CN113172374A - 一种用于钢管切割及焊接的走行智能控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于钢管切割及焊接的走行智能控制系统及方法，包括：焊接切割机构以及与焊接切割机构通信连接的控制终端机；焊接切割机构设有AGV移载小车和焊接设备，AGV移载小车上安装有机械手臂臂；通过控制系统将任务下发至AGV移载小车，AGV移载小车接收到任务后通过标签进行精定位，自主行走至工作位置，通过电磁铁将AGV移载小车固定于管道内，基于智能化视觉识别系统和激光定位系统，利用机械手臂自动进行切割、焊接作业。系统支持遥控器进行控制以及自动控制作业等多种方式。本发明涉及的系统界面简单，容易操作配置，可以对参数进行增删改查，增加了系统的使用便捷性，降低了操作难度，使操作人员很快就能上手操作。

Description

一种用于钢管切割及焊接的走行智能控制系统及方法

技术领域

本发明涉及钢管内焊接及切割技术领域，尤其涉及一种用于钢管切割及焊接的走行智能控制系统及方法。

背景技术

目前，大直径钢管在进行制作过程中需要根据加工尺寸对钢板进行切割，切割成预设尺寸之后，再进行卷制形成圆筒状。卷制完成后根据实际需要，在管内或者管外进行焊接，使大直径钢管形成一个闭合的圆筒状。

如果钢管的长度较长，需要进行钢管各段需要进行通过焊接的方式连接，一般是在各段的钢管内部进行相互组焊，最后形成一个基于实际需要的筒体。

在上述的制作过程中，需要多个工序进行加工，才能完成钢管的制作。加工过程涉及了焊接和切割过程。目前在进行焊接和切割过程多数采用人工加工方式，由于人工控制过程需要移动焊机或切割机，如果切割机或焊接体积较大时，给操作带来极大不便，只能借助机械设备来辅助拖动焊机或切割机。如果在钢管内部焊接将导致无法借助机械设备来辅助拖动焊机，给焊接作业带来极大的不便。而且人工对准，人工对位容易造成误差超范围，影响产品质量。

现有技术中也有采用自动化设备的，比如专利文件CN201921311690.7中，涉及了一种管材自动焊接机械臂，该文件涉及了支架，支撑臂，电动推杆，安装盘以及焊枪。其可以实现对钢管的打磨和焊接过程。从该文件可以看出来，再进行焊接过程中，仅能够对钢管外部焊接，如果是内坡口将整个机构无法放入到钢管内部，而且钢管长度超出了机械臂的移动范围将无法进行焊接作业。由于该管材自动焊接机械臂在支架上，无法在地面上走行对长输管道，洗涤塔管，钻井用的支撑管这样的长度较长的管道将无法进行有效的焊接。

目前有些可以走行的焊接设备，需要由操作人员手持遥控器进行控制，无法实现自动识别走行位置，影响了焊接或切割的效率。而且操作功能界面单一，无法对作业进行有效的配置。还需要操作人员具有一定的长的时间来熟悉系统功能才能进行作业，影响了系统的使用便捷性，增加了操作难度。

发明内容

本发明提供能够根据用户预设的工艺参数，自动进行切割或焊接的用于钢管切割及焊接的走行智能控制系统；系统可以对具有一定长度的钢管在内部或外部进行焊接或切割。而且支持遥控器进行控制以及自动控制作业等多种方式。本发明涉及的系统界面简单，容易操作配置，可以对参数进行增删改查，增加了系统的使用便捷性，降低了操作难度，使操作人员很快就能上手操作。

系统包括：焊接切割机构以及与焊接切割机构通信连接的控制终端机；

焊接切割机构设有AGV移载小车和焊接设备，AGV移载小车上安装有机械手臂臂；

焊接设备通过线缆及送丝机连接至机械手臂，机械手臂的端部安装焊枪和焊接图像采集模块；

AGV移载小车上设有用于获取AGV移载小车前方环境信息的行走图像采集模块、用于对AGV移载小车进行定位的定位雷达以及无线通信模块；

AGV移载小车的底部设有用于使AGV移载小车在钢管内部行走的行走装置和用于使AGV移载小车在作业时，吸附到钢管内壁的电磁吸附装置；

控制终端机设有行走参数配置模块、行走控制模块、焊接作业执行模块、焊接参数配置模块、机械手臂参数配置模块以及机械手臂控制模块；

行走参数配置模块用于获取用户设置的行走控制参数以及行走路径数据；

有行走控制模块用于根据行走参数配置模块配置的数据，控制AGV移载小车移动；

焊接参数配置模块用于获取用户设置的焊接参数；

机械手臂参数配置模块用于获取用户设置的机械手臂运行参数；

机械手臂控制模块用于根据机械手臂参数配置模块配置的数据，控制机械手臂运行。

优选地，行走参数配置模块还用于配置AGV移载小车行驶路径中静态障碍物的位置及坐标参数，并配置绕行或者躲避路径数据；

还用于以坐标的形式配置AGV移载小车行驶路径数据；

还用于配置AGV移载小车在预设路径行驶过程中，动态障碍物的位置及移动范围的坐标参数，并配置绕行或者躲避路径数据。

优选地，行走参数配置模块还用于配置AGV移载小车行驶过程中行走速度值以及停车作业位置；行走速度值包括：行走最大速度值和匀速行驶值。

优选地，行走参数配置模块还用于配置AGV移载小车的轮距、车体长度、宽度以及高度值；

配置AGV移载小车的定位雷达与AGV移载小车中心之间对应横坐标差值、纵坐标差值以及偏角间差值。

优选地，控制终端机与多个焊接切割机构通信连接；控制终端机配置每个焊接切割机构的ip地址；

控制终端机通过yaml文件和pgm文件配置作业场景地图；

控制终端机配置有参数操作模块；

参数操作模块配置hitconfig.xml文件；配置yaml文件和pgm文件对应的作业场景地图；基于TF坐标参数，通过修改x，y，param3对应值以完成TF坐标参数值修改；

参数操作模块配置导航参数的增删改查。

优选地，参数操作模块配置有主菜单操作区，快捷菜单操作区，状态显示区，通用显示区，人机对话显示区；

人机对话显示区用于系统出现进行错误和操作提示故障时进行报警显示；

焊接切割机构运行时实时显示焊接切割机构各轴关节和末端点的运行速度、运行状态信息；AGV移载小车和焊接设备运行状态信息。

优选地，参数操作模块还配置有读取系统程序的操作键；

从已存储的程序中选取打开系统程序的操作键；

新建、删除、复制、重命名、导入导出、转换TXT以及U盘存取操作键；

回放或远程控制模式操作键；

对存储的程序进行XYZ坐标进行偏移处理操作键；

基于布尔型B、整数型I以及实数型R变量供程序编辑时对参数进行增删改查使用；

把系统的参数增量值赋予当前所存位置点的操作键；

焊接过程参数操作键，包括：焊接参数、摆弧、电弧跟踪设置；

图像采集控制操作键；

时间、通用轴状态以及计时器操作键；

基于系统当前状态、坐标系管理、作业位置管理、异常处理、后台任务状态、零位标定功能的设置；

用户权限、系统版本以及备份功能的配置

IO配置、通信参数、轴关节参数、笛卡尔参数、CP参数、控制参数设置、DH参数、DH限制参数设置。

优选地，电磁吸附装置设有电磁铁和电磁铁推杆；

AGV移载小车的底部设有底部开口，电磁铁通过电磁铁推杆驱动伸出底部开口外部与钢管内壁贴合连接；

机械手臂包括：底座、大臂、小臂、手腕、本体管线包以及驱动底座、大臂、小臂以及手腕之间移动的伺服电机；

机械手臂具有关节空间，笛卡尔空间PTP控制方式，笛卡尔空间直线控制方式、圆弧CP控制方式；

焊接切割机构还设有等离子切割机；

等离子切割机的切割头安装在机械手臂的端部，切割头通过机械手臂的本体管线包连接至等离子切割机；

焊接切割机构与控制终端机之间支持CAN、ProfiBus-DP协议通过扩展模块实现基于CANopen、ProfiBus-DP、ModBus RTU/TCP协议的总线通讯功能。

本发明还提供一种用于钢管切割及焊接的走行智能控制方法，方法包括：

启动系统程序，开启焊接切割机构；

用户通过权限认证登入系统；

选择主菜单操作区读取yaml文件和pgm文件对应的作业场景地图选项；打开对应文件夹下指定地图yaml文件；

调取焊接切割机构对应的IP地址，配置通信网络；完成参数配置后选择Confirm选项：

配置至少一项待操作任务，配置到任务列表中；

对任务列表中任务栏选项分别进行添加任务、删除任务、显示任务、刷新、复制、加载数据集任务列表、保存任务到数据即以及清空任务操作；

如添加任务，配置任务参数；参数配置包括：任务名称，任务优先级和当前任务指向的前一个任务，当前任务目标点对应的横坐标，纵坐标与角度值，显示对应循环任务对应任务属性；

如为单个任务；

在地图界面直接单击或在任务参数配置中编辑，获取单个任务对应目标点信息；添加当前任务至任务列表中；选中任务列表中某一条任务，在任务配置中完成参数修改，修改完成后，执行相应的任务；

如为多个任：

依次添加单个任务至任务列表中，并完成循环任务配置；

依次修改任务列表中每一条任务所指向的前一条任务对应名称，即实现任务Task-1、任务Task-2、任务Task-3的顺序，完成任务列表更新。

优选地，对静态障碍物、动态障碍物、位置及移动范围的坐标参数以及焊接位置进行定位操作：

其中，先打开导航程序，并完成焊接切割机构参数配置；

添加到位置列表栏中，再配置焊接切割机构当前位置周围坐标点云，生成的坐标点云参数；

完成机器人定位操作后，编辑生成操作任务；显示当前的导航路线；

方法还包括：选取遥控操作：

显示对应遥控按钮，以控制焊接切割机构前后移动、左右旋转、停止、焊接、以某一固定速度保持运动。

从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：

本发明整个系统中基于焊接切割机构和控制终端机，可以将机械手臂固定于AGV移载小车上，通过控制系统将任务下发至AGV移载小车，AGV移载小车接收到任务后通过标签进行精定位，自主行走至工作位置，通过电磁铁将AGV移载小车固定于管道内，基于智能化视觉识别系统和激光定位系统，利用机械手臂自动进行切割、焊接作业。

本发明AGV移载小车通过行走图像采集模块采集到该静态障碍物的图像后，调取行驶路径中静态障碍物的数据进行比对，如果采集的静态障碍物图像特征与配置的静态障碍物的特征相匹配，则确定该静态障碍物为预设的静态障碍物，则调取绕开行走路径数据，使AGV移载小车绕行静态障碍物，保证操作继续执行，实现了自动避让障碍物，可以进行自动焊接或者切割作业。

本发明中的焊接切割机构可以放入钢管中作业，并在钢管中移动至焊接或切割位置进行作业。本发明中涉及的图像采集以及图像处理，可以基于视觉交互焊接方式QW(QmesWeld)：以拍照、取焊缝轨迹、经扫描后进行焊接，内置焊接工艺包，智能计算焊缝，大大提升了机器人非标准件的焊接效率。

本发明涉及的控制终端机提供了基于yaml文件和pgm文件配置作业场景地图便于对作业场景地图进行增删改查操作，还配置了主菜单操作区，快捷菜单操作区，状态显示区，通用显示区，人机对话显示区便于用户对界面的使用和操作，提高上手熟练度，能够尽快适应本系统的操作方式。控制终端机基于参数操作模块提供了多种功能实现方式满足加工制作需要。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为用于钢管切割及焊接的走行智能控制系统示意图；

图2为焊接切割机构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明还提供一种用于钢管切割及焊接的走行智能控制系统，如图1和图2所示，包括：焊接切割机构2以及与焊接切割机构2通信连接的控制终端机1；

焊接切割机构2设有AGV移载小车3和焊接设备，AGV移载小车3上安装有机械手臂4；

焊接设备通过线缆及送丝机连接至机械手臂，机械手臂的端部安装焊枪和焊接图像采集模块；

AGV移载小车3上设有用于获取AGV移载小车3前方环境信息的行走图像采集模块、用于对AGV移载小车3进行定位的定位雷达以及无线通信模块；

AGV移载小车3的底部设有用于使AGV移载小车3在钢管内部行走的行走装置和用于使AGV移载小车3在作业时，吸附到钢管内壁的电磁吸附装置；

控制终端机1设有行走参数配置模块、行走控制模块、焊接作业执行模块、焊接参数配置模块、机械手臂4参数配置模块以及机械手臂4控制模块；

行走参数配置模块用于获取用户设置的行走控制参数以及行走路径数据；有行走控制模块用于根据行走参数配置模块配置的数据，控制AGV移载小车3移动；焊接参数配置模块用于获取用户设置的焊接参数；机械手臂4参数配置模块用于获取用户设置的机械手臂4运行参数；机械手臂4控制模块用于根据机械手臂4参数配置模块配置的数据，控制机械手臂4运行。

本发明提供的用于钢管切割及焊接的走行智能控制系统中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

本发明提供的用于钢管切割及焊接的走行智能控制系统的附图中所示的方框图仅仅是功能实体，不一定必须与物理上独立的实体相对应。即，可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。

系统架构可以包括焊接切割机构2和控制终端机1；通过网络连接，网络是用以在焊接切割机构2和控制终端机1之间提供通信链路的介质。网络可以包括各种连接类型，例如有线、无线通信链路或者光纤电缆等等。

用户可以使用控制终端机1通过网络控制焊接切割机构2运行。控制终端机1可以是具有显示屏的各种电子设备，包括但不限于智能手机、平板电脑、便携式计算机和台式计算机、工控机等等。

作为本发明提供的一种实施例，电磁吸附装置设有电磁铁和电磁铁推杆；

AGV移载小车3的底部设有底部开口，电磁铁通过电磁铁推杆驱动伸出底部开口外部与钢管内壁贴合连接；

机械手臂包括：底座、大臂、小臂、手腕、本体管线包以及驱动底座、大臂、小臂以及手腕之间移动的伺服电机；

机械手臂具有关节空间，笛卡尔空间PTP控制方式，笛卡尔空间直线控制方式、圆弧CP控制方式；

焊接切割机构2还设有等离子切割机；

等离子切割机的切割头安装在机械手臂的端部，切割头通过机械手臂的本体管线包连接至等离子切割机；

焊接切割机构2与控制终端机1之间支持CAN、ProfiBus-DP协议通过扩展模块实现基于CANopen、ProfiBus-DP、ModBus RTU/TCP协议的总线通讯功能。

本发明提供的用于钢管切割及焊接的走行智能控制系统中，例如可以采用机器学习方法、深度学习方法等生成送药路线，不同方法适用的范围不同。

进一步的讲，行走参数配置模块还用于配置AGV移载小车3行驶路径中静态障碍物的位置及坐标参数，并配置绕行或者躲避路径数据。

AGV移载小车3通过行走图像采集模块采集到该静态障碍物的图像后，调取行驶路径中静态障碍物的数据进行比对，如果采集的静态障碍物图像特征与配置的静态障碍物的特征相匹配，则确定该静态障碍物为预设的静态障碍物，则调取绕开行走路径数据，使AGV移载小车3绕行静态障碍物，保证操作继续执行。

还用于以坐标的形式配置AGV移载小车3行驶路径数据；

还用于配置AGV移载小车3在预设路径行驶过程中，动态障碍物的位置及移动范围的坐标参数，并配置绕行或者躲避路径数据。

焊接切割机构2在进行焊接或切割作业的行走路径中，可能会存在动态障碍物，动态障碍物相比较静态障碍物来讲，动态障碍物是能够进行移动的障碍物。用户根据动态障碍物的移动范围或者活动区域来进行设置动态障碍物的位置及移动范围的坐标参。这样，AGV移载小车3通过行走图像采集模块采集到该动态障碍物的图像后，进行比对如果比对成功则根据配置的绕行或者躲避路径数据，使AGV移载小车3绕行动态障碍物，保证操作继续执行。

本发明中涉及的图像采集以及图像处理，可以基于视觉交互焊接方式QW(QmesWeld)：以拍照、取焊缝轨迹、经扫描后进行焊接，内置焊接工艺包，智能计算焊缝，大大提升了机器人非标准件的焊接效率。

本发明中可以基于3D拍照技术，粗略定位焊缝位置，通过数据模型驱动模块，激光扫描快速精准定位，获取焊缝位置。

视觉人机交互系统适用于无数据模型构件，应用3D成像，通过前期标定，人工指定照片中的焊接位置，可用于任意构件、随意摆放，快速定位焊缝。

这样，数据模型驱动系统适用于有三维模型构件应用数据导入，在模型内指定焊缝位置，通过激光扫描，快速精准定位焊缝位置，利用与智能焊接机器人相匹配的数据格式和接口参数，自动根据扫描和焊接路径规划的结果计算出焊接程序；该焊接程序中包括焊接指令、姿态控制、相机激光交互通信等内容。可一次定位一个或多个构件所有焊缝位置，大大减少人工干预时间。

进一步得讲，AGV移载小车3具备预留机械臂安装孔位和机械臂的供电端子，车体上装有整流器，为AGV移载小车3和机械臂进行供电。AGV移载小车3在作业前进行精确定位，定位完成后，进行作业。考虑到管道内运行的特殊性，装置本身对于在管道内行走所需精度较高，这样才可避免车体倾倒或侧翻的情况出现，AGV移载小车3管道外采用标签定位，管道内选择IMU加里程计的复合导航方式，保证完成施工作业。AGV移载小车3负载≤100KG，作业距离在5m以内，管道内行走精度±5cm，作业距离在5-10m之间，AGV行走精度控制在±10cm。

AGV移载小车3采用工控机控制模式，与驱动轮的控制器建立CAN通讯，以此控制驱动轮的行走；并通过IO引脚取车辆周身各个传感器的状态，以此判断车辆当前位置。配套有无线手动控制的操作手柄，用于手动控制。

在本发明中，行走参数配置模块还用于配置AGV移载小车3行驶过程中行走速度值以及停车作业位置；行走速度值包括：行走最大速度值和匀速行驶值。

停车作业位置可以根据实际使用需要，在焊接或切割位置停止行走，进行焊接或切割作业。作业完成后再执行走行。走行过程配置了行走最大速度值和匀速行驶值。如果是需要在行进中进行焊接或切割作业，这里用户可以设置作业过程中的运行速度值。

行走参数配置模块还用于配置AGV移载小车3的轮距、车体长度、宽度以及高度值；

配置AGV移载小车3的定位雷达与AGV移载小车3中心之间对应横坐标差值、纵坐标差值以及偏角间差值。

AGV移载小车3的车体长度、宽度、高度值以及横坐标的差值通过标定程序进行获取，每更换定位雷达或拆卸雷达后，均应进行标定，并更新坐标参数值。也就是更新横坐标差值、纵坐标差值以及偏角间差值。

在本发明中，控制终端机1与多个焊接切割机构2通信连接；控制终端机1配置每个焊接切割机构2的ip地址；

控制终端机1通过yaml文件和pgm文件配置作业场景地图；

控制终端机1配置有参数操作模块；

参数操作模块配置hitconfig.xml文件；配置yaml文件和pgm文件对应的作业场景地图；基于TF坐标参数，通过修改x，y，param3对应值以完成TF坐标参数值修改。

作业场景地图地址包括：AGV移载小车3轮长、车辆轮距、半轮距、减速率以及轮距、车体长度、宽度、高度值、横坐标差值、纵坐标差值以及偏角间差值。

参数操作模块配置导航参数的增删改查。

navigation_maps文件中包含程序所用地图文件，startup.txt文件保存导航部分配置参数。

进一步需要说明的是，参数操作模块配置有主菜单操作区，快捷菜单操作区，状态显示区，通用显示区，人机对话显示区；人机对话显示区用于系统出现进行错误和操作提示故障时进行报警显示；焊接切割机构2运行时实时显示焊接切割机构2各轴关节和末端点的运行速度、运行状态信息；AGV移载小车3和焊接设备运行状态信息。报警信息显示中文系统，如果点击报错信息，则会显示中文提示。

参数操作模块还配置有读取系统程序的操作键；

从已存储的程序中选取打开系统程序的操作键；

新建、删除、复制、重命名、导入导出、转换TXT以及U盘存取操作键；

回放或远程控制模式操作键；

对存储的程序进行XYZ坐标进行偏移处理操作键；

基于布尔型B、整数型I以及实数型R变量供程序编辑时对参数进行增删改查使用；

把系统的参数增量值赋予当前所存位置点的操作键；

焊接过程参数操作键，包括：焊接参数、摆弧、电弧跟踪设置；

图像采集控制操作键；

时间、通用轴状态以及计时器操作键；

基于系统当前状态、坐标系管理、作业位置管理、异常处理、后台任务状态、零位标定功能的设置；

用户权限、系统版本以及备份功能的配置

IO配置、通信参数、轴关节参数、笛卡尔参数、CP参数、控制参数设置、DH参数、DH限制参数设置。

这样，本发明整个系统中基于焊接切割机构2和控制终端机1，可以将机械手臂4固定于AGV移载小车3上，通过控制系统将任务下发至AGV移载小车3，AGV移载小车3接收到任务后通过标签进行精定位，自主行走至工作位置，通过电磁铁将AGV移载小车3固定于管道内，基于智能化视觉识别系统和激光定位系统，利用机械手臂4自动进行切割、焊接作业。

基于上述系统本发明还提供一种用于钢管切割及焊接的走行智能控制方法，包括：

启动系统程序，开启焊接切割机构2；

用户通过权限认证登入系统；

选择主菜单操作区读取yaml文件和pgm文件对应的作业场景地图选项；打开对应文件夹下指定地图yaml文件；

调取焊接切割机构2对应的IP地址，配置通信网络。完成参数配置后选择Confirm选项：

配置至少一项待操作任务，配置到任务列表中；

对任务列表中任务栏选项分别进行添加任务、删除任务、显示任务、刷新、复制、加载数据集任务列表、保存任务到数据即以及清空任务操作；

如添加任务，配置任务参数；参数配置包括：任务名称，任务优先级和当前任务指向的前一个任务，当前任务目标点对应的横坐标，纵坐标与角度值，显示对应循环任务对应任务属性；

如为单个任务；

在地图界面直接单击或在任务参数配置中编辑，获取单个任务对应目标点信息；添加当前任务至任务列表中；选中任务列表中某一条任务，在任务配置中完成参数修改，修改完成后，执行相应的任务；

如为多个任：

依次添加单个任务至任务列表中，并完成循环任务配置；

依次修改任务列表中每一条任务所指向的前一条任务对应名称，即实现任务Task-1、任务Task-2、任务Task-3的顺序，完成任务列表更新。

本方法还涉及导航方法：对静态障碍物、动态障碍物、位置及移动范围的坐标参数以及焊接位置进行定位操作：

其中，先打开导航程序，并完成焊接切割机构2参数配置；

添加到位置列表栏中，再配置焊接切割机构2当前位置周围坐标点云，生成的坐标点云参数；

完成机器人定位操作后，编辑生成操作任务；显示当前的导航路线；

方法还包括：选取遥控操作：

显示对应遥控按钮，以控制焊接切割机构2前后移动、左右旋转、停止、焊接、以某一固定速度保持运动。

本发明提供的用于钢管切割及焊接的走行智能控制方法是结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

本发明涉及的系统及方法可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本公开操作的程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、C++等，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。在涉及远程计算设备的情形中，远程计算设备可以通过任意种类的网络，包括局域网(LAN)或广域网(WAN)，连接到用户计算设备，或者，可以连接到外部计算设备(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种用于钢管切割及焊接的走行智能控制系统，其特征在于，包括：焊接切割机构以及与焊接切割机构通信连接的控制终端机；

焊接切割机构设有AGV移载小车和焊接设备，AGV移载小车上安装有机械手臂臂；

焊接设备通过线缆及送丝机连接至机械手臂，机械手臂的端部安装焊枪和焊接图像采集模块；

AGV移载小车上设有用于获取AGV移载小车前方环境信息的行走图像采集模块、用于对AGV移载小车进行定位的定位雷达以及无线通信模块；

AGV移载小车的底部设有用于使AGV移载小车在钢管内部行走的行走装置和用于使AGV移载小车在作业时，吸附到钢管内壁的电磁吸附装置；

控制终端机设有行走参数配置模块、行走控制模块、焊接作业执行模块、焊接参数配置模块、机械手臂参数配置模块以及机械手臂控制模块；

行走参数配置模块用于获取用户设置的行走控制参数以及行走路径数据；

有行走控制模块用于根据行走参数配置模块配置的数据，控制AGV移载小车移动；

焊接参数配置模块用于获取用户设置的焊接参数；

机械手臂参数配置模块用于获取用户设置的机械手臂运行参数；

机械手臂控制模块用于根据机械手臂参数配置模块配置的数据，控制机械手臂运行。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，

行走参数配置模块还用于配置AGV移载小车行驶路径中静态障碍物的位置及坐标参数，并配置绕行或者躲避路径数据；

还用于以坐标的形式配置AGV移载小车行驶路径数据；

还用于配置AGV移载小车在预设路径行驶过程中，动态障碍物的位置及移动范围的坐标参数，并配置绕行或者躲避路径数据。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，

行走参数配置模块还用于配置AGV移载小车行驶过程中行走速度值以及停车作业位置；行走速度值包括：行走最大速度值和匀速行驶值。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，

行走参数配置模块还用于配置AGV移载小车的轮距、车体长度、宽度以及高度值；

配置AGV移载小车的定位雷达与AGV移载小车中心之间对应横坐标差值、纵坐标差值以及偏角间差值。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，

控制终端机与多个焊接切割机构通信连接；控制终端机配置每个焊接切割机构的ip地址；

控制终端机通过yaml文件和pgm文件配置作业场景地图；

控制终端机配置有参数操作模块；

参数操作模块配置hitconfig.xml文件；配置yaml文件和pgm文件对应的作业场景地图；基于TF坐标参数，通过修改x，y，param3对应值以完成TF坐标参数值修改；

参数操作模块配置导航参数的增删改查。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，

参数操作模块配置有主菜单操作区，快捷菜单操作区，状态显示区，通用显示区，人机对话显示区；

人机对话显示区用于系统出现进行错误和操作提示故障时进行报警显示；

焊接切割机构运行时实时显示焊接切割机构各轴关节和末端点的运行速度、运行状态信息；AGV移载小车和焊接设备运行状态信息。

7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，

参数操作模块还配置有读取系统程序的操作键；

从已存储的程序中选取打开系统程序的操作键；

新建、删除、复制、重命名、导入导出、转换TXT以及U盘存取操作键；

回放或远程控制模式操作键；

对存储的程序进行XYZ坐标进行偏移处理操作键；

基于布尔型B、整数型I以及实数型R变量供程序编辑时对参数进行增删改查使用；

把系统的参数增量值赋予当前所存位置点的操作键；

焊接过程参数操作键，包括：焊接参数、摆弧、电弧跟踪设置；

图像采集控制操作键；

时间、通用轴状态以及计时器操作键；

基于系统当前状态、坐标系管理、作业位置管理、异常处理、后台任务状态、零位标定功能的设置；

用户权限、系统版本以及备份功能的配置

IO配置、通信参数、轴关节参数、笛卡尔参数、CP参数、控制参数设置、DH参数、DH限制参数设置。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，

电磁吸附装置设有电磁铁和电磁铁推杆；

AGV移载小车的底部设有底部开口，电磁铁通过电磁铁推杆驱动伸出底部开口外部与钢管内壁贴合连接；

机械手臂包括：底座、大臂、小臂、手腕、本体管线包以及驱动底座、大臂、小臂以及手腕之间移动的伺服电机；

机械手臂具有关节空间，笛卡尔空间PTP控制方式，笛卡尔空间直线控制方式、圆弧CP控制方式；

焊接切割机构还设有等离子切割机；

等离子切割机的切割头安装在机械手臂的端部，切割头通过机械手臂的本体管线包连接至等离子切割机；

焊接切割机构与控制终端机之间支持CAN、ProfiBus-DP协议通过扩展模块实现基于CANopen、ProfiBus-DP、ModBus RTU/TCP协议的总线通讯功能。

9.一种用于钢管切割及焊接的走行智能控制方法，其特征在于，方法包括：

启动系统程序，开启焊接切割机构；

用户通过权限认证登入系统；

选择主菜单操作区读取yaml文件和pgm文件对应的作业场景地图选项；打开对应文件夹下指定地图yaml文件；

调取焊接切割机构对应的IP地址，配置通信网络；完成参数配置后选择Confirm选项：

配置至少一项待操作任务，配置到任务列表中；

对任务列表中任务栏选项分别进行添加任务、删除任务、显示任务、刷新、复制、加载数据集任务列表、保存任务到数据即以及清空任务操作；

如添加任务，配置任务参数；参数配置包括：任务名称，任务优先级和当前任务指向的前一个任务，当前任务目标点对应的横坐标，纵坐标与角度值，显示对应循环任务对应任务属性；

如为单个任务；

在地图界面直接单击或在任务参数配置中编辑，获取单个任务对应目标点信息；添加当前任务至任务列表中；选中任务列表中某一条任务，在任务配置中完成参数修改，修改完成后，执行相应的任务；

如为多个任：

依次添加单个任务至任务列表中，并完成循环任务配置；

依次修改任务列表中每一条任务所指向的前一条任务对应名称，即实现任务Task-1、任务Task-2、任务Task-3的顺序，完成任务列表更新。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，方法还涉及导航方法：

对静态障碍物、动态障碍物、位置及移动范围的坐标参数以及焊接位置进行定位操作：

其中，先打开导航程序，并完成焊接切割机构参数配置；

添加到位置列表栏中，再配置焊接切割机构当前位置周围坐标点云，生成的坐标点云参数；

完成机器人定位操作后，编辑生成操作任务；显示当前的导航路线；

方法还包括：选取遥控操作：

显示对应遥控按钮，以控制焊接切割机构前后移动、左右旋转、停止、焊接、以某一固定速度保持运动。

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