CN114273762B - 一种双轨焊接系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双轨焊接系统，包括：第一轨道，所述第一轨道可拆卸的安装在工件的焊缝第一侧；第二轨道，所述第二轨道可拆卸的安装在所述工件的焊缝第二侧；固定支架，所述第一轨道和所述第二轨道均安装在所述固定支架上，且所述固定支架可带动所述第一轨道和所述第二轨道移动；若干个焊接小车，所述第一轨道和所述第二轨道上各设置有至少一个所述焊接小车；图像采集部件，用于获取待焊接部位的图像；焊缝扫描装置，用于获取焊缝形貌；控制系统。本发明所提供的双轨焊接系统，可以有效提高焊接效率，实现对所述焊缝的自动识别、自动规划和自动焊接，提高自动化程度，有效降低劳动强度，提高焊接精度。

Description

一种双轨焊接系统

技术领域

本发明涉及管道焊接设备领域，特别是涉及一种双轨焊接系统。

背景技术

随着石油天然气长输管道建设高峰期和长输管道焊接智能化时代的到来，管道焊接系统的改造升级至关重要。

现有技术中，在对长输管道进行焊接时，所采用的工序包括：开设坡口；对坡口的根部进行焊接；对坡口进行热焊；对坡口进行3次填充焊；对焊缝表层进行盖面焊；现有技术中，各工序所需要消耗的时间长，如果各工序需要加温则焊接效率进一步降低。

另外，现有技术中，现场施工的外焊设备，在焊接时需要人为的辅助操作，如焊前剪丝、试气、上轨道、加温、焊接过程中微调以及上下接头的打磨等，对焊工的要求比较高，工作量大，效率低；同时，焊前以及焊接过程中对管道焊前加温、测温都需要人为操作，很容易人为的疏忽不作为，导致焊接质量下降。

因此，如何提高双轨焊接系统的自动化程度，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种双轨焊接系统，该双轨焊接系统能够有效的提高自身的焊接效率和精度，可实现整个焊接过程的自动操作。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种双轨焊接系统，包括：

第一轨道，所述第一轨道可拆卸的安装在工件的焊缝第一侧；

第二轨道，所述第二轨道可拆卸的安装在所述工件的焊缝第二侧；

固定支架，所述第一轨道和所述第二轨道均安装在所述固定支架上，且所述固定支架可带动所述第一轨道和所述第二轨道移动；

若干个焊接小车，所述第一轨道和所述第二轨道上各设置有至少一个所述焊接小车；

图像采集部件，用于获取待焊接部位的图像；焊缝扫描装置，用于获取焊缝形貌；

控制系统，所述控制系统用于根据所述待焊接部位的图像控制所述固定支架移动；还用于根据所述焊缝形貌，确定预设的焊接工艺参数，并根据所述预设的焊接工艺参数，控制所述焊接小车对所述焊缝进行焊接。

优选的，还包括打磨机构，所述打磨机构安装在所述固定支架上；所述控制系统用于根据所述待焊接部位的图像控制所述固定支架移动，至所述打磨机构与待焊坡口的位置相对应。

优选的，所述打磨机构包括图像采集部件和打磨激光传感器，所述图像采集部件安装在所述固定支架上，所述打磨激光传感器安装在所述打磨机构上；所述打磨激光传感器用于识别所述焊缝的轮廓和位置；所述控制系统还用于根据所述焊缝的轮廓和位置控制所述打磨机构动作；所述打磨机构包括打磨前后调节机构、打磨左右调节机构、打磨上下调节机构以及打磨组件，所述控制系统可通过所述打磨前后调节机构、所述打磨左右调节机构以及所述打磨上下调节机构控制所述打磨组件的位置。

优选的，还包括左右调节滑台，所述左右调节滑台包括滑动部和固定部，所述滑动部安装在所述固定支架上，并可带动所述固定支架移动，所述固定部安装在工作站上；所述左右调节滑台包括滑台滑块、滑台直线滑轨以及滑台气缸；所述滑台滑块可沿所述滑台直线滑轨移动，所述滑台气缸安装在所述滑台滑块上，所述打磨机构安装在所述滑台气缸上；所述控制系统还用于根据所述焊缝的位置控制所述滑台滑块移动。

优选的，所述第一轨道和所述第二轨道上均设有剪丝机构；所述控制系统还用于在接收到剪丝指令时，控制所述焊接小车移动至所述剪丝机构的位置，并控制所述剪丝机构执行剪丝动作。

优选的，还包括：

加热装置，所述加热装置设置在所述第一轨道或所述第二轨道的一者上；

接地装置，所述接地装置设置在所述第一轨道或所述第二轨道的另一者上；

温度采集装置，用于适时采集所述待焊接部位的温度；

所述控制系统还用于在所述待焊接部位的温度低于预设温度时，控制所述加热装置对所述待焊接部位加热。

优选的，所述加热装置的位置可调的安装在所述第一轨道或所述第二轨道上；所述控制系统用于控制所述加热装置移动至所述焊缝处进行加热，并在加热完成后，控制所述加热装置复位。

优选的，所述第一轨道和所述第二轨道均包括上齿圈、左齿圈和右齿圈，所述左齿圈和所述右齿圈之间可分离，且所述左齿圈和所述右齿圈与所述上齿圈之间均设有夹紧气缸；所述控制系统还用于控制所述夹紧气缸伸缩以从所述工件中拆卸或夹紧所述工件；所述第一轨道和所述第二轨道上均设有涨紧气缸；所述控制系统用于在所述第一轨道和所述第二轨道安装到位后，控制所述涨紧气缸涨紧所述工件。

优选的，所述焊接小车包括行走底盘、所述复合焊枪、焊炬和所述焊缝扫描装置，所述图像采集部件还包括小车激光传感器，所述复合焊枪、所述焊炬和所述焊缝扫描装置均位置可调的安装在所述行走底盘上，所述复合焊枪包括气保焊枪和氩弧焊枪；所述控制系统还用于控制所述复合焊枪、所述焊炬以及所述焊缝扫描装置移动。

优选的，所述气保焊枪用于进行MAG焊接工艺，所述氩弧焊枪用于进行TIG焊接工艺；所述复合焊枪用于在每一焊道的起弧搭接区域R采用TIG焊+MAG焊组合的方式分段控制起弧，然后采用MAG焊进行后续焊接。

优选的，所述焊接小车还包括用于调节所述焊炬位置的焊炬上下调节机构、用于调节所述小车激光传感器位置的激光上下调节机构、用于调节所述焊接小车左右位置的小车左右调节机构、用于输送焊丝的拉丝机构以及用于监测焊接前所述工件温度的测温机构，所述控制系统与所述焊炬上下调节机构、所述激光上下调节机构、所述小车左右调节机构以及所述测温机构均通讯连接。

优选的，所述控制系统在接收到一键启动指令后，依次执行控制操作。

本发明所提供的双轨焊接系统，包括：第一轨道，所述第一轨道可拆卸的安装在工件的焊缝第一侧；第二轨道，所述第二轨道可拆卸的安装在所述工件的焊缝第二侧；固定支架，所述第一轨道和所述第二轨道均安装在所述固定支架上，且所述固定支架可带动所述第一轨道和所述第二轨道移动；若干个焊接小车，所述第一轨道和所述第二轨道上各设置有至少一个所述焊接小车；图像采集部件，用于获取待焊接部位的图像；焊缝扫描装置，用于获取焊缝形貌；控制系统，所述控制系统用于根据所述待焊接部位的图像控制所述固定支架移动；还用于根据所述焊缝形貌，确定预设的焊接工艺参数，并根据所述预设的焊接工艺参数，控制所述焊接小车对所述焊缝进行焊接。本发明所提供的双轨焊接系统，通过至少两条轨道的设置，可以有效提高焊接效率，同时，通过所述图像采集部件采集所述待焊接部位的图像以及焊缝形貌，进而利用所述控制系统实现对所述焊缝的自动识别、自动规划和自动焊接，提高自动化程度，有效降低劳动强度，提高焊接精度。

在一种优选实施方式中，还包括：加热装置，所述加热装置设置在所述第一轨道或所述第二轨道的一者上；接地装置，所述接地装置设置在所述第一轨道或所述第二轨道的另一者上；温度采集装置，用于适时采集所述待焊接部位的温度；所述控制系统还用于在所述待焊接部位的温度低于预设温度时，控制所述加热装置对所述待焊接部位加热。上述设置，通过所述加热装置和所述温度采集装置的设置，可以实现对工件的自动加热，进一步提高自动化程度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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为本发明所提供的双轨焊接系统一种具体实施方式的结构示意图；

图2-1为图1所示双轨焊接系统中左右调节滑台的结构示意图；

图2-2为图1所示双轨焊接系统中左右调节滑台的另一视角结构示意图；

图3-1为图1所示双轨焊接系统中打磨机构的结构示意图；

图3-2为图1所示双轨焊接系统中打磨机构的另一视角结构示意图；

图3-3为图1所示双轨焊接系统中打磨机构在打磨工作状态向完成打磨工作状态的转变示意图；

图3-4为图3-2所示打磨机构中打磨组件的放大示意图；

图3-5为图3-2所示打磨机构中打磨组件的另一视角放大示意图；

图4-1为图1所示双轨焊接系统中第一轨道的结构示意图；

图4-2为图1所示双轨焊接系统中第一轨道的另一视角结构示意图；

图4-3为图4-1所示第一轨道中第一上齿圈的结构示意图；

图4-4为图4-1所示第一轨道中第一剪丝机构的结构示意图；

图4-5为图4-1所示第一轨道中第一左齿圈的结构示意图；

图4-6为图4-1所示第一轨道中第一右齿圈的结构示意图；

图5-1为图1所示双轨焊接系统中第二轨道的结构示意图；

图5-2为图1所示双轨焊接系统中第二轨道的另一视角结构示意图；

图5-3为图5-1所示第二轨道中第二上齿圈的结构示意图；

图5-4为图5-1所示第二轨道中第二剪丝机构的结构示意图；

图5-5为图5-1所示第二轨道中第二左齿圈的结构示意图；

图5-6为图5-1所示第二轨道中第二右齿圈的结构示意图；

图6-1为图1所示双轨焊接系统中焊接小车的结构示意图；

图6-2为图1所示双轨焊接系统中焊接小车的另一视角结构示意图；

图6-3为图6-1所示焊接小车中行走底盘的内部结构示意图；

图6-4为图6-1所示焊接小车中行走底盘的整体结构示意图；

图6-5为图6-1所示焊接小车中焊炬上下调节机构的结构示意图；

图6-6为图6-1所示焊接小车中激光上下调节机构的结构示意图；

图6-7为图6-1所示焊接小车中拉丝机构的结构示意图；

图6-8为图6-1所示焊接小车中激光传感器的结构示意图；

图6-9为图6-1所示焊接小车中焊炬的结构示意图；

图6-10为图6-1所示焊接小车中焊炬的另一视角结构示意图；

图6-11为图6-1所示焊接小车中小车左右调节机构的结构示意图；

图6-12为图6-1所示焊接小车中红外线测温机构的结构示意图；

图6-13为图6-1所示焊接小车中复合焊枪的结构示意图；

图6-14为图6-1所示焊接小车中复合焊枪的剖视图；

图6-15为坡口焊道中搭接区域的示意图；

图7为本发明所提供的双轨焊接系统中“一键式操作”系统框图；

图8为本发明所提供的双轨焊接系统中“一键式操作”流程的示意图；

图9为本发明所提供的双轨焊接系统中“一键式操作”系统控制结构图；

图10-1为本发明所提供的双轨焊接系统中焊接工艺参数规划方法的流程示意图；

图10-2为图10-1所示的焊接工艺参数规划方法中第一神经网络的示意图；

图10-3为图10-1所示焊接工艺参数规划方法中第二神经网络的示意图；

其中：100-左右调节滑台；101-滑台电机；102-滑台气缸；103-滑台直线滑轨；104-滑台滚珠丝杆；105-滑台行程开关；106-滑台滑块；107-滑台安装支架；200-打磨机构；201-打磨前后调节机构；202-打磨左右调节机构；203-打磨上下调节机构；204-打磨组件；205-打磨激光传感器；206-打磨控制系统；207-打磨电源；208-打磨气缸；209-图像采集部件；300-第一轨道；301-第一上齿圈；3011-第一上顶紧气缸；3012-第一上行程开关；3013-第一上行走轨道；3014-第一上齿圈本体；302-第一左齿圈；3021-第一左顶紧气缸；3022-第一左对位气缸；3023-第一左行走轨道；3024-第一左齿圈本体；303-第一右齿圈；3031-第一右顶紧气缸；3032-第一右齿圈本体；3033-第一右夹紧气缸；3034-第一右定位气缸；3035-第一右行走轨道；304-接地装置；305-第一剪丝机构；306-第一夹紧气缸；307-第一电磁阀组件；400-第二轨道；401-第二上齿圈；4011-第二上顶紧气缸；4012-第二上行程开关；4013-第二上行走轨道；4014-第二上齿圈本体；4015-上加温线圈固定支架；4016-上加温线圈推出气缸；402-第二左齿圈；4021-第二左顶紧气缸；4022-第二左对位气缸；4023-第二左行走轨道；4024-第二左齿圈本体；4025-左加温线圈安装支架；4026-左加温线圈调节气缸；403-第二右齿圈；4031-第二右顶紧气缸；4032-第二右齿圈本体；4033-第二右夹紧气缸；4034-第二右定位气缸；4035-第二右行走轨道；4036-右加温线圈固定支架；4037-右加温线圈调节气缸；404-加温线圈；405-第二剪丝机构；4051-第二刀片；4052-第二剪丝气缸；4053-第二调节气缸；4054-第二滚珠花键；406-第二夹紧气缸；407-第二电磁阀组件；500-焊接小车；501-行走底盘；5011-小车行走电机；5012-小车主动轮；5013-小车从动轮；5014-小车弹簧；5015-小车把手；5016-小车行走滑块；5017-小车凸轮；502-焊炬上下调节机构；5021-焊枪电机；5022-焊枪滚珠丝杆；5023-焊枪滚珠花键；5024-焊枪滑块；503-激光上下调节机构；5031-激光电机；5032-激光滚珠丝杆；5033-激光滚珠花键；5034-激光滑块；504-拉丝机构；5041-拉丝电机；5042-拉丝主动轮；5043-压丝轮；5044-拉丝调节手柄；5045-拉丝弹簧；5046-绝缘垫；505-小车激光传感器；5051-激光传感器本体；5052-安装盒体；5053-激光控制线；5054-挡渣板；5055-透明板；506-焊炬；5061-焊枪组件；5062-喷嘴；5063-保护罩；5064-焊炬把手；5065-铜网；5066-焊炬安装支架；507-小车左右调节机构；5071-小车左右调节电机；5072-小车滚珠丝杆；5073-小车滚珠花键；5074-小车左右调节滑块；5075-小车安装支架；508-小车控制系统；509-红外线测温机构；5091-防护罩；5092-温度传感器；5093-测温安装支架；5094-红外控制线；510-复合焊枪；5101-焊枪气缸；5102-气保焊枪；5103-氩弧焊枪；5104-焊枪保护罩；5105-焊枪安装支架；600-工件；R-起弧搭接区域。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种双轨焊接系统，该双轨焊接系统能够有效的降低工作人员的劳动强度，减少人为因素的影响。

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。

请参考图1至图10，图1为本发明所提供的双轨焊接系统一种具体实施方式的结构示意图；图2-1为图1所示双轨焊接系统中左右调节滑台的结构示意图；图2-2为图1所示双轨焊接系统中左右调节滑台的另一视角结构示意图；图3-1为图1所示双轨焊接系统中打磨机构的结构示意图；图3-2为图1所示双轨焊接系统中打磨机构的另一视角结构示意图；图3-3为图1所示双轨焊接系统中打磨机构在打磨工作状态向完成打磨工作状态的转变示意图；图3-4为图3-2所示打磨机构中打磨组件的放大示意图；图3-5为图3-2所示打磨机构中打磨组件的另一视角放大示意图；图4-1为图1所示双轨焊接系统中第一轨道的结构示意图；图4-2为图1所示双轨焊接系统中第一轨道的另一视角结构示意图；图4-3为图4-1所示第一轨道中第一上齿圈的结构示意图；图4-4为图4-1所示第一轨道中第一剪丝机构的结构示意图；图4-5为图4-1所示第一轨道中第一左齿圈的结构示意图；图4-6为图4-1所示第一轨道中第一右齿圈的结构示意图；图5-1为图1所示双轨焊接系统中第二轨道的结构示意图；图5-2为图1所示双轨焊接系统中第二轨道的另一视角结构示意图；图5-3为图5-1所示第二轨道中第二上齿圈的结构示意图；图5-4为图5-1所示第二轨道中第二剪丝机构的结构示意图；图5-5为图5-1所示第二轨道中第二左齿圈的结构示意图；图5-6为图5-1所示第二轨道中第二右齿圈的结构示意图；图6-1为图1所示双轨焊接系统中焊接小车的结构示意图；图6-2为图1所示双轨焊接系统中焊接小车的另一视角结构示意图；图6-3为图6-1所示焊接小车中行走底盘的内部结构示意图；图6-4为图6-1所示焊接小车中行走底盘的整体结构示意图；图6-5为图6-1所示焊接小车中焊炬上下调节机构的结构示意图；图6-6为图6-1所示焊接小车中激光上下调节机构的结构示意图；图6-7为图6-1所示焊接小车中拉丝机构的结构示意图；图6-8为图6-1所示焊接小车中激光传感器的结构示意图；图6-9为图6-1所示焊接小车中焊炬的结构示意图；图6-10为图6-1所示焊接小车中焊炬的另一视角结构示意图；图6-11为图6-1所示焊接小车中小车左右调节机构的结构示意图；图6-12为图6-1所示焊接小车中红外线测温机构的结构示意图；图6-13为图6-1所示焊接小车中复合焊枪的结构示意图；图6-14为图6-1所示焊接小车中复合焊枪的剖视图；

图6-15为坡口焊道中搭接区域的示意图；图7为本发明所提供的双轨焊接系统中“一键式操作”系统框图；图8为本发明所提供的双轨焊接系统中“一键式操作”流程的示意图；图9为本发明所提供的双轨焊接系统中“一键式操作”系统控制结构图；图10-1为本发明所提供的双轨焊接系统中焊接工艺参数规划方法的流程示意图；图10-2为图10-1所示的焊接工艺参数规划方法中第一神经网络的示意图；图10-3为图10-1所示焊接工艺参数规划方法中第二神经网络的示意图。

在该实施方式中，双轨焊接系统包括：

第一轨道300，第一轨道300可拆卸的安装在工件600的焊缝第一侧；

第二轨道400，第二轨道400可拆卸的安装在工件600的焊缝第二侧，工件600优选为管道，第一轨道300和第二轨道400优选为环形轨道；

固定支架，第一轨道300和第二轨道400均安装在固定支架上，且固定支架可带动第一轨道300和第二轨道400移动；具体的，如图1所示，固定支架呈U型，第一轨道300和第二轨道400分别安装在固定支架的两腿端部；固定支架的设置，可实现第一轨道300和第二轨道400的同时移动，方便吊装；

若干个焊接小车500，第一轨道300和第二轨道400上各设置有至少一个焊接小车500，焊接小车500的个数可以根据需要设定，如两个或者3个以上；第一轨道300和第二轨道400上的焊接小车500可分别沿顺时针和逆时针移动；

图像采集部件209，用于获取待焊接部位的图像；

焊缝扫描装置，用于获取焊缝形貌；

控制系统，控制系统用于根据待焊接部位的图像控制固定支架移动；还用于根据焊缝形貌，确定预设的焊接工艺参数并根据预设的焊接工艺参数，控制焊接小车500对焊缝进行焊接；具体的，控制系统作为整个双规焊接系统的控制部件，可以包括打磨控制系统206和小车控制系统508。

在上述各实施方式的基础上，还包括打磨机构200，打磨机构200安装在固定支架上；控制系统用于根据待焊接部位的图像控制固定支架移动，至打磨机构200与待焊坡口的位置相对应。

进一步，打磨机构200包括图像采集部件209和打磨激光传感器205，图像采集部件209安装在固定支架上，打磨激光传感器205安装在打磨机构200上；图像采集部件209用于获取待焊接部位的图像，以对焊缝进行自动对位，打磨激光传感器205用于识别焊缝的轮廓和位置，以对焊缝进行精确打磨；控制系统还用于根据焊缝的轮廓和位置控制打磨机构200动作。

更进一步，打磨机构200包括打磨前后调节机构201、打磨左右调节机构202、打磨上下调节机构203以及打磨组件204，控制系统可通过打磨前后调节机构201、打磨左右调节机构202以及打磨上下调节机构203控制打磨组件204的位置。

在一种具体实施例中，打磨机构200包括打磨前后调节机构201、打磨左右调节机构202、打磨上下调节机构203、打磨组件204、打磨激光传感器205、打磨控制系统206、打磨电源207、打磨气缸以及图像采集部件209，图像采集部件209优选为摄像头。其中打磨前后调节机构201、打磨左右调节机构202和打磨上下调节机构203主要由滚珠丝杆、电机、滚珠花键组成的，主要用于控制打磨组件204进行XYZ三个坐标方向的运动；打磨电源207是提供整个打磨控制系统206的打磨电源207；打磨组件204主要由高速电机和打磨片或铣盘组成，是进行打磨的直接部件；

打磨激光传感器205主要用于对焊缝进行扫描，示别出焊缝的轮廓及精准位置后，再通过打磨控制系统206的处理来控制打磨前后调节机构201、打磨左右调节机构202和打磨上下调节机构203的运动，以此来精准控制打磨组件204对焊接顶部搭接位置进行自动打磨，以实现顶部焊接搭接位置自动打磨的功能，保证焊接的高质量；

图像采集部件209与左右调节滑台100配合进行精准控制，实现焊缝的自动寻位、识别功能；当左右调节滑台100进行左右运动时，图像采集部件209会适时扫描采集待焊区域的图像，通过图像处理技术，精准测定出待焊坡口的位置，同时通过打磨控制系统206的计算，控制左右调节滑台100的移动位置，以达到焊缝的自动寻位、识别功能；

打磨气缸用于打磨机构200的上下归位，当需要打磨时，打磨气缸会控制打磨组件204向下旋转到位，当完成打磨后，打磨气缸会控制打磨组件204向上旋转归位，以此避免与焊接小车500产生干涉，影响正常焊接。

在上述各实施方式的基础上，还包括左右调节滑台100，左右调节滑台100包括滑动部和固定部，滑动部安装在固定支架上，并可带动固定支架移动，固定部安装在工作站上，工作站可吊装至工件600的位置，然后通过左右调节滑台100，将固定支架移动至目标位置。

进一步，左右调节滑台100包括滑台滑块106、滑台直线滑轨103以及滑台气缸102，滑台滑块106为左右调节滑台100的滑动部；左右调节滑台100还包括用于安装滑台滑块106、滑台直线滑轨103以及滑台气缸102的滑台壳体，滑台壳体为左右调节滑台100的固定部；滑台滑块106可沿滑台直线滑轨103移动，滑台气缸102安装在滑台滑块106上，打磨机构200安装在滑台气缸102上；控制系统还用于根据焊缝的位置控制滑台滑块106移动。

在一种具体实施例中，左右调节滑台100包括滑台电机101、滑台气缸102、滑台直线滑轨103、滑台滚珠丝杆104、滑台行程开关105、滑台滑块106以及滑台安装支架107；左右调节滑台100在现场使用时，其固定部会固定在焊接工作站的顶部；左右调节滑台100是通过滑台电机101和滑台滚珠丝杆104的精准旋转来控制滑台滑块106沿滑台直线滑轨103进行左右运动，滑台气缸102是直接安装在滑台滑块106上的，同时滑台气缸102连接固定支架，固定支架用于安装打磨机构200、第一轨道300和第二轨道400，以此来控制整个焊接系统左右调节运动，再通过图像采集部件209的图像采集和处理，以此来实现焊缝的自动寻位、识别功能。

在上述各实施方式的基础上，第一轨道300和第二轨道400上均设有剪丝机构；控制系统还用于在接收到剪丝指令时，控制焊接小车500移动至剪丝机构的位置，并控制剪丝机构执行剪丝动作。具体的，剪丝机构包括刀片、剪丝气缸、调节气缸和滚珠花键；调节气缸可在滚珠花键上滑动，剪丝气缸可带动刀片动作，控制系统通过控制调节气缸和剪丝气缸，完成剪丝动作。

在上述各实施方式的基础上，还包括：

加热装置，加热装置设置在第一轨道300或第二轨道400的一者上；

接地装置304，接地装置304设置在第一轨道300或第二轨道400的另一者上；

温度采集装置，用于适时采集待焊接部位的温度；

控制系统还用于在待焊接部位的温度低于预设温度时，控制加热装置对待焊接部位加热。

进一步，加热装置的位置可调的安装在第一轨道300或第二轨道400上；控制系统用于控制加热装置移动至焊缝处进行加热，并在加热完成后，控制加热装置复位，具体的，当待焊接部位的温度低于预设温度时，控制加热装置对待焊接部位加热，当待焊接部位的温度达到预设温度时，控制加热装置复位。

需要说明的是，本发明以接地装置304设置在第一轨道300上，加温装置设置在第二轨道400上为例进行说明，即第一轨道300作为接地轨道，第二轨道400作为加温轨道，当然，反之亦可，将加热装置和接地装置304设置在不同的轨道上，可以有效防止加热装置和接地装置304相互干涉，可满足加温装置的移动目的。

在上述各实施方式的基础上，第一轨道300和第二轨道400均包括上齿圈、左齿圈和右齿圈，左齿圈和右齿圈之间可分离，且左齿圈和右齿圈与上齿圈之间均设有夹紧气缸；控制系统还用于控制夹紧气缸伸缩以从工件600中拆卸或夹紧工件600。

进一步，第一轨道300和第二轨道400上均设有涨紧气缸；控制系统用于在第一轨道300和第二轨道400安装到位后，控制涨紧气缸涨紧工件600。

在一种具体实施例中，第一轨道300包括第一上齿圈301、第一左齿圈302、第一右齿圈303、接地装置304、第一剪丝机构305305、第一夹紧气缸306和第一电磁阀组件307；当第一夹紧气缸306收紧时，第一轨道300会形成一个闭环的圆形轨道，为焊接小车500提供一个固定行走的圆形轨迹，当第一夹紧气缸306涨出时，第一左齿圈302和第一右齿圈303会张开，这样才能方便第一轨道300向上移出工件600；轨道上的第一剪丝机构305305用于焊丝的自动剪丝；接地装置304是用于焊接电源负极与工件600的接通，形成焊接回路，以实现正常焊接的功能；第一电磁阀组件307主要作用是用来控制轨道上多个气缸的动作，以实现轨道的涨紧和开合等动作。第一上齿圈301包括第一上顶紧气缸3011、第一上行程开关3012、第一上行走轨道3013、第一上齿圈本体3014、接地装置304和第一剪丝机构305305组成。第一上顶紧气缸3011主要作用是涨紧工件600，使轨道牢牢固定在工件600，以实现正常焊接。其中第一剪丝机构305305包括第一刀片、第一剪丝气缸、第一调节气缸和第一滚珠花键。实现焊丝自动剪丝功能主要是通过第一剪丝机构305305、第一上行程开关3012和控制系统的计算来实现的，当第一轨道300上的焊接小车500行走到第一上行程开关3012位置时，会触发第一上行程开关3012，第一调节气缸会伸出，再通过控制系统的计算精准调节焊炬506的位置刚好在第一刀片的孔位上方，再下移焊丝进入第一刀片的孔内，启动第一剪丝气缸动作剪断焊丝，完成后焊炬506和第一调节气缸复位，这些动作都通过控制系统的精准计算来实现完全自动控制。

第一左齿圈302包括第一左顶紧气缸3021、第一左对位气缸3022、第一左行走轨道3023和第一左齿圈本体3024组成，其中第一左对位气缸3022主要作用是在左右齿圈夹紧时，利用第一左对位气缸3022前面的定位柱实现左右齿圈的定位，以保证行走轨道结合处缝隙在0.1mm内，确保焊接小车500行走的稳定性。第一左顶紧气缸3021主要作用是涨紧工件600，使轨道牢牢固定在工件600，以实现正常焊接。

第一右齿圈303包括第一右顶紧气缸3031、第一右齿圈本体3032、第一右夹紧气缸3033、第一右定位气缸3034和第一右行走轨道3035组成，其中第一右夹紧气缸3033和第一右定位气缸3034主要是用于左右齿圈夹紧时拉紧和定位，当第一右夹紧气缸3033收紧时，第一左齿圈302和第一右齿圈303会合并在一起，通过第一右夹紧气缸3033作用使左右齿圈夹紧，形成一个闭环的圆形轨道，同时第一右定位气缸3034会伸出定位销锁死，避免左右齿圈涨开。第一右顶紧气缸3031主要作用是涨紧工件600，使轨道牢牢固定在工件600，以实现正常焊接。

第二轨道400包括第二上齿圈401、第二左齿圈、第二右齿圈403、加温装置、第二剪丝机构405、第二夹紧气缸406和第二电磁阀组件407，加温装置优选为加温线圈404。当第二夹紧气缸406收紧时，第二轨道400会形成一个闭环的圆形轨道，为焊接小车500提供一个固定行走的圆形轨迹，当第二夹紧气缸406涨出时，第二左齿圈和第二右齿圈403会张开，这样才能方便第二轨道400向上移出工件600；第二轨道400上的第二剪丝机构405用于焊丝的自动剪丝；加温线圈404是用于对工件600进行焊前加温，保证焊前工件600温度达到焊接工艺的要求，以提升焊接的质量；第二电磁阀组件407主要作用是用来控制轨道上多个气缸的动作，以实现轨道的涨紧和开合等动作。

当焊接小车500在第二轨道400上沿轨道运动时，到达待焊接部位时，首先通过焊接小车500上的红外线测温机构509采集待焊接部位的温度，在温度小于预设温度时，预设温度为适宜的焊接工作温度，控制系统会控制多个加温线圈404调节气缸涨出，在多个加温线圈404调节气缸的作用下，加温线圈404会伸到焊缝区域，同时控制系统会开启中频加温电源，对待焊接部位进行加温，加温过程中红外线测温机构509会适时采集，当加温到预设温度后，控制系统停止中频加温电源加温，加温线圈404调节气缸回收，加温线圈404退回到第二轨道400下面，以免影响焊接。通过这样的控制方式实现焊前以及焊接过程中的温度自动检测功能，并通过自动控制实现自动加温的功能。

第二上齿圈401包括第二上顶紧气缸4011、第二上行程开关4012、第二上行走轨道4013、第二上齿圈本体4014、上加温线圈固定支架4015、上加温线圈推出气缸4016和第二剪丝机构405组成。第二上顶紧气缸4011主要作用是涨紧工件600，使轨道牢牢固定在工件600，以实现正常焊接。其中第二剪丝机构405包括第二刀片4051、第二剪丝气缸4052、第二调节气缸4053和第二滚珠花键4054。实现焊丝自动剪丝功能主要是通过第二剪丝机构405、第二上行程开关4012和控制系统的计算来实现的，当第二轨道400上的焊接小车500行走到第二上行程开关4012位置时，会触发第二上行程开关4012，第二调节气缸4053会伸出，再通过控制系统的计算精准调节焊炬506的位置刚好在第二刀片4051的孔位上方，再下移焊丝进入第二刀片4051的孔内，启动第二剪丝气缸4052动作剪断焊丝，完成后焊炬506和第二调节气缸4053复位，这些动作都通过控制系统的精准计算来实现完全自动控制。

上加温线圈固定支架4015用于固定加温线圈404，上加温线圈404调节气缸主要作用是控制加温线圈404的伸出和退回，当需要加温时在多个上加温线圈404调节气缸的作用下，加温线圈404会伸到焊缝区域进行加温，加温完成后，再退回到第二上行走轨道4013下面，以免影响焊接。

第二左齿圈包括第二左顶紧气缸、第二左对位气缸、第二左行走轨道、第二左齿圈本体、左加温线圈404安装支架和左加温线圈404调节气缸组成，其中第二左对位气缸主要作用是在左右齿圈夹紧时，利用第二左对位气缸前面的定位柱实现左右齿圈的定位，以保证行走轨道结合处缝隙在0.1mm内，确保焊接小车500行走的稳定性。第二左顶紧气缸主要作用是涨紧工件600，使轨道牢牢固定在工件600，以实现正常焊接。第二左加温线圈固定支架主要是固定加温线圈404，左加温线圈404调节气缸主要作用是控制加温线圈404的伸出和退回，当需要加温时在多个左加温线圈404调节气缸的作用下，左加温线圈404会伸到焊缝区域进行加温，加温完成后，再退回到第二左行走轨道下面，以免影响焊接。

第二右齿圈403包括第二右顶紧气缸4031、第二右齿圈本体4032、第二右夹紧气缸4033、第二右定位气缸4034、第二右行走轨道4035、右加温线圈固定支架4036和右加温线圈404调节气缸4037组成，其中第二右夹紧气缸4033和第二右定位气缸4034主要是用于左右齿圈夹紧时拉紧和定位，当第二右夹紧气缸4033收紧时，第二左齿圈和第二右齿圈403会合并在一起，通过第二右夹紧气缸4033作用使左右齿圈夹紧，形成一个闭环的圆形轨道，同时第二右定位气缸4034会伸出定位销锁死，避免左右齿圈涨开；第二右顶紧气缸4031主要作用是涨紧工件600，使轨道牢牢固定在工件600，以实现正常焊接。右加温线圈固定支架4036主要是固定加温线圈404，右加温线圈404调节气缸4037主要作用是控制加温线圈404的伸出和退回，当需要加温时在多个右加温线圈404调节气缸4037的作用下，加温线圈404会伸到焊缝区域进行加温，加温完成后，再退回到第二右行走轨道4035下面，以免影响焊接。

在上述各实施方式的基础上，焊接小车500包括行走底盘501、复合焊枪510、焊炬506和焊缝扫描装置，图像采集部件209还包括小车激光传感器505，复合焊枪510、焊炬506和焊缝扫描装置均位置可调的安装在行走底盘501上；控制系统还用于控制复合焊枪510、焊炬506以及焊缝扫描装置移动，焊缝扫描装置为小车激光传感器505，至少一个焊接小车500包括焊缝扫描装置。具体的，所述复合焊枪510包括气保焊枪5102和氩弧焊枪5103，气保焊枪5102上设有导电嘴5106，氩弧焊枪5103配备有钨极5107；气保焊枪5102主要进行MAG焊接工艺，氩弧焊枪5103主要进行TIG焊接，在进行复合焊接工艺时，氩弧焊枪5103的钨极5107在前，气保焊枪5102的导电嘴5106在后，先通过钨极5107与焊接工件形成电弧熔池，紧接着焊丝通过导电嘴5106插入电弧熔池，通过这样的焊接方法使焊接搭接的位置比较平滑，实现免打磨的焊接工艺。进一步，复合焊枪510还包括焊枪气缸4501、焊枪保护罩5104以及相关的焊枪安装支架5105；焊枪保护罩5104罩设在气保焊枪5102和氩弧焊枪5103的导电嘴5106和钨极5107外部，焊枪气缸4501用于控制氩弧焊枪5103的伸缩，进而实现氩弧焊枪5103的进退目的。

通过复合焊枪510可以实现多层多道焊的免打磨焊接方法，焊接方法采用复合型坡口，完成焊前准备及根焊之后，氩弧焊枪5103在设定焊接参数下将钝边12点位置两侧特定长度进行不填丝熔焊，接着进行热焊层、填充层和盖面层的顺时针CW和逆时针CCW焊接，在每一焊道的起弧搭接区域R采用TIG焊+MAG焊组合的方式分段控制起弧，然后采用MAG焊进行后续焊接。相较于现有管道全位置自动焊的方式，TIG焊+MAG焊组合焊接起弧的方式进行搭接有效地解决了搭接位置需要打磨的问题，极大地提高了管道全位置自动焊的焊接效率，自动化程度高且更加环保。

进一步，焊接小车500还包括用于调节焊炬506位置的焊炬上下调节机构502、用于调节小车激光传感器505位置的激光上下调节机构503、用于调节焊接小车500左右位置的小车左右调节机构507、用于输送焊丝的拉丝机构504以及用于监测焊接前工件600温度的测温机构，测温机构优选为红外线测温机构509，控制系统与焊炬上下调节机构502、激光上下调节机构503、小车左右调节机构507以及测温机构均通讯连接。

在一种具体实施例中，焊接小车500包括行走底盘501、焊炬上下调节机构502、激光上下调节机构503、拉丝机构504、小车激光传感器505、焊炬506、小车左右调节机构507、小车控制系统508和红外线测温机构509。

行走底盘501包括小车行走电机5011、小车主动轮5012、小车从动轮5013、小车弹簧5014、小车把手5015、小车行走滑块5016和小车凸轮5017组成。行走底盘501是采用凸轮的工作原理，安装了2组凸轮组，当旋转小车把手5015时，2组凸轮组与小车把手5015进行同步旋转动作，当凸轮旋转运动时，凸轮组会与小车行走滑块5016产生作用力，当小车行走滑块5016向电机方向滑动时会使2组小车弹簧5014产生压缩动作，4个小车从动轮5013会在弹簧的作用力下产生夹紧力，这样焊接小车500会固定在轨道上；焊炬上下调节机构502包括焊枪电机5021、焊枪滚珠丝杆5022、焊枪滚珠花键5023和焊枪滑块5024组成；焊炬上下调节机构502主要是通过对焊枪电机5021转速的精密控制以达到对焊枪滚珠丝杆5022的转速控制，从而控制焊枪滚珠丝杆5022的螺母前后位置，焊枪滚珠丝杆5022的螺母与焊枪滑块5024是固定一体的，当焊枪滚珠丝杆5022的螺母前后运动时，焊枪滑块5024也会做同步运动，而焊枪滚珠花键5023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。

激光上下调节机构503主要是通过对激光电机5031转速的精密控制，以达到对激光滚珠丝杆5032的转速控制，从而控制激光滚珠丝杆5032的螺母前后位置，激光滚珠丝杆5032的螺母与激光滑块5034是固定一体的，当激光滚珠丝杆5032的螺母前后运动时，激光滑块5034也会做同步运动，而激光滚珠花键5033主要是起定位作用，通过这样的控制方式来实现对激光器上下位置的精密控制。

拉丝机构504包括拉丝电机5041、拉丝主动轮5042、压丝轮5043、拉丝调节手柄5044、拉丝弹簧5045和绝缘垫5046，拉丝电机5041、拉丝主动轮5042、压丝轮5043、拉丝调节手柄5044以及拉丝弹簧5045均安装在绝缘垫5046上，绝缘垫5046安装在拉丝主体上；当需要焊接时，焊丝从拉丝主动轮5042与压丝轮5043中间位置穿过，通过压丝轮5043的侧向力，使焊丝与拉丝主动轮5042产生摩擦力，同时拉丝主动轮5042有V形槽，通过控制拉丝电机5041转动速度，从而可以精确控制拉丝主动轮5042的转速，这样通过拉丝主动轮5042与焊丝的摩擦力带动焊丝向前运动，达到焊丝进给功能；当拉丝机构504不需要工作时，可以通过调节拉丝调节手柄5044的角度位置使压丝轮5043与拉丝主动轮5042脱开，拉丝调节手柄5044工作原理主要是采用凸轮的工作原理，通过调节拉丝调节手柄5044的角度来调节拉丝弹簧5045的压缩量，完成的工作状态与非工作状态的转换，操作非常简便。

小车激光传感器505包括激光传感器本体5051、安装盒体5052、激光控制线5053、挡渣板5054和透明板5055组成，激光传感器本体5051位于安装盒体5052内，激光控制线5053由激光传感器本体5051内引出，透明板5055位于安装盒体5052的一侧，挡渣板5054位于透明板5055的外侧，挡渣板5054可开启以漏出透明板5055，方便激光传感器本体5051采集焊缝形貌；小车激光传感器505主要是用来扫描待焊区域，通过小车激光传感器505对待焊接部位进行扫描，并将扫描结果发送给控制系统，控制系统计算根据待焊接部位各局部的形状以及位置适配焊接工艺参数动态方案，根据该动态方案对待焊接部位进行焊接，同时适时调节焊炬506的位置，达到焊炬506自动跟踪的目的，同时实现焊接多层多道自动规划，自动设计全位置焊接工艺参数功能。

焊炬506包括焊枪组件5061、喷嘴5062、保护罩5063、焊炬把手5064、铜网5065和焊炬安装支架5066，焊枪组件5061位于焊炬安装支架5066上，喷嘴5062位于保护罩5063内，焊炬把手5064用于紧固焊枪组件5061，铜网5065的作用是阻挡焊接过程中的飞溅对焊炬506内部的影响。焊炬506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。喷嘴5062主要是作用是对熔池提供焊接保护气，保护罩5063对熔池周围提供焊接保护气，这样形成双层保护气区域，保证高质量的焊接。

小车左右调节机构507包括小车左右调节电机5071、小车滚珠丝杆5072、小车滚珠花键5073、小车左右调节滑块5074和小车安装支架5075组成。小车左右调节机构507主要是通过对小车左右调节电机5071转速的精密控制以达到对小车滚珠丝杆5072的转速控制，从而控制小车滚珠丝杆5072的螺母前后位置，小车滚珠丝杆5072的螺母与小车左右调节滑块5074是固定一体的，同时小车滚珠花键5073与小车左右调节滑块5074是固定一体的，当小车滚珠丝杆5072的螺母前后运动时，小车滚珠花键5073也会做同步运动，通过这样的控制方式来实现对激光器和焊枪的左右位置的精密控制。

红外线测温机构509包括防护罩5091、温度传感器5092、测温安装支架5093和红外控制线5094；红外线测温机构509主要是采用红外线温度传感器5092，红外线温度传感器5092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，进而使红外线温度传感器5092的性能发生变化；温度传感器5092主要是来测量焊接前工件600的温度，以确保焊接的高质量。

该双轨焊接系统，可全面降低长输管道焊接操作者的辛苦劳动和解决无人愿意学习焊接的人才瓶颈；能够开启进军世界石油天然气长输管道建设市场产品的技术壁垒，占领智能长输管道焊接装备产品技术制高点。

该双轨焊接系统，具有焊前以及焊接过程中的温度自动检测功能，并通过自动控制实现自动加温；当焊接小车500在加温轨道上沿轨道运动时，到达待焊接部位时，首先通过焊接小车500上的红外线测温机构509采集待焊接部位的温度，在温度小于预设温度时，控制系统会控制多个加温线圈404调节气缸涨出，在加温线圈404调节气缸的作用下，加温线圈404会伸到焊缝区域，同时控制系统会开启中频加温电源，对待焊接部位进行加温，加温过程中红外线测温机构509会适时采集，当加温到预设温度后，停止中频加温电源加温，加温线圈404调节气缸回收，加温线圈404退回到加温轨道下面，以免影响焊接；通过这样的控制方式，实现焊前以及焊接过程中的温度自动检测功能，并通过自动控制实现自动加温的功能。

该双轨焊接系统具有高度智能化，采用一键式操作方式完成所有焊接全流程操作，如图7所示，“一键式操作”的焊接系统包括A、B、C三部分，其中A部分为焊接能源模块，包括焊接电源，加热电源，焊接保护气体，压缩空气，控制箱A，气体流量传感器；其中焊接电源提供焊接能量，控制电弧，加热电源提供坡口加热的能量，气体流量传感器专为焊接保护气体进行实时测量，保证焊接过程的可靠性，达到提前预测、报警的作用；

B部分为工作站执行模块，包括焊接小车500、送丝箱、控制箱B、夹持轨道、加热轨道、传感器、轨道控制区、工作站行走；焊接小车500包含焊枪上下调节结构、小车左右调节机构507、激光上下调节机构503；送丝控制，即控制送丝箱为拉丝机构504送丝；夹持轨道控制用于收拢第一轨道300或第二轨道400的齿圈，以夹持工件600；加热轨道，用于控制第一轨道300或第二轨道400中的加热装置，以加热焊缝坡口的位置；轨道控制区包含对电磁阀组件的控制、IO的控制；

C部分为操作面板，提供给设备操作人员，维护人员的人机交互模块；操作面板与控制系统采用无线传输，保证现场的可操作性和方便性。

该双轨焊接系统采用“一键式操作”流程，如图8所示，为了降低操作者的劳动强度，提高焊接的质量，而采用“一键式操作”焊接系统，从设备的智能化方向出发，减少人为干预，从工作站吊装到准备焊接的管道上开始，启动供电，控制系统对各个模块或组件进行自检，系统运行过程中，实时自检，如果有异常，则在操作面板上进行警告提示，设备进入异常处理流程，直至设备正常。

当操作者点击“一键”启动按钮后，该双轨焊接系统自动调用预设的模块和流程，即控制系统在接收到一键启动指令后，依次执行控制操作。

控制操作包括以下步骤：

步骤S1：控制系统的各个模块运行，含环境摄像头对工作站内环境的实时监控和显示，然后启动自动对齐坡口的流程，依靠行走模块、即左右调节滑台100、图像采集部件209、激光控制模块、主控单元相互间的协调和运算，达到自动对齐坡口的目的；环境摄像头安装在工作站的防护外壳内，该双规焊接系统安装位置可调的安装在防护外壳的内部；

步骤S2：夹持工作站内部的第一轨道300和第二轨道400，保证轨道和管道工件600之间的紧固，没有相对运动，轨道的稳定，才能保证焊接的可靠性；

步骤S3：焊接小车500上安装有红外线测温机构509，可以检测焊前坡口的温度和焊接过程中的层间温度，保证焊接的质量；

步骤S4：扫描坡口，在焊接小车500初次安装至对应轨道上时，需要对焊接小车500进行定位，确定一个绝对的初始零位，对于轨道上多个焊接小车500的轨迹规划和防碰撞算法有非常重要的作用；焊接小车500上安装有小车激光传感器505，在焊前，需要按照轨迹对焊缝进行预扫描，识别出焊缝的特征，然后经过控制箱内的控制系统的运算，将当前层未焊接坡口的最适合的焊接工艺参数和本坡口的焊接层数计算出来，即规划焊层，然后当焊接小车500返回到起点后，按照当前层的当前焊接工艺参数进行焊接，本次焊接完成后，再往复执行，下次焊接时，对上一次计算的焊接工艺参数进行微调，直至整个坡口完成焊接；焊接包括对打底层、热焊层、填充层和盖面层的焊接。

步骤S5：移开工作站；完成焊接后，需要将多个焊接小车500行走至安全位置，然后松开第一轨道300和第二轨道400的齿圈，将齿圈上移至工作站内安全位置；利用现场吊管机将工作站吊离管道，按照施工顺序进行下一个坡口的“一键式操作”焊接流程。

如图9所示，在“一键式操作”系统控制结构图中，控制系统采用ARM架构的可编程逻辑器件为核心的全数字控制技术平台，主芯片是一套全集成混合处理器解决方案，可以在各类应用中发挥较高的处理能力，还包括可编程的视频处理能力与高度集成的外设组完美融合，控制精度高，操作灵活，具有丰富的外设资源可用，比如LCD液晶显示器，HDMI接口，CAMERA摄像机，USB接口，IIC集成电路总线，UART收发传输器，SPI接口，SATA硬盘，PCIE采集卡，CAN总线，Ethernet以太网，GPMC接口等，可扩展性强，在不改变硬件系统的情况下，可以对整个系统进行软件重新组态和升级。

该控制系统包括主控单元、电机控制组、电磁阀控制组、焊接电源控制单元、激光控制组、摄像头控制组和气体保护控制单元，主控单元与电机控制组、焊接电源控制单元、激光控制组和摄像头控制组均通讯连接；为了最大可能的保证系统稳定性和避免干扰，所有的输入输出信号都设计有光电隔离。

具体的，主控单元主要负责系统的逻辑控制，数据协调，有对应的控制单元来输出开关量，控制整个系统的电磁阀控制组，包含工作站吊装机构、齿圈机构、接地夹持机构、剪丝机构、对门的操作等信息。

电机控制组包含子功能模块的驱动器和电机组件，电机控制组以通信的方式连接主控单元，电机组件中的每个电机负责和各子功能模块的驱动器进行通信，主控单元可以实时高精度高速率的控制多轴电机，主控单元在软件上对所有电机的位置进行运算，防止电机的误动作或者相撞；电机组件包括工作站行走电机、坡口对位电机、小车行走电机、小车拉丝电机5041、上下电机、左右电机和推丝电机，其中工作站行走电机即用于移动整个工作站的电机，坡口对位电机即左右调节滑台100中的滑台电机101，小车行走电机即行走底盘501中的小车行走电机5011，小车拉丝电机5041即拉丝机构504中的拉丝电机5041，上下电机包括打磨上下调节机构203、焊炬上下调节机构502以及激光上下调节机构503中的电机，左右电机包括打磨左右调节机构202和小车左右调节机构507中的电机，推丝电机即送丝箱中的电机。

焊接电源控制单元负责主控单元和焊接电源1-4之间的信息转换，信息包括焊接工艺参数，如焊接电压、送丝速度、焊枪行走速度、焊枪摆动宽度、焊枪摆动频率、焊枪左右停留时间、焊枪开关信号、心跳信号。所有参数都是实时透明传输，达到主控单元与焊接电源之间的通信效果。

激光控制组负责激光控制系统、激光传感器和主控单元之间的数据传输，激光传感器包括小车激光传感器和打磨激光传感器，将原始数据进行运算，然后将焊接坡口的几何尺寸和关键信息与主控单元进行通信，供主控单元进行处理。

摄像头控制组包含两部分：坡口对位和环境摄像。坡口对位是在工作站行走至待焊坡口处时，利用图像采集部件209，如摄像头，采集坡口处的图像，然后经摄像头控制组中的控制单元进行数据处理，得到精确的坡口位置，工作站行走和运算是实时处理的，使得工作站自动对齐坡口，停留在坡口误差范围内的正上面；环境摄像，是指通过环境摄像头为系统工作站提供内部环境的实时展示，当操作者手持操作面板时，可以准备查看工作站内部的工况，给操作者提供工作站内部所有组件的直观的效果。

供电电源为整个系统提供稳定的电源，控制单元采用直流34-38供电，电磁阀组件单元采用直流22-26V供电，工作站行走电机单元采用46-50V供电，系统中根据不同的应用，采用了不同的电压供电，使得系统达到最优的供电系统。

该双轨焊接系统具备多层多道自动规划的功能，自动设计全位置焊接工艺参数，具体的，该管道焊接工艺规划方法包括：

步骤S1：扫描焊缝；

步骤S2：提取焊缝实际焊缝形貌及其关键点坐标；

步骤S3：判断当前扫描是否为预扫描，若是，则进入步骤S6，若否，则进入步骤S4；

步骤S4：判断实际焊缝形貌是否符合规划焊缝形貌，当实际焊缝形貌符合规划焊缝形貌时，则进入步骤S5；

步骤S5：判断实际焊缝形貌是否为最后一道盖面层的焊缝形貌，若是，则结束焊接；若否，则进入步骤S7；

步骤S6：根据实际焊缝形貌确定焊层与焊道的数量，并确定每层每道焊缝的规划焊缝形貌；

步骤S7：根据规划焊缝形貌，确定每层每道焊缝所对应的焊接工艺参数；

步骤S8：根据规划焊缝形貌和焊接工艺参数，确定焊枪的运动轨迹；

步骤S9：根据焊接工艺参数与运动轨迹，控制焊枪对焊缝进行焊接；

步骤S10：焊接结束后，返回至步骤S1。

进一步，如图10-1所示，步骤S7包括，

步骤S7-1：根据规划焊缝形貌，通过第一神经网络获得预测的焊接工艺参数；

步骤S7-2：根据预测的焊接工艺参数，通过第二神经网络获得预测的焊缝形貌；

步骤S7-3：判断预测的焊缝形貌相对于规划焊缝形貌是否合格，若是，则输出步骤S7-1中获得的预测的焊接工艺参数，若否，则调整预测的焊接工艺参数后，返回步骤S7-2。具体的，预测的焊缝形貌与规划焊缝形貌进行比较时，通过焊缝形貌的各要素尺寸进行比较，可以通过设定精度范围，当预测的焊缝形貌不超出规划焊缝形貌的精度范围时，则判断为合格。规划焊缝形貌和预测的焊缝形貌均包括当前待焊层的焊趾宽度、截面积和层高；预测的焊接工艺参数包括送丝速度、焊接速度、弧长和摆宽。

具体的，第一神经网络和第二神经网络均包括输入层、隐藏层和输出层，第一神经网络的输入层与第二神经网络的输出层参数相同，第一神经网络的输出层与第二神经网络的输入层参数相同。

在一种具体实施例中，根据规划焊缝形貌，将当前待焊层的焊趾宽度、截面积、层高输入到焊接工艺参数规划模块，首先通过第一神经网络，如图10-2所示，预测出想要达到预规划焊缝形貌所需要使用的预测的焊接工艺参数，预测的焊接工艺参数包括送丝速度、焊接速度、弧长、摆宽等；由于第一神经网络的输出参数多于输入参数，预测的准确性较差，因此需要将预测的焊接工艺参数输入到第二神经网络中，如图10-3所示，进行反向焊缝形貌，得到预设的焊缝形貌。然后，将规划焊缝形貌与预测的焊缝形貌进行对比，如果符合精度要求，则直接输出第一神经网络预测的焊接工艺参数；若不满足精度要求，则适当调整焊接工艺参数，将其重新输入到第二神经网络中进行预测并对比，直到满足精度要求后输出预测的焊接工艺参数。

该双规焊接系统还具有焊丝自动剪丝功能：

实现焊丝自动剪丝功能主要是通过剪丝机构、第一上行程开关3012/第二上行程开关4012和控制系统的计算来实现的，当焊接小车500沿第一轨道300或第二轨道400行走到第一上行程开关3012/第二上行程开关4012的位置时，会触发第一上行程开关3012/第二上行程开关4012，第一调节气缸/第二调节气缸4053会伸出，再通过控制系统的计算精准调节焊炬506的位置刚好在第一刀片/第二刀片4051的孔位上方，再下移焊丝进入第一刀片/第二刀片4051的孔内，启动第一剪丝气缸/第二剪丝气缸4052动作剪断焊丝，完成后焊炬506和第一调节气缸/第二调节气缸4053复位，这些动作都通过控制系统的精准计算来实现完全自动控制。

本发明所提供的双规焊接系统，包括夹持于待焊接部位两侧的第一轨道300和第二轨道400以及控制系统，各轨道上均设置有至少一个能够沿轨道运动的焊炬506，至少一个轨道上设置有温度采集装置，至少一个轨道上设置有加热装置，至少一个轨道上设置有能够沿轨道运动的焊缝扫描装置，首先通过温度采集装置采集待焊接部位的温度，在温度小于预设温度的情况下，使用管道加热装置对待焊接部位进行加热至预设温度，然后通过焊缝扫描装置对待焊接部位进行扫描，并将扫描结果发送给控制系统，控制系统根据待焊接部位各局部的形状以及位置适配焊接工艺参数动态方案，焊炬506根据该动态方案对待焊接部位进行焊接，焊接方式包括焊炬506同时工作完成第一层焊接，也包括焊炬506接力焊接，分别完成不同层的焊接。

本发明所提供的双轨焊接系统，通过至少两条轨道的设置，可以有效提高焊接效率，同时，通过图像采集部件209采集待焊接部位的图像以及焊缝形貌，进而利用控制系统实现对焊缝的自动识别、自动规划和自动焊接，提高自动化程度，有效降低劳动强度，提高焊接精度。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上对本发明所提供的双轨焊接系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (12)

1.一种双轨焊接系统，其特征在于，包括：

第一轨道(300)，所述第一轨道(300)可拆卸的安装在工件(600)的焊缝第一侧；

第二轨道(400)，所述第二轨道(400)可拆卸的安装在所述工件(600)的焊缝第二侧；

固定支架，所述第一轨道(300)和所述第二轨道(400)均安装在所述固定支架上，且所述固定支架可带动所述第一轨道(300)和所述第二轨道(400)移动；

若干个焊接小车(500)，所述第一轨道(300)和所述第二轨道(400)上各设置有至少一个所述焊接小车(500)；

图像采集部件(209)，用于获取待焊接部位的图像；所述图像采集部件(209)为摄像头；

焊缝扫描装置，用于获取焊缝形貌；

控制系统，所述控制系统用于根据所述待焊接部位的图像控制所述固定支架移动；还用于根据所述焊缝形貌，确定预设的焊接工艺参数，并根据所述预设的焊接工艺参数，控制所述焊接小车(500)对所述焊缝进行焊接；

左右调节滑台(100)，所述左右调节滑台(100)包括滑动部和固定部，所述滑动部安装在所述固定支架上，并可带动所述固定支架移动，所述固定部安装在工作站上；

打磨机构(200)，所述打磨机构(200)包括图像采集部件(209)和打磨激光传感器(205)；所述打磨激光传感器(205)用于识别所述焊缝的轮廓和位置；所述控制系统还用于根据所述焊缝的轮廓和位置控制所述打磨机构(200)动作。

2.根据权利要求1所述的双轨焊接系统，其特征在于，所述打磨机构(200)安装在所述固定支架上；所述控制系统用于根据所述待焊接部位的图像控制所述固定支架移动，至所述打磨机构(200)与待焊坡口的位置相对应。

3.根据权利要求2所述的双轨焊接系统，其特征在于，所述图像采集部件(209)安装在所述固定支架上，所述打磨激光传感器(205)安装在所述打磨机构(200)上；所述打磨机构(200)还包括打磨前后调节机构(201)、打磨左右调节机构(202)、打磨上下调节机构(203)以及打磨组件(204)，所述控制系统可通过所述打磨前后调节机构(201)、所述打磨左右调节机构(202)以及所述打磨上下调节机构(203)控制所述打磨组件(204)的位置。

4.根据权利要求2所述的双轨焊接系统，其特征在于，所述左右调节滑台(100)包括滑台滑块(106)、滑台直线滑轨(103)以及滑台气缸(102)；所述滑台滑块(106)可沿所述滑台直线滑轨(103)移动，所述滑台气缸(102)安装在所述滑台滑块(106)上；所述控制系统还用于根据所述焊缝的位置控制所述滑台滑块(106)移动。

5.根据权利要求1所述的双轨焊接系统，其特征在于，所述第一轨道(300)和所述第二轨道(400)上均设有剪丝机构；所述控制系统还用于在接收到剪丝指令时，控制所述焊接小车(500)移动至所述剪丝机构的位置，并控制所述剪丝机构执行剪丝动作。

6.根据权利要求5所述的双轨焊接系统，其特征在于，所述控制系统在接收到一键启动指令后，依次执行控制操作。

7.根据权利要求1至6任意一项所述的双轨焊接系统，其特征在于，还包括：

加热装置，所述加热装置设置在所述第一轨道(300)或所述第二轨道(400)的一者上；

接地装置(304)，所述接地装置(304)设置在所述第一轨道(300)或所述第二轨道(400)的另一者上；

温度采集装置，用于适时采集所述待焊接部位的温度；

所述控制系统还用于在所述待焊接部位的温度低于预设温度时，控制所述加热装置对所述待焊接部位加热。

8.根据权利要求7所述的双轨焊接系统，其特征在于，所述加热装置的位置可调的安装在所述第一轨道(300)或所述第二轨道(400)上；所述控制系统用于控制所述加热装置移动至所述焊缝处进行加热，并在加热完成后，控制所述加热装置复位。

9.根据权利要求1至6任意一项所述的双轨焊接系统，其特征在于，所述第一轨道(300)和所述第二轨道(400)均包括上齿圈、左齿圈和右齿圈，所述左齿圈和所述右齿圈之间可分离，且所述左齿圈和所述右齿圈与所述上齿圈之间均设有夹紧气缸；所述控制系统还用于控制所述夹紧气缸伸缩以从所述工件(600)中拆卸或夹紧所述工件(600)；所述第一轨道(300)和所述第二轨道(400)上均设有涨紧气缸；所述控制系统用于在所述第一轨道(300)和所述第二轨道(400)安装到位后，控制所述涨紧气缸涨紧所述工件(600)。

10.根据权利要求1至6任意一项所述的双轨焊接系统，其特征在于，所述焊接小车(500)包括行走底盘(501)、复合焊枪(510)、焊炬(506)和所述焊缝扫描装置，所述图像采集部件(209)还包括小车激光传感器(505)，所述复合焊枪(510)、所述焊炬(506)和所述焊缝扫描装置均位置可调的安装在所述行走底盘(501)上，所述复合焊枪(510)包括气保焊枪(5102)和氩弧焊枪(5103)；所述控制系统还用于控制所述复合焊枪(510)、所述焊炬(506)以及所述焊缝扫描装置移动。

11.根据权利要求10所述的双轨焊接系统，其特征在于，所述气保焊枪(5102)用于进行MAG焊接工艺，所述氩弧焊枪(5103)用于进行TIG焊接工艺；所述复合焊枪(510)用于在每一焊道的起弧搭接区域R采用TIG焊+MAG焊组合的方式分段控制起弧，然后采用MAG焊进行后续焊接。

12.根据权利要求10所述的双轨焊接系统，其特征在于，所述焊接小车(500)还包括用于调节所述焊炬(506)位置的焊炬上下调节机构(502)、用于调节所述小车激光传感器(505)位置的激光上下调节机构(503)、用于调节所述焊接小车(500)左右位置的小车左右调节机构(507)、用于输送焊丝的拉丝机构(504)以及用于监测焊接前所述工件(600)温度的测温机构，所述控制系统与所述焊炬上下调节机构(502)、所述激光上下调节机构(503)、所述小车左右调节机构(507)以及所述测温机构均通讯连接。