CN113843486A - 一种焊接工作站的保障系统及其保障方法 - Google Patents

一种焊接工作站的保障系统及其保障方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种焊接工作站的保障系统及其保障方法，包括控制器、工控机、显示器、焊接机器人、重量检测单元和流量检测单元；控制器分别与显示器、工控机、焊接机器人、重量检测单元和流量检测单元相连接；所述控制器用于数据处理与逻辑控制，控制器根据工控机与重量检测单元输出的数据决定是否开始焊接工作，根据流量检测单元输出的数据决定是否暂停焊接工作站的工作，同时将上述数据与报警信息上传至显示器。本发明的技术方案能够在焊接前根据下一次自动焊接过程的焊丝使用量判断焊丝余量是否充足，并且可以保障只有在气体充足的情况下才会进行焊接工作，极大地降低工件焊接失败的几率，提高焊接效率，降低重复工作量。

Description

一种焊接工作站的保障系统及其保障方法
技术领域
本发明属于焊接控制技术领域，特别涉及一种焊接工作站的保障系统及其保障方法。
背景技术
在焊接特别是电弧焊工作过程中，焊丝及气体的充足供应是保障焊接成功的重要条件。以往每天生产中，由于不方便查看焊丝及气体的具体剩余量，故有可能在焊接过程中产生焊丝及气体不足的问题，从而大大影响焊接效果以及焊接工作站生产效率。因此，在现实生产中，焊接工作站需要一个可以预测一个工作流程中的焊丝用量以及判断焊丝盘内焊丝余量是否充足的系统，以保证焊丝盘内的焊丝余量足够一个生产流程使用时，焊接工作站才能工作，并且在焊接工作过程中该系统要时刻保障气体充足。
CN204044945U公开了一种焊丝用完的检测及报警装置，在焊接过程中，只要焊丝盘中的焊丝用完，在送丝轮前端就能够检测出来，通过蜂鸣器提醒操作者停止焊接并自动关断焊接电源的电源输出。但该焊丝用完的检测及报警装置存在如下缺点：1、该方案只能检测焊接过程中的焊丝使用情况，无法对保护气体等其他焊接过程中所需要使用的耗材余量进行实时检测并报警；2、该方案只能在焊接过程中发生焊丝不足时进行报警并停止焊接，无法在焊接任务开始前预测任务进行时是否会发生焊丝不足的情况；3、该方案在焊丝用完时直接关闭焊接电源，对含有工业机器人的焊接工作站适用性不高，容易引起工业机器人报错。
CN104714562A公开了一种气体监测控制装置，能够提高焊接过程中对气体流量的监测效率，提高检测的准确性，并可以对监测的气流量情况进行反馈处理，控制实现对焊接操作的指示或警示，避免因气流量参数不足而进行焊接导致的焊接缺陷。但该气体监测控制装置存在如下缺点：1、该方案只能监测气体流量是否达到预设值，无法远程实时查看气体实际流量；2、该方案没有设置出气孔，不利于应用到实际生产中；3、该方案调整预期要求的气体流量区间时必须到现场设备处手动调节调节杆，增加生产准备时间，生产效率不高。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种焊接工作站保障系统及其保障方法，可以保障工作站在焊接过程中不会发生焊丝及气体不足的问题。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种焊接工作站的保障系统，包括控制器、工控机、显示器、焊接机器人、重量检测单元和流量检测单元；
所述控制器分别与显示器、工控机、焊接机器人、重量检测单元和流量检测单元相连接；
所述控制器用于数据处理与逻辑控制，控制器根据工控机与重量检测单元输出的数据决定是否开始焊接工作，根据流量检测单元输出的数据决定是否暂停焊接工作站的工作，同时将上述数据与报警信息上传至显示器；
所述显示器用于实时显示重量检测单元和流量检测单元的信息以及报警信息；
所述重量检测单元用于称重焊丝盘上的焊丝重量，其数据作为判断焊丝量是否充足的依据，所述流量检测单元用于实时监测气体流量数据；
所述工控机用于控制焊接机器人进行自动焊接操作。
一种焊接工作站的保障方法，包括以下步骤：
步骤1、设置焊丝重量下限与气体流量下限；
步骤2、导入工件模型数据；
步骤3、工控机导入焊接机器人，并控制焊接机器人工作；
步骤4、识别所有焊缝之后记录所有焊缝起点与终点坐标；
步骤5、根据设备参数与机器人程序确认焊丝需使用量；
步骤6、重量检测单元判断焊丝余量是否大于需使用量，如果是，则开始焊接工作，否则更换焊丝盘，并返回步骤1；
步骤7、流量检测单元判断气体流量是否小于需使用量，若是则更换气瓶，否则继续焊接工作；
步骤8、判断焊接工作是否结束，如果是，则结束系统工作，否则返回步骤7。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
(1)本发明提供的技术方案，能够在焊接前根据下一次自动焊接过程的焊丝使用量判断焊丝余量是否充足，并且可以保障只有在气体充足的情况下才会进行焊接工作，系统出现异常时会在显示器上显示具体报警信息。
(2)本发明的焊丝余量与气体流量的上限与下限不是一成不变的，可以根据实际需求进行设置。
(3)本发明的技术方案能够极大地降低工件焊接失败的几率，提高焊接效率，降低重复工作量。
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的描述。
附图说明
图1为本发明的焊接工作站的保障系统原理示意图。
图2为本发明的焊接工作站的保障系统结构示意图。
图3为本发明的焊接工作站的保障方法流程示意图。
具体实施方式
一种焊接工作站的保障系统，包括控制器、工控机、显示器、焊接机器人、重量检测单元和流量检测单元；
所述控制器分别与显示器、工控机、焊接机器人、重量检测单元和流量检测单元相连接；
所述控制器用于数据处理与逻辑控制，控制器根据工控机与重量检测单元输出的数据决定是否开始焊接工作，根据流量检测单元输出的数据决定是否暂停焊接工作站的工作，同时将上述数据与报警信息上传至显示器；所述重量检测单元安装在焊丝盘下部。
所述显示器用于实时显示重量检测单元和流量检测单元的信息以及报警信息；
所述重量检测单元用于称重焊丝盘上的焊丝重量，其数据作为判断焊丝量是否充足的依据，所述流量检测单元用于实时监测气体流量数据；
所述工控机用于控制焊接机器人进行自动焊接操作。
所述焊接机器人包括焊接电源、送丝机、焊枪与机器人。
进一步的，所述工控机在导入工件模型数据后，控制焊接机器人进行自动焊接操作，并根据具体工件确认焊缝长度及焊丝使用量：
Figure RE-GDA0003364963890000031
Figure RE-GDA0003364963890000032
M＝Lρ
其中，L1为焊缝长度，L2为焊接长度为L1的焊缝需使用的焊丝长度，M为焊接长度为L1的焊缝需使用的焊丝重量，ρ为使用的焊丝密度，(X1,Y1,Z1)为焊缝起点坐标，(X2,Y2,Z2)为焊缝终点坐标，V1为焊接速度，V2为送丝速度。
所述工控机获取所有焊缝数据后，得到所有的焊丝重量M总和即为下一次焊接工作的焊丝需使用量，将该使用量与控制器获取到的重量检测单元所输出的数据对比后，判断焊丝余量是否大于该使用量，即是否满足焊接条件，并发出开始工作或者更换焊丝盘的指令。
进一步的，所述控制器、显示器、焊接机器人和工控机通过高速总线进行数据交换，四者位于同一个总线网络。
进一步的，所述显示器还用于设置焊丝重量下限和气体流量下限，并将设置数据发送给控制器。
进一步的，所述重量检测单元包括称重传感器和称重显示终端，所述称重传感器设置在焊接盘的下端，并将检测数据输出至称重显示终端显示。
一种焊接工作站的保障方法，包括以下步骤：
步骤1、设置焊丝重量下限与气体流量下限；
步骤2、导入工件模型数据；
步骤3、工控机导入焊接机器人，并控制焊接机器人工作；
步骤4、识别所有焊缝之后记录所有焊缝起点与终点坐标；
步骤5、根据设备参数与机器人程序确认焊丝需使用量，具体为：
Figure RE-GDA0003364963890000041
Figure RE-GDA0003364963890000042
M＝Lρ
其中，L1为焊缝长度，L2为焊接长度为L1的焊缝需使用的焊丝长度，M为焊接长度为L1的焊缝需使用的焊丝重量，ρ为使用的焊丝密度，(X1,Y1,Z1)为焊缝起点坐标， (X2,Y2,Z2)为焊缝终点坐标，V1为焊接速度，V2为送丝速度。
步骤6、重量检测单元判断焊丝余量是否大于需使用量，如果是，则开始焊接工作，否则更换焊丝盘，并返回步骤1；
步骤7、流量检测单元判断气体流量是否小于需使用量，若是则更换气瓶，否则继续焊接工作；
步骤8、判断焊接工作是否结束，如果是，则结束系统工作，否则返回步骤7。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。
实施例
结合图1和图2，一种焊接工作站的保障系统，包括控制器、工控机、显示器、焊接机器人、重量检测单元和流量检测单元；
所述控制器分别与显示器、工控机、焊接机器人、重量检测单元和流量检测单元相连接；
所述控制器用于数据处理与逻辑控制，控制器根据工控机与重量检测单元输出的数据决定是否开始焊接工作，根据流量检测单元输出的数据决定是否暂停焊接工作站的工作，同时将上述数据与报警信息上传至显示器；所述重量检测单元安装在焊丝盘下部。
所述显示器用于实时显示重量检测单元和流量检测单元的信息以及报警信息；
所述重量检测单元用于称重焊丝盘上的焊丝重量，其数据作为判断焊丝量是否充足的依据，所述流量检测单元用于实时监测气体流量数据；
所述工控机用于控制焊接机器人进行自动焊接操作。
所述焊接机器人包括焊接电源、送丝机、焊枪与机器人。
所述控制器采用CPU1511-1PN，所述称重传感器采用SLP532-30kg，称重显示终端采用33H1-00000-A00-301，流量检测单元采用流量传感器TXLWEY-DN10。
进一步的，所述工控机在导入工件模型数据后，控制焊接机器人进行自动焊接操作，并根据具体工件确认焊缝长度及焊丝使用量：
Figure RE-GDA0003364963890000051
Figure RE-GDA0003364963890000052
M＝Lρ
其中，L1为焊缝长度，L2为焊接长度为L1的焊缝需使用的焊丝长度，M为焊接长度为L1的焊缝需使用的焊丝重量，ρ为使用的焊丝密度，(X1,Y1,Z1)为焊缝起点坐标， (X2,Y2,Z2)为焊缝终点坐标，V1为焊接速度，V2为送丝速度。
所述工控机获取所有焊缝数据后，得到所有的焊丝重量M总和即为下一次焊接工作的焊丝需使用量，将该使用量与控制器获取到的重量检测单元所输出的数据对比后，判断焊丝余量是否大于该使用量，即是否满足焊接条件，并发出开始工作或者更换焊丝盘的指令。
进一步的，所述控制器、显示器、焊接机器人和工控机通过高速总线进行数据交换，四者位于同一个总线网络。
进一步的，所述显示器还用于设置焊丝重量下限和气体流量下限，并将设置数据发送给控制器。
进一步的，所述重量检测单元包括称重传感器和称重显示终端，所述称重传感器设置在焊接盘的下端，并将检测数据输出至称重显示终端显示。
结合图3，一种焊接工作站的保障方法，包括以下步骤：
步骤1、设置焊丝重量下限与气体流量下限；
步骤2、导入工件模型数据；
步骤3、工控机导入焊接机器人，并控制焊接机器人工作；
步骤4、识别所有焊缝之后记录所有焊缝起点与终点坐标；
步骤5、根据设备参数与机器人程序确认焊丝需使用量，具体为：
Figure RE-GDA0003364963890000061
Figure RE-GDA0003364963890000062
M＝Lρ
其中，L1为焊缝长度，L2为焊接长度为L1的焊缝需使用的焊丝长度，M为焊接长度为L1的焊缝需使用的焊丝重量，ρ为使用的焊丝密度，(X1,Y1,Z1)为焊缝起点坐标， (X2,Y2,Z2)为焊缝终点坐标，V1为焊接速度，V2为送丝速度。
步骤6、重量检测单元判断焊丝余量是否大于需使用量，如果是，则开始焊接工作，否则更换焊丝盘，并返回步骤1；
步骤7、流量检测单元判断气体流量是否小于需使用量，若是则更换气瓶，否则继续焊接工作；
步骤8、判断焊接工作是否结束，如果是，则结束系统工作，否则返回步骤7。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
本发明提出设计的一种焊接工作站的保障系统，能够在焊接前根据下一次自动焊接过程的焊丝使用量判断焊丝余量是否充足，并且可以保障只有在气体充足的情况下才会进行焊接工作，系统出现异常时会在显示器上显示具体报警信息。

Claims (9)

1.一种焊接工作站的保障系统，其特征在于，包括控制器、工控机、显示器、焊接机器人、重量检测单元和流量检测单元；
所述控制器分别与显示器、工控机、焊接机器人、重量检测单元和流量检测单元相连接；
所述控制器用于数据处理与逻辑控制，控制器根据工控机与重量检测单元输出的数据决定是否开始焊接工作，根据流量检测单元输出的数据决定是否暂停焊接工作站的工作，同时将上述数据与报警信息上传至显示器；
所述显示器用于实时显示重量检测单元和流量检测单元的信息以及报警信息；
所述重量检测单元用于称重焊丝盘上的焊丝重量，其数据作为判断焊丝量是否充足的依据，所述流量检测单元用于实时监测气体流量数据；
所述工控机用于控制焊接机器人进行自动焊接操作。
2.根据权利要求1所述的焊接工作站的保障系统，其特征在于，所述工控机在导入工件模型数据后，控制焊接机器人进行自动焊接操作，并根据具体工件确认焊缝长度及焊丝使用量：
Figure FDA0003308136070000011
Figure FDA0003308136070000012
M＝Lρ
其中，L1为焊缝长度，L2为焊接长度为L1的焊缝需使用的焊丝长度，M为焊接长度为L1的焊缝需使用的焊丝重量，ρ为使用的焊丝密度，(X1,Y1,Z1)为焊缝起点坐标，(X2,Y2,Z2)为焊缝终点坐标，V1为焊接速度，V2为送丝速度。
3.根据权利要求2所述的焊接工作站的保障系统，其特征在于，所述工控机获取所有焊缝数据后，得到所有的焊丝重量M总和即为下一次焊接工作的焊丝需使用量，将该使用量与控制器获取到的重量检测单元所输出的数据对比后，判断焊丝余量是否大于该使用量，即是否满足焊接条件，并发出开始工作或者更换焊丝盘的指令。
4.根据权利要求1所述的焊接工作站的保障系统，其特征在于，所述控制器、显示器、焊接机器人和工控机通过高速总线进行数据交换，四者位于同一个总线网络。
5.根据权利要求1所述的焊接工作站的保障系统，其特征在于，所述显示器还用于设置焊丝重量下限和气体流量下限，并将设置数据发送给控制器。
6.根据权利要求1所述的焊接工作站的保障系统，其特征在于，所述重量检测单元包括称重传感器和称重显示终端，所述称重传感器设置在焊接盘的下端，并将检测数据输出至称重显示终端显示。
7.根据权利要求6所述的焊接工作站的保障系统，其特征在于，所述控制器采用CPU1511-1PN，所述称重传感器采用SLP532-30kg，称重显示终端采用33H1-00000-A00-301，流量检测单元采用流量传感器TXLWEY-DN10。
8.利用权利要求1-7任意一项的一种焊接工作站的保障方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、设置焊丝重量下限与气体流量下限；
步骤2、导入工件模型数据；
步骤3、工控机导入焊接机器人，并控制焊接机器人工作；
步骤4、识别所有焊缝之后记录所有焊缝起点与终点坐标；
步骤5、根据设备参数与机器人程序确认焊丝需使用量；
步骤6、重量检测单元判断焊丝余量是否大于需使用量，如果是，则开始焊接工作，否则更换焊丝盘，并返回步骤1；
步骤7、流量检测单元判断气体流量是否小于需使用量，若是则更换气瓶，否则继续焊接工作；
步骤8、判断焊接工作是否结束，如果是，则结束系统工作，否则返回步骤7。
9.根据权利要求8所述的焊接工作站的保障方法，其特征在于，所述步骤5中的确认焊丝需使用量，具体为：
Figure FDA0003308136070000021
Figure FDA0003308136070000022
M＝Lρ
其中，L1为焊缝长度，L2为焊接长度为L1的焊缝需使用的焊丝长度，M为焊接长度为L1的焊缝需使用的焊丝重量，ρ为使用的焊丝密度，(X1,Y1,Z1)为焊缝起点坐标，(X2,Y2,Z2)为焊缝终点坐标，V1为焊接速度，V2为送丝速度。
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