开放式全数字控制系统平台，可兼容多种品牌焊接电源，通过此控制系统平台用户可以根据需要选用不同的焊接电源，如Miller P-450、林肯DC-400、熊谷PCW-300、熊谷MPS-500、熊谷DPS-500P等，保护气体供给系统可由气瓶、流量计和气管组成，焊接控制系统主要由硬件控制系统和软件控制系统组成，软件系统采用Linux系统和CANOPEN总线通讯方式，通过控制系统要实现焊接参数预置和实时调节精确控制，实现焊接参数平滑过渡，提高了焊接过程的稳定性及焊接质量，单焊枪智能焊接系统工作首先由“参数设置系统”开始，设置相应的焊接控制参数，将设置好的参数下载到“中央控制板”，设备将按照参数设定开始工作。焊接操作可通过遥控器进行操作，焊接施工时，焊接小车需由左右机配套组成。焊接控制系统由硬件控制系统和软件控制系统组成，主要实现了跟踪检测、参数设置、CANOPEN通信协议、远程诊断等功能。跟踪检测采用了先进的检测方式，可兼容多种品牌焊接电源的跟踪检测。软件系统采用Linux系统和CAN总线通讯方式，实现了焊接参数预置和实时调节精确控制，实现了焊接参数平滑过渡，提高了焊接过程的稳定性及焊接质量。利用现代通讯技术，实现了设备在线过程诊断及功能升级。

进一步，所述电源适配器采用开放式全数字控制系统平台，由流量计、电磁阀、电源控制板、数据传输控制板、气体比例检测传感器、开关电源、组合天线、安装板、连接器组成，电源适配器采用先进的开放式全数字控制系统平台，可兼容多种品牌焊接电源，通过电源控制板的程序控制用户可以根据需要选用不同的焊接电源。流量计和气体比例检测传感器可以对焊接时的保护气流量及混合气体中CO2比例进行实时检测，当保护气流量及混合气体中CO2比例低于最低要求时控制系统会及时提出报警，以便操作及时纠正确保焊接质量，数据传输控制板和组合天线主要用于焊接过程中的相关数据存储及远程传输，通过组合天线与施工现场的互联网连接，各设备之间组成一个局域网，通过网络将数据实时传输到公司的服务器，并实时显示现场的情况以及焊接的相关数据，管理人员通过登录客户端，可以查看现场的施工情况，电磁阀主要是对气体控制开关的作用，开关电源是对整个控制系统提供电源。

进一步，所述焊接小车由小车行走底盘、送丝机构、主控箱体、焊枪干伸调节机构、单焊枪、角摆机构、测温传感器、焊丝盘、控制线组成，小车行走底盘主要由主动轮、导向轮、导向支架、电机组成，导向轮有两个导向槽，可以用4个导向轮的导向槽卡住2.5mm厚侧边带齿的钢制行走轨道，使整个行走系统沿轨道进行固定轨迹的运动，运动时通过控制电机的转速来控制主动轮的转速以达到控制整个行走系统的运动速度，4个导向轮呈对称排布，主动轮又在导向轮的中心线位置，这样保证了整个系统的稳定性。

整个小车行走底盘与轨道的安装主要通过调节机构来控制，调节机构主要由调节手柄，滑块，导向轴A，导向轴B,凸轮和调节杆，主动轮和导向轮的位置主要通过3个滑块和4个凸轮来实现调节，当调节手柄旋转90度时，4个导向轮的间距会缩小，这样会使整个系统固定在轨道上，这个时候主动轮的位置没有变化，当调节手柄再以同方向旋转90度时，这个时候主动轮的位置会向内移动，这样使主动轮的齿轮与行走轨道的齿达到啮合状态，这样通过电机就可以精确控制行走速度。当需要与轨道脱开时，只需将调节手柄反方向旋转180度，本行走系统左右各有1个手柄，2个手柄功能是一致的，主要方便两边位置都可以操作。本行走系统只需操作调节手柄就可以完成安装和拆卸工作，操作简单。并且通过调节弹簧的压缩距离可调节导向轮和主动轮的压紧力，非常方便。

本小车行走底盘可以通过调节调节支架的角度来适应不同圆弧，大小和平板的轨道，完全可以适应200mm以上的弧面及平板的焊接，适应范围大，小车行走底盘是采用凸轮的工作原理，在调节杆上安装了3组2个，不同方向的凸轮组，即导向凸轮和行走凸轮，当旋转调节手柄时，2组导向凸轮和1组行走凸轮会与调节手柄进行同步旋转动作，当凸轮旋转运动时，凸轮会与滑块产生作用力，可以参考附图中红色线条和绿色线条，红色线条是滑块，绿色线条是凸轮，逆时针旋转调节手柄时，3组凸轮会与滑块产生作用力，使滑块沿导向轴A和导向轴B向左进行横向运动，当滑块向左滑动时会使3组弹簧产生压缩动作，主动轮和4个导向轮会在弹簧的作用力下向左产生运动，当凸轮凸出的部位与滑块的凹面位置重合时，会在弹簧的作用下使凸轮产生定位作用。

当调节手柄逆时针旋转90度时，2组导向凸轮会使滑块向左进行横向运动，从而使导向轮向左移动，并使4个导向轮与轨道夹紧定位，而这个时候因为导向凸轮和行走凸轮不同角度的原因，主动轮并不会产生位移。

当调节手柄逆时针旋转180度时，中间1组行走凸轮会使滑块向左进行横向运动，从而使主动轮向左移动，并使主动轮与轨道的齿达到啮合状态，再通过控制电机来控制整个行走系统的速度。而这个时候导向轮并不会产生位移，4个导向轮与轨道仍处在夹紧状态。

当整个行走系统需要脱开轨道时，只需将调节手柄顺时针旋转即可，主动轮和导向轮也会处于不同的状态，与逆时针旋转时状态正好相反。

进一步，所述送丝机构由主动轮、从动轮、调节手柄、电机、从动轮支架、拉杆、连接轴、压簧、进丝口、出丝口组成，当焊丝进给装置处于工作状态时，焊丝从从动轮与主动轮中间位置穿过，通过从动轮的侧向力，使焊丝与主动轮产生摩擦力，同时主动轮有V形槽，并且槽内有加工成齿形，通过控制电机转动速度，从而可以精确控制主动轮的转速，这样通过主动轮与焊丝的摩擦力带动焊丝向前运动，达到焊丝进给功能，并且主动轮有带齿的V形槽，这样保证了焊丝在进给过程中不会打滑，以保证焊丝进给速度可以得到精确控制，这样可以保证送丝的稳定性，提高焊接的质量。

当进给装置不需要工作时，可以通过调节调节手柄的角度位置使从动轮与主动轮脱开，调节手柄工作原理主要是采用凸轮的工作原理，通过调节调节手柄的角度来调节拉杆的位伸长度，从而调节压簧的不同压缩状态。当压簧处于常态时，从动轮不会产生侧向力。当压簧处于压缩状态时，从动轮会产生侧向力。

所以本装置只需调节调节手柄的位置就完成的工作状态与非工作状态的转换，同时可以调节压簧的压缩量来调节送丝轮的夹紧力，操作非常简便。

进一步，所述主控箱体由主控板、驱动控制板、平摆电机、滚珠丝杆、花键、安装板、连接器组成，主控板是焊接小车的主要控制中心，也是整个系统的“中央控制器”，驱动控制板主要是控制电机的转速，通过对电机转速的精密控制以达到对滚珠丝杆的转速控制，从而控制滚珠丝杆的螺母前后位置，花键与滚珠丝杆的螺母是固定一体的，当滚珠丝杆的螺母前后运动时，花键也会做同步运动，通过这样的控制方式来实现对焊枪位置的精密控制。

进一步，所述焊枪干伸调节机构由干伸电机、花键、滚珠丝杆、干伸滑块、安装板、连接器组成，焊枪干伸调节机构主要是通过对干伸电机转速的精密控制以达到对滚珠丝杆的转速控制，从而控制滚珠丝杆的螺母前后位置，滚珠丝杆的螺母与干伸滑块是固定一体的，当滚珠丝杆的螺母前后运动时，干伸滑块也会做同步运动，而花键主要是起定位作用，通过这样的控制方式来实现对焊枪上下位置的精密控制。

进一步，所述单焊枪包括喷嘴、分流器、绝缘圈、气嘴、锁紧螺母、导电嘴、其他安装件，单焊枪主要是利用焊接电源的高电流，高电压产生的热量聚集在焊枪终端，熔化焊丝，融化的焊丝渗透到需焊接的部位，冷却后，被焊接的物体牢固的连接成一体。

进一步，所述角摆机构由角摆电机、摆动减速器、焊枪安装支架、夹紧手柄、安装板、连接器组成，角摆机构主要是控制摆动电机的旋转角度，通过对摆动电机的旋转角度的精密控制以达到对摆动减速器的旋转输出角度的精密控制，从而控制焊枪安装支架旋转位置，夹紧手柄主要用于拆装焊枪，通过这样的控制方式来实现对焊枪旋转位置的精密控制。

进一步，所述测温传感器由红外温度传感器、测温安装板、线缆接头组成，测温传感器主要是采用红外温度传感器，热传感器是利用辐射热效应，使探测器件接收辐射能后引起温度升高，进而使传感器中一栏与温度的性能发生变化。测温传感器主要是来测量焊接前工件的温度，以确保焊接的高质量。

进一步，所述焊接电源是全数字化自动焊电源，主要用于金属粉芯焊丝的PST根焊和脉冲填盖，50kHz开关频率带来优良的动态特性，优于多数厂家的20-25k，PST根焊专利技术，超越国内外对手的金属粉芯丝焊接效果，全位置的根焊和填盖均易于操作，合格率高，且根焊没有内凹，免钻管，焊接过程稳定、电弧挺度好、电弧穿透力强，溶池易于控制，焊缝内外成型美观，先进的内部通信系统带来良好的系统伸缩性，可方便地与自动焊专机、机器人、焊接过程监控设备等协同工作，直观的全中文显示操作界面，方便的一元化调节，并可存储多组工艺参数供调用。

进一步，无线遥控器由按键板、控制板、扫码模块、显示屏、硅胶按键、遥控盒体、连接器、内置无线接收模块组成，手持遥控器是对整个系统进行操作控制，同时集成了扫码及人脸识别功能，通过扫码抢扫描焊口编号和焊工编号，同时也可以对焊工进行人脸识别，将识别的焊口编号和焊工编号，焊接参数等数据通过传输协议传输到中央处理模块，中央处理模块对数据进行处理与分析，存取日志。

进一步，所述行走轨道是侧齿式管道全位置自动焊轨道，所述全位置自动焊轨道可适应不同的管道安装为不同直径的圆形主轨道，圆形主轨道带开口的一端内壁面上依次固定有带宽相同的垫带和过渡带，垫带和过渡带的两个侧边上均固定有供自动焊机通过的齿，垫带的宽度小于主轨道的宽度，垫带和过渡带的非固定端中部开有导向槽，导向键活动地设置在导向槽内，导向键两侧面上设有限位销，主轨道带开口另一端外壁面上设置有弹簧拉紧机构，与主轨道带曲率相同的拉杆一端与弹簧拉紧机构连接，拉杆另一端端面上旋接有顶紧螺栓，顶紧螺栓顶压在定位键上，定位键固定在主轨道带开口的一端上、且位于拉杆的条形槽内。

进一步，采用电弧跟踪方法对焊枪进行上下和左右双位置的跟踪，包括以下步骤：

步骤1：焊枪垂直电弧跟踪开启；

步骤2：进入垂直电弧跟踪算法的流程，分别采集送丝机内的电流和电压，将采集的值传输回控制板，进行第一次程序算法分析，得到初步值；

步骤3：将初步值X1传输至电源控制板，进行第二次程序算法分析，得出高度偏差量X2；

步骤4：将高度偏差量X2传输至焊接小车的主控箱体，焊接小车的主控箱体接收到高度偏差量X2，让执行机构干伸电机执行偏差量X2调整。

进一步，所述控制方法包括焊枪全位置角度识别方法，焊接时根据实际焊接位置和角度调用相应参数，包括以下步骤：

步骤1:焊接小车内的角度传感器测量焊枪的角度，

步骤2:主控板将角度发往电源控制板,每当焊枪的角度变化，中央控制器会到数据库中读出当前机头角度的系列参数，

步骤3：弧长、送丝速度参数传输到焊接小车，摆频、摆幅、左右停留、送丝速度、行走速度参数传输给焊接小车的各个电机驱动，完成电源特性和各个电机动作的调整，这样就完成了一次角度的参数和动作控制。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定；

图1是本发明的总体结构示意图；

图2是本发明的焊接小车结构示意图；

图3是本发明的送丝机构结构示意图；

图4是本发明的主控箱体结构示意图；

图5是本发明的焊枪干伸调节机构示意图；

图6是本发明的单焊枪结构示意图；

图7是本发明的角摆机构结构示意图；

图8是本发明的测温传感器结构示意图；

图9是本发明的电源适配器结构示意图；

图10是本发明的无线遥控器结构示意图；

附图标记：1-焊接小车、2-焊接电源，3-电源适配器，4-无线遥控器、5-接地夹、6-保护气体供给系统、7-行走轨道、8-送丝箱、9-控制器、11-小车行走底盘、12-送丝机构、13-主控箱体、14-焊枪干伸调节机构、15-单焊枪、16-角摆机构、17-测温传感器、18-焊丝盘、1201-主动轮、1202-从动轮、1203-调节手柄、1204-电机、1205-从动轮支架、1206-拉杆、1207-连接轴、1208-压簧、1209-进丝口、1210-出丝口、1301-主控板、1302-驱动控制板、1303-平摆电机、1304-滚珠丝杆、1305-花键、1401-干伸电机、1402-花键、1403-滚珠丝杆、1404-干伸滑块、1501-喷嘴、1502-分流器、1503-绝缘圈、1504-气嘴、1505-锁紧螺母、1506-导电嘴、1601-角摆电机、1602-摆动减速器、1603-焊枪安装支架、1604-夹紧手柄、1701-红外温度传感器、1702-测温安装板、1703-线缆接头、3-电源适配器、301-流量计、302-电磁阀、303-电源控制板、304-数据传输控制板、305-气体比例检测传感器、306-开关电源、307-组合天线。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在相互不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述范围内的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

请参考图1，本申请提供了一种多用途焊接的单焊枪智能焊接系统，包括：焊接小车、焊接电源，电源适配器，无线遥控器、接地夹、保护气体供给系统、行走轨道、送丝箱、中央控制器，行走轨道是圆形，焊接小车可以调节行走轨道的圆弧大小来适应不同管径的管道焊接，焊接小车可以采用平板的柔性轨道来焊接弧形工件及平板的焊接，焊接小车包括干伸电机、平摆电机、角摆电机，干伸电机、平摆电机、角摆电机有摆动模式、速度模式、位置模式三种工作模式，摆动模式用于控制电机轴以一定的摆幅与摆频循环摆动，速度模式用于控制电机轴以一定速度顺时针或逆时针转动，位置模式用于控制电机轴转动的角度数，主控板对平摆电机、角摆电机的驱动进行配置和读写，分别设置平摆电机、角摆电机的摆动频率和摆动幅度，平摆电机、角摆电机用于坡口水平方向上的焊炬运动，若坡口宽度大于或等于2厘米，所述多用途焊接的单焊枪智能焊接系统采用平摆电机和角摆电机均工作的方式进行焊接，若坡口宽度小于2厘米，所述多用途焊接的单焊枪智能焊接系统采用平摆电机工作的方式进行焊接，干伸电机焊接时采用位置模式，用于驱动焊炬在垂直方向上的运动，主控板用于对干伸电机的驱动进行配置和读写，调节焊炬在垂直方向上的位置，若平摆电机、角摆电机工作在摆动模式，主控板配置摆电机和角摆电机的驱动，设置平摆电机以及角摆电机在摆动的最左端和最右端的停留时间。

工作原理:

单焊枪智能焊接系统的焊接小车是整套系统的核心控制组件，所有焊接操作执行都在焊接小车上完成。焊接施工时，焊接小车需由左右机配套组成，电源适配器采用先进的开放式全数字控制系统平台，可兼容多种品牌焊接电源，通过此控制系统平台用户可以根据需要选用不同的焊接电源，如Miller P-450、林肯DC-400、熊谷PCW-300、熊谷MPS-500、熊谷DPS-500P等，保护气体供给系统可由气瓶、流量计和气管组成，焊接控制系统主要由硬件控制系统和软件控制系统组成，软件系统采用Linux系统和CANOPEN总线通讯方式，通过控制系统要实现焊接参数预置和实时调节精确控制，实现焊接参数平滑过渡，提高了焊接过程的稳定性及焊接质量，单焊枪智能焊接系统工作首先由“参数设置系统”开始，设置相应的焊接控制参数，将设置好的参数下载到“中央控制板”，设备将按照参数设定开始工作。焊接操作可通过遥控器进行操作，焊接施工时，焊接小车需由左右机配套组成。焊接控制系统由硬件控制系统和软件控制系统组成，主要实现了跟踪检测、参数设置、CANOPEN通信协议、远程诊断等功能。跟踪检测采用了先进的检测方式，可兼容多种品牌焊接电源的跟踪检测。软件系统采用Linux系统和CAN总线通讯方式，实现了焊接参数预置和实时调节精确控制，实现了焊接参数平滑过渡，提高了焊接过程的稳定性及焊接质量。利用现代通讯技术，实现了设备在线过程诊断及功能升级。

所述电源适配器采用开放式全数字控制系统平台，由流量计、电磁阀、电源控制板、数据传输控制板、气体比例检测传感器、开关电源、组合天线、安装板、连接器组成，电源适配器采用先进的开放式全数字控制系统平台，可兼容多种品牌焊接电源，通过主控板的程序控制用户可以根据需要选用不同的焊接电源。流量计和气体比例检测传感器可以对焊接时的保护气流量及混合气体中CO2比例进行实时检测，当保护气流量及混合气体中CO2比例低于最低要求时控制系统会及时提出报警，以便操作及时纠正确保焊接质量，数据传输控制板和组合天线主要用于焊接过程中的相关数据存储及远程传输，通过组合天线与施工现场的互联网连接，各设备之间组成一个局域网，通过网络将数据实时传输到公司的服务器，并实时显示现场的情况以及焊接的相关数据，管理人员通过登录客户端，可以查看现场的施工情况，电磁阀主要是对气体控制开关的作用，开关电源是对整个控制系统提供电源。

所述焊接小车由小车行走底盘、送丝机构、主控箱体、焊枪干伸调节机构、单焊枪、角摆机构、测温传感器、焊丝盘、控制线组成，小车行走底盘主要由主动轮、导向轮、导向支架、电机组成，导向轮有两个导向槽，可以用4个导向轮的导向槽卡住2.5mm厚侧边带齿的钢制行走轨道，使整个行走系统沿轨道进行固定轨迹的运动，运动时通过控制电机的转速来控制主动轮的转速以达到控制整个行走系统的运动速度，4个导向轮呈对称排布，主动轮又在导向轮的中心线位置，这样保证了整个系统的稳定性。

整个小车行走底盘与轨道的安装主要通过调节机构来控制，调节机构主要由调节手柄，滑块，导向轴A，导向轴B,凸轮和调节杆，主动轮和导向轮的位置主要通过3个滑块和4个凸轮来实现调节，当调节手柄旋转90度时，4个导向轮的间距会缩小，这样会使整个系统固定在轨道上，这个时候主动轮的位置没有变化，当调节手柄再以同方向旋转90度时，这个时候主动轮的位置会向内移动，这样使主动轮的齿轮与行走轨道的齿达到啮合状态，这样通过电机就可以精确控制行走速度。当需要与轨道脱开时，只需将调节手柄反方向旋转180度，本行走系统左右各有1个手柄，2个手柄功能是一致的，主要方便两边位置都可以操作。本行走系统只需操作调节手柄就可以完成安装和拆卸工作，操作简单。并且通过调节弹簧的压缩距离可调节导向轮和主动轮的压紧力，非常方便。

本小车行走底盘可以通过调节调节支架的角度来适应不同圆弧，大小和平板的轨道，完全可以适应200mm以上的弧面及平板的焊接，适应范围大，小车行走底盘是采用凸轮的工作原理，在调节杆上安装了3组2个，不同方向的凸轮组，即导向凸轮和行走凸轮，当旋转调节手柄时，2组导向凸轮和1组行走凸轮会与调节手柄进行同步旋转动作，当凸轮旋转运动时，凸轮会与滑块产生作用力，可以参考附图中红色线条和绿色线条，红色线条是滑块，绿色线条是凸轮，逆时针旋转调节手柄时，3组凸轮会与滑块产生作用力，使滑块沿导向轴A和导向轴B向左进行横向运动，当滑块向左滑动时会使3组弹簧产生压缩动作，主动轮和4个导向轮会在弹簧的作用力下向左产生运动，当凸轮凸出的部位与滑块的凹面位置重合时，会在弹簧的作用下使凸轮产生定位作用。

当调节手柄逆时针旋转90度时，2组导向凸轮会使滑块向左进行横向运动，从而使导向轮向左移动，并使4个导向轮与轨道夹紧定位，而这个时候因为导向凸轮和行走凸轮不同角度的原因，主动轮并不会产生位移。

当调节手柄逆时针旋转180度时，中间1组行走凸轮会使滑块向左进行横向运动，从而使主动轮向左移动，并使主动轮与轨道的齿达到啮合状态，再通过控制电机来控制整个行走系统的速度。而这个时候导向轮并不会产生位移，4个导向轮与轨道仍处在夹紧状态。

当整个行走系统需要脱开轨道时，只需将调节手柄顺时针旋转即可，主动轮和导向轮也会处于不同的状态，与逆时针旋转时状态正好相反。

进一步，所述送丝机构由主动轮、从动轮、调节手柄、电机、从动轮支架、拉杆、连接轴、压簧、进丝口、出丝口组成，当焊丝进给装置处于工作状态时，焊丝从从动轮与主动轮中间位置穿过，通过从动轮的侧向力，使焊丝与主动轮产生摩擦力，同时主动轮有V形槽，并且槽内有加工成齿形，通过控制电机转动速度，从而可以精确控制主动轮的转速，这样通过主动轮与焊丝的摩擦力带动焊丝向前运动，达到焊丝进给功能，并且主动轮有带齿的V形槽，这样保证了焊丝在进给过程中不会打滑，以保证焊丝进给速度可以得到精确控制，这样可以保证送丝的稳定性，提高焊接的质量。

当进给装置不需要工作时，可以通过调节调节手柄的角度位置使从动轮与主动轮脱开，调节手柄工作原理主要是采用凸轮的工作原理，通过调节调节手柄的角度来调节拉杆的位伸长度，从而调节压簧的不同压缩状态。当压簧处于常态时，从动轮不会产生侧向力。当压簧处于压缩状态时，从动轮会产生侧向力。

所以本装置只需调节调节手柄的位置就完成的工作状态与非工作状态的转换，同时可以调节压簧的压缩量来调节送丝轮的夹紧力，操作非常简便。

所述主控箱体由主控板、驱动控制板、平摆电机、滚珠丝杆、花键、安装板、连接器组成，主控板是焊接小车的主要控制中心，也是整个系统的“中央控制器”，驱动控制板主要是控制电机的转速，通过对电机转速的精密控制以达到对滚珠丝杆的转速控制，从而控制滚珠丝杆的螺母前后位置，花键与滚珠丝杆的螺母是固定一体的，当滚珠丝杆的螺母前后运动时，花键也会做同步运动，通过这样的控制方式来实现对焊枪位置的精密控制。

所述焊枪干伸调节机构由干伸电机、花键、滚珠丝杆、干伸滑块、安装板、连接器组成，焊枪干伸调节机构主要是通过对干伸电机转速的精密控制以达到对滚珠丝杆的转速控制，从而控制滚珠丝杆的螺母前后位置，滚珠丝杆的螺母与干伸滑块是固定一体的，当滚珠丝杆的螺母前后运动时，干伸滑块也会做同步运动，而花键主要是起定位作用，通过这样的控制方式来实现对焊枪上下位置的精密控制。

所述单焊枪包括喷嘴、分流器、绝缘圈、气嘴、锁紧螺母、导电嘴、其他安装件，单焊枪主要是利用焊接电源的高电流，高电压产生的热量聚集在焊枪终端，熔化焊丝，融化的焊丝渗透到需焊接的部位，冷却后，被焊接的物体牢固的连接成一体。

所述角摆机构由角摆电机、摆动减速器、焊枪安装支架、夹紧手柄、安装板、连接器组成，角摆机构主要是控制摆动电机的旋转角度，通过对摆动电机的旋转角度的精密控制以达到对摆动减速器的旋转输出角度的精密控制，从而控制焊枪安装支架旋转位置，夹紧手柄主要用于拆装焊枪，通过这样的控制方式来实现对焊枪旋转位置的精密控制。

所述测温传感器由红外温度传感器、测温安装板、线缆接头组成，测温传感器主要是采用红外温度传感器，热传感器是利用辐射热效应，使探测器件接收辐射能后引起温度升高，进而使传感器中一栏与温度的性能发生变化。测温传感器主要是来测量焊接前工件的温度，以确保焊接的高质量。

所述焊接电源是全数字化自动焊电源，主要用于金属粉芯焊丝的PST根焊和脉冲填盖，50kHz开关频率带来优良的动态特性，优于多数厂家的20-25k，PST根焊专利技术，超越国内外对手的金属粉芯丝焊接效果，全位置的根焊和填盖均易于操作，合格率高，且根焊没有内凹，免钻管，焊接过程稳定、电弧挺度好、电弧穿透力强，溶池易于控制，焊缝内外成型美观，先进的内部通信系统带来良好的系统伸缩性，可方便地与自动焊专机、机器人、焊接过程监控设备等协同工作，直观的全中文显示操作界面，方便的一元化调节，并可存储多组工艺参数供调用。

无线遥控器由按键板、控制板、扫码模块、显示屏、硅胶按键、遥控盒体、连接器、内置无线接收模块组成，手持遥控器是对整个系统进行操作控制，同时集成了扫码及人脸识别功能，通过扫码抢扫描焊口编号和焊工编号，同时也可以对焊工进行人脸识别，将识别的焊口编号和焊工编号，焊接参数等数据通过传输协议传输到中央处理模块，中央处理模块对数据进行处理与分析，存取日志。

所述行走轨道是侧齿式管道全位置自动焊轨道，所述全位置自动焊轨道可适应不同的管道安装为不同直径的圆形主轨道，圆形主轨道带开口的一端内壁面上依次固定有带宽相同的垫带和过渡带，垫带和过渡带的两个侧边上均固定有供自动焊机通过的齿，垫带的宽度小于主轨道的宽度，垫带和过渡带的非固定端中部开有导向槽，导向键活动地设置在导向槽内，导向键两侧面上设有限位销，主轨道带开口另一端外壁面上设置有弹簧拉紧机构，与主轨道带曲率相同的拉杆一端与弹簧拉紧机构连接，拉杆另一端端面上旋接有顶紧螺栓，顶紧螺栓顶压在定位键上，定位键固定在主轨道带开口的一端上、且位于拉杆的条形槽内。

采用电弧跟踪方法对焊枪进行上下和左右双位置的跟踪，包括以下步骤：

步骤1：焊枪垂直电弧跟踪开启；

步骤2：进入垂直电弧跟踪算法的流程，分别采集送丝机内的电流和电压，将采集的值传输回控制板，进行第一次程序算法分析，得到初步值；

步骤3：将初步值X1传输至电源控制板，进行第二次程序算法分析，得出高度偏差量X2；

步骤4：将高度偏差量X2传输至焊接小车的主控箱体，焊接小车的主控箱体接收到高度偏差量X2，让执行机构干伸电机执行偏差量X2调整。

所述控制方法包括焊枪全位置角度识别方法，焊接时根据实际焊接位置和角度调用相应参数，包括以下步骤：

步骤1:焊接小车内的角度传感器测量焊枪的角度，

步骤2:主控板将角度发往电源控制板,每当焊枪的角度变化，中央控制器会到数据库中读出当前机头角度的系列参数，

步骤3：弧长、送丝速度参数传输到焊接小车，摆频、摆幅、左右停留、送丝速度、行走速度参数传输给焊接小车的各个电机驱动，完成电源特性和各个电机动作的调整，这样就完成了一次角度的参数和动作控制。

上述本申请实施例中的技术方案，至少具有如下的技术效果或优点：

1.本发明基于电弧跟踪技术，具有单焊枪自动焊机智能化程序高，保证焊接质量高和可靠性的高的优点。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种多用途焊接的单焊枪智能焊接系统，其特征在于，包括：焊接小车(1)、焊接电源(2)，电源适配器(3)，无线遥控器(4)、接地夹(5)、保护气体供给系统(6)、行走轨道(7)、送丝箱(8)、控制器(9)，行走轨道(7)是圆形，焊接小车(1)可以调节行走轨道(7)的圆弧大小来适应不同管径的管道焊接，焊接小车(1)可以采用平板的柔性轨道来焊接弧形工件及平板的焊接，焊接小车(1)包括干伸电机(1401)、平摆电机(1303)、角摆电机(1601)，干伸电机(1401)、平摆电机(1303)、角摆电机(1601)有摆动模式、速度模式、位置模式三种工作模式，摆动模式用于控制电机轴以一定的摆幅与摆频循环摆动，速度模式用于控制电机轴以一定速度顺时针或逆时针转动，位置模式用于控制电机轴转动的角度数，电源控制板(303)对平摆电机(1303)、角摆电机(1601)的驱动进行配置和读写，分别设置平摆电机(1303)、角摆电机(1601)的摆动频率和摆动幅度，平摆电机(1303)、角摆电机(1601)用于坡口水平方向上的焊炬运动，若坡口宽度大于或等于2厘米，所述多用途焊接的单焊枪智能焊接系统采用平摆电机(1303)和角摆电机(1601)均工作的方式进行焊接，若坡口宽度小于2厘米，所述多用途焊接的单焊枪智能焊接系统采用平摆电机(1303)工作的方式进行焊接，干伸电机(1401)焊接时采用位置模式，用于驱动焊炬在垂直方向上的运动，电源控制板(303)用于对干伸电机(1401)的驱动进行配置和读写，调节焊炬在垂直方向上的位置，若平摆电机(1303)、角摆电机(1601)工作在摆动模式，电源控制板(303)配置摆电机(1303)和角摆电机(1601)的驱动，设置平摆电机(1303)以及角摆电机(1601)在摆动的最左端和最右端的停留时间。

2.根据权利要求1所述的多用途焊接的单焊枪智能焊接系统，其特征在于，所述电源适配器(3)采用开放式全数字控制系统平台，由流量计(301)、电磁阀(302)、电源控制板(303)、数据传输控制板(304)、气体比例检测传感器(305)、开关电源(306)、组合天线(307)、安装板、连接器组成。

3.根据权利要求2所述的多用途焊接的单焊枪智能焊接系统，其特征在于，所述焊接小车(1)由小车行走底盘(11)、送丝机构(12)、主控箱体(13)、焊枪干伸调节机构(14)、单焊枪(15)、角摆机构(16)、测温传感器(17)、焊丝盘(18)、控制线组成，送丝机构(12)由主动轮(1201)、从动轮(1202)、调节手柄(1203)、电机(1204)、从动轮支架(1205)、拉杆(1206)、连接轴(1207)、压簧(1208)、进丝口(1209)、出丝口(1210)组成，主控箱体(13)由主控板(1301)、驱动控制板(1302)、平摆电机(1303)、滚珠丝杆(1304)、花键(1305)、安装板、连接器组成，送丝机构(12)由主动轮(1201)、从动轮(1202)、调节手柄(1203)、电机(1204)、从动轮支架(1205)、拉杆(1206)、连接轴(1207)、压簧(1208)、进丝口(1209)、出丝口(1210)组成，主控箱体(11)由主控板(1101)、驱动控制板(1102)、电机(1103)、滚珠丝杆(1104)、花键(1105)、安装板及连接器组成，所述焊枪干伸调节机构(14)由干伸电机(1401)、花键(1402)、滚珠丝杆(1403)、干伸滑块(1404)、安装板、连接器组成，单焊枪(15)包括喷嘴(1501)、分流器(1502)、绝缘圈(1503)、气嘴(1504)、锁紧螺母(1505)、导电嘴(1506)。

4.根据权利要求3所述的多用途焊接的单焊枪智能焊接系统，其特征在于，所述角摆机构(16)由角摆电机(1601)、摆动减速器(1602)、焊枪安装支架(1603)、夹紧手柄(1604)、安装板、连接器组成。

5.根据权利要求4所述的多用途焊接的单焊枪智能焊接系统，其特征在于，所述测温传感器(17)由红外温度传感器(1701)、测温安装板(1702)、线缆接头(1703)组成。

6.根据权利要求5所述的多用途焊接的单焊枪智能焊接系统，其特征在于，所述焊接电源(2)是全数字化自动焊电源。

7.根据权利要求6所述的多用途焊接的单焊枪智能焊接系统，其特征在于，无线遥控器(4)由按键板(401)、控制板(402)、扫码模块(403)、显示屏(404)、硅胶按键(405)、遥控盒体(406)、连接器、内置无线接收模块组成。

8.根据权利要求7所述的多用途焊接的单焊枪智能焊接系统，其特征在于，所述行走轨道(7)是侧齿式管道全位置自动焊轨道，所述全位置自动焊轨道可适应不同的管道安装为不同直径的圆形主轨道，圆形主轨道带开口的一端内壁面上依次固定有带宽相同的垫带和过渡带，垫带和过渡带的两个侧边上均固定有供自动焊机通过的齿，垫带的宽度小于主轨道的宽度，垫带和过渡带的非固定端中部开有导向槽，导向键活动地设置在导向槽内，导向键两侧面上设有限位销，主轨道带开口另一端外壁面上设置有弹簧拉紧机构，与主轨道带曲率相同的拉杆一端与弹簧拉紧机构连接，拉杆另一端端面上旋接有顶紧螺栓，顶紧螺栓顶压在定位键上，定位键固定在主轨道带开口的一端上、且位于拉杆的条形槽内。

9.根据权利要求8所述的多用途焊接的单焊枪智能焊接系统的控制方法，其特征在于，焊接时，采用电弧跟踪方法对焊枪进行上下和左右双位置的跟踪，包括以下步骤：

步骤1：焊枪垂直电弧跟踪开启；

步骤2：进入垂直电弧跟踪算法的流程，分别采集送丝机内的电流和电压，将采集的值传输回控制板，进行第一次程序算法分析，得到初步值；

步骤3：将初步值X1传输至电源控制板(303)，进行第二次程序算法分析，得出高度偏差量X2；

步骤4：将高度偏差量X2传输至焊接小车的主控箱体(13)，焊接小车的主控箱体(13)接收到高度偏差量X2，让执行机构干伸电机执行偏差量X2调整。

10.根据权利要求9所述的多用途焊接的单焊枪智能焊接系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括焊枪全位置角度识别方法，焊接时根据实际焊接位置和角度调用相应参数，包括以下步骤：

步骤1:焊接小车内的角度传感器测量焊枪的角度；

步骤2:主控板(1101)将角度发往电源控制板(303),每当焊枪的角度变化，中央控制器会到数据库中读出当前机头角度的系列参数；

步骤3：弧长、送丝速度参数传输到焊接小车(1)，摆频、摆幅、左右停留、送丝速度、行走速度参数传输给焊接小车(1)的各个电机驱动，完成电源特性和各个电机动作的调整，这样就完成了一次角度的参数和动作控制。