CN114932291B - 一种智能焊接系统及其智能控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种智能焊接系统及其智能控制方法，该系统包括数据采集模块、智能控制模块和第一供电模块；所述数据采集模块通过传输线把数据传输至智能控制模块的数据运算单元，所述数据运算单元将数据进行分析处理后分别通过所述数据传输单元把数据上传至服务器以及传输到输出控制单元，所述输出控制单元输出控制信号控制所述第一供电模块稳定提供电能，所述第一供电模块包括两个直流电源、与所述两个直流电源对应的变换单元以及至少两个输出调整单元。本发明满足焊接需求，同时可以提高焊机的准确性和稳定性。

Description

一种智能焊接系统及其智能控制方法

技术领域

本发明属于建筑技术领域，特别涉及一种智能焊接系统及其智能控制方法。

背景技术

在建筑或其他设备抢修过程中，电弧焊接一般需要能够可移动的供电设备，现有技术中一般采用单个直流电源进行供电，此种给焊接供电的方式的优点是灵活简便，但是会对焊接的结果以及焊接的智能化调整存在一定影响，随着科技的发展，如何在移动设备上设置焊接结构，满足焊接的稳定供电需求，且使焊接结果能够满足需求，随着智能控制的升级，如何保障焊接过程中自动控制，提升焊接系统的调整角度的准确性，并在角度调整以及焊接过程中准确采集数据，这就需要更好的控制焊接条的转动和角度对准控制，这是一个难点，也是未来进行智能化制造的一个重点。

发明内容

本发明涉及一种智能焊接系统，该系统包括数据采集模块、智能控制模块和第一供电模块，所述智能控制模块包括数据运算单元、输出控制单元、数据传输单元和服务器；所述数据采集模块通过传输线把数据传输至智能控制模块的数据运算单元，所述数据运算单元将数据进行分析处理后分别通过所述数据传输单元把数据上传至服务器以及传输到输出控制单元，所述输出控制单元输出控制信号控制所述第一供电模块稳定提供高质量电能，所述第一供电模块包括两个直流电源、与所述两个直流电源对应的变换单元以及至少两个输出调整单元。

所述的智能焊接系统，所述数据采集模块包括摄像头和超声波，所述摄像头用于采集焊枪焊接位置的表面图像信息，所述超声波用于针对焊枪焊接位置进行超声波检测获得超声波检测结果，并将所述表面图像信息和所述超声波检测结果均发送给所述智能控制模块。

所述智能控制模块用于接收所述数据采集模块采集的焊接位置的表面图像信息和所述超声波检测结果，并通过所述数据运算单元对所述表面图像信息和所述超声波检测结果进行分别分析处理，判断所述焊接位置所述表面图像信息是否符合焊接要求，如果所述表面图像信息符合要求，则判断所述超声波检测结果是否符合要求，如果超声波检测结果也符合要求，则保持当前的第一供电模块的控制信号不变；如果表面图像信息和超声波检测结果至少其中之一不符合要求，则采集所述第一供电模块的输出电流和电压信息，校核所述输出电流和电压信息是否符合预设的电流和电压要求，如果存在偏差，则调整所述第一供电模块的控制信号，如果不存在偏差，则校核智能焊接系统的焊枪的移动精度。

所述的智能焊接系统，所述第一供电模块包括：直流电源VDC1和直流电源VDC2，所述直流电源VDC1对应连接第一变换单元，所述直流电源VDC2对应连接第二变换单元；所述第一变换单元和所述第二变换单元均至少有两个输出，每个输出均连接一个焊枪，所述第一变换单元和所述第二变换单元的输出端形成串联。

所述的智能焊接系统，所述直流电源VDC1的正极连接电容C1的第一端、开关管S1的第一非可控端，电容C1的第二端连接电容C2的第一端、变压器T1的原边同名端和变压器T2的原边异名端，电容C2的第二端连接电池的负极，开关管S1的第二非可控端连接电感L_IK1的第一端和开关管S3的第一非可控端，开关管S3的第二非可控端连接电容Cr的第一端，电容Cr的第二端连接开关管S2的第一非可控端和电感L_IK2的第二端，电感L_IK1的第二端连接变压器T1的原边异名端，变压器T1的副边同名端作为第一输出端连接二极管D1的阳极，变压器T1的副边异名端作为第二输出端，变压器T2的原边同名端连接电感L_IK2的第一端，开关管S2的第二非可控端连接直流电源VDC1的负极，变压器T2的副边同名端作为第一输出端连接二极管D2的阳极，变压器T2的副边异名端作为第二输出端，二极管D1和二极管D2的阴极连接形成并联输出；

所述二极管D1和二极管D2的阴极连接形成的所述并联输出连接二极管D3和二极管D4的阳极，二极管D3的阴极连接开关管S4的第一非可控端，开关管S4的第二非可控端连接电容Co1的第一端和第一焊枪的第一端；电容Co1的第二端连接变压器T1-T2的第二输出端；二极管D4的阴极连接开关管S5的第一非可控端，开关管S5的第二非可控端连接电容Co2的第一端和第二焊枪的第一端；电容Co2的第二端连接变压器T1-T2的第二输出端；直流电源VDC2的正极连接开关管S6的第一非可控端和开关管S8的第一非可控端，开关管S6的第二非可控端连接二极管Db2的阴极、二极管DL2的阴极和电感L2的第一端，电感L2的第二端连接开关管S7的第二非可控端、变压器T1-T2的第二输出端、电容Cb2的第一端和电容Co2的第二端，开关管S7的第一非可控端连接二极管DL2的阳极，电容Cb2的第二端连接第二焊枪的第二端；开关管S8的第二非可控端连接二极管Db1的阴极、二极管DL1的阴极和电感L1的第一端，电感L1的第二端连接开关管S9的第二非可控端、变压器T1-T2的第二输出端、电容Cb1的第一端和电容Co1的第二端，开关管S9的第一非可控端连接二极管DL1的阳极，电容Cb1的第二端连接第一焊枪的第二端。

所述的智能焊接系统，所述直流电源VDC1包括储能电池，所述直流电源VDC2包括超级电容；所述输出控制单元能够设置直流电源VDC1和直流电源VDC2输出的权重比值，通过设置所述权重比值满足不同焊接需求。

所述输出控制单元包括初始化单元、数据分析校核单元、控制信号限定单元和控制信号调节单元，

所述初始化单元用于根据数据运算单元通过接收服务器处传输过来的焊接需求，分析计算出对应的焊接需求第一参数；

所述数据分析校核单元用于通过数据运算单元调用采集模块的摄像头和超声波采集的焊接对象的图像信息和超声波信息，根据所述图像信息确定焊接对象的材质，以及根据超声波信息确定焊接位置的状态，所述数据运算单元通过焊接对象的材质和焊接位置的状态校核所述第一参数是否满足焊机要求，如果满足，则将第一参数传送到所述输出控制单元；

所述控制信号限定单元用于接收到所述第一参数时，先设置直流电源VDC1和直流电源VDC2输出的权重比值，根据所述权重比值生成控制第一变换单元的控制信号的第一阈值范围和第二变换单元的控制信号的第二阈值范围；

所述控制信号调节单元用于根据所述表面图像信息和所述超声波检测结果在第一阈值范围内调整第一变换单元的控制信号，根据所述表面图像信息和所述超声波检测结果在第二阈值范围内调整第二变换单元的控制信号。

可选地，该系统还包括机械臂和第二供电模块，所述机械臂包括第一连接杆、第二连接杆、转向头和焊接安装部件；所述第一连接杆的第一端通过第一转向齿轮固定连接在焊接系统本体上，第一连接杆的第二端通过第二转向齿轮固定连接所述第二连接杆的第一端，第二连接杆的第二端通过第三转向齿轮连接所述转向头，所述焊接安装部件安装在所述转向头上，所述焊接安装部件用于安装焊接条和所述数据采集模块，所述数据采集模块外周设置隔热透明部件，用于对焊接条焊接的高温进行隔热，所述第二供电模块包括两个直流电源，用于给焊接条进行按分配权重比例供电，所述第二供电模块对机械臂上的转向齿轮进行备用供电。

所述第一转向齿轮为全圆周齿轮，能够形成全圆周转动，所述第二转向齿轮和第三转向齿轮能够联动卡锁，所述第三转向齿轮带动所述转向头在第一方向上移动，所述第二转向齿轮带动所述第二连接杆在第二方向上移动，所述第一方向与第二方向相互垂直；所述焊接安装部件包括多个焊条安装孔，所述焊接安装部件通过所述转向头的转向能够实现多个焊条安装孔调整角度对准焊接位置。

所述第二供电模块包括：直流电源1DC1和直流电源2DC2，所述直流电源1DC1对应连接第一变换模块，所述第一变换模块分两路输出，所述第一变换模块的第一路输出连接机械臂的电机，所述第一变换模块的第二路输出与第二变换模块的输出串联后连接焊条；所述直流电源2DC2对应连接第二变换模块，所述第二变换模块分两路输出，第二变换模块的第一路输出连接机械臂的电机，第二变换模块的第二路输出与第一变换模块的输出串联后连接焊条；所述第二变换模块的第一路输出和所述第一变换模块的第一路输出形成或电路。

一种基于上述任意一项所述智能焊接系统的控制方法，包括如下步骤：

S1、根据数据运算单元通过接收服务器处传输过来的焊接需求，分析计算出对应的焊接需求第一参数；

S2、通过数据运算单元调用采集模块的摄像头和超声波采集的焊接对象的图像信息和超声波信息，根据所述图像信息确定焊接对象的材质，以及根据超声波信息确定焊接位置的状态，所述数据运算单元通过焊接对象的材质和焊接位置的状态校核所述第一参数是否满足焊机要求，如果满足，则将第一参数传送到所述输出控制单元；

S3、接收到所述第一参数时，先设置直流电源VDC1和直流电源VDC2输出的权重比值，根据所述权重比值生成控制第一变换单元的控制信号的第一阈值范围和第二变换单元的控制信号的第二阈值范围；

S4、所述智能控制模块用于接收所述数据采集模块采集的焊接位置的表面图像信息和所述超声波检测结果，并通过所述数据运算单元对所述表面图像信息和所述超声波检测结果进行分别分析处理，判断所述焊接位置所述表面图像信息是否符合焊接要求，如果所述表面图像信息符合要求，则判断所述超声波检测结果是否符合要求，如果超声波检测结果也符合要求，则保持当前的第一供电模块的控制信号不变；如果表面图像信息和超声波检测结果至少其中之一不符合要求，则采集所述第一供电模块的输出电流和电压信息，校核所述输出电流和电压信息是否符合预设的电流和电压要求，如果存在偏差，则调整所述第一供电模块的控制信号，如果不存在偏差，则校核智能焊接系统的焊枪的移动精度；根据所述表面图像信息和所述超声波检测结果在第一阈值范围内调整第一变换单元的控制信号，根据所述表面图像信息和所述超声波检测结果在第二阈值范围内调整第二变换单元的控制信号。

一种基于所述智能焊接系统的智能控制方法，所述方法包括如下步骤：

S1、校核机械臂，启动直流电源1DC1和直流电源2DC2，通过直流电源1DC1和直流电源2DC2给机械臂供电，检测第一转向齿轮、第二转向齿轮、第三转向齿轮是否均处于正常转动状态，如果是，判断焊接安装部件的焊接条是否放置正确，如果焊接条安装正确，则开启数据采集模块；

S2、根据数据运算单元通过接收服务器处传输过来的焊接需求，分析计算出对应的焊接需求第一参数；

S3、通过数据运算单元调用采集模块的摄像头和超声波采集的焊接对象的图像信息和超声波信息，根据所述图像信息确定焊接对象的材质，以及根据超声波信息确定焊接位置的状态，所述数据运算单元通过焊接对象的材质和焊接位置的状态校核所述第一参数是否满足焊机要求，如果满足，则将第一参数传送到所述输出控制单元；

S4、接收到所述第一参数时，先设置直流电源1DC1和直流电源2DC2输出的权重比值，根据所述权重比值生成控制第一变换模块的控制信号的第一临界值范围和第二变换模块的控制信号的第二临界值范围；

S5、智能控制模块控制所述机械臂的第一转向齿轮转动到机械臂正对焊接位置，锁定第一转向齿轮，然后控制第二转向齿轮使得机械臂朝着焊接位置靠近，使得焊接条能够触碰到所述焊接位置，然后控制所述第三转向齿轮，使得在焊接过程中随着焊接条使用完后转动所述焊接安装部件，替换新的焊接条对准焊接位置，直到焊接完成；

S6、所述智能控制模块用于接收所述数据采集模块采集的焊接位置的表面图像信息和所述超声波检测结果，并通过所述数据运算单元对所述表面图像信息和所述超声波检测结果进行分别分析处理，判断所述焊接位置所述表面图像信息是否符合焊接要求，如果所述表面图像信息符合要求，则判断所述超声波检测结果是否符合要求，如果超声波检测结果也符合要求，则保持当前的第二供电模块的控制信号不变；如果表面图像信息和超声波检测结果至少其中之一不符合要求，则采集所述第二供电模块的输出电流和电压信息，校核所述输出电流和电压信息是否符合设置的电流和电压要求，如果存在偏差，则调整所述第二供电模块的控制信号，如果不存在偏差，则校核智能焊接系统的焊枪的机械臂的移动精度；根据所述表面图像信息和所述超声波检测结果在第一临界值范围内调整第一变换模块的控制信号，根据所述表面图像信息和所述超声波检测结果在第二临界值范围内调整第二变换模块的控制信号。

本发明提出一种智能焊接系统，能够通过图像采集和分析，并配合超声波检测和分析，确定焊接过程是否符合要求，如果不符合要求则调整供电精确度或转动精度，满足焊机对于焊接的需求，提高焊机的准确性和稳定性。作为本发明的改进点之一是，设置可匹配焊机的两个直流电源，使得能够根据焊机对于不同类型电源的需求进行适应性调整匹配，且能够通过调整输出信号，调整直流电源的输出精度和准确性。作为本发明的另一改进之处是，能够通过图像和超声波双重信号对焊接结果进行判断，并根据判断结果进行焊机供电，提高了焊接系统的智能化，同时也能够提高焊接结果的及时校核。作为本发明的又一改进点是，分两个关键步骤调整第一供电模块的输出，第一个关键步骤是根据焊接需求和不同直流电源的特点设置两个直流电源的权重比值， 第二个关键步骤是根据摄像头和超声波检测的结果在满足两个直流电源的权重比值的阈值范围内调整控制各个电源的变换单元的控制信号，以使得变换单元能够满足采集模块采集信号后调整焊机的需求。作为本发明的改进点之一是，设置可匹配焊机的两个直流电源，使得能够根据焊机对于不同类型电源的需求进行适应性调整匹配，且能够通过调整输出信号，调整直流电源的输出精度和准确性。

附图说明

图1为本发明实施例智能焊接系统的示意图。

图2为本发明实施例第一供电模块的示意图。

图3为本发明实施例智能焊接系统的控制方法示意图。

图4为本发明又一实施例的智能焊接系统的示意图。

图5为本发明又一实施例的机械臂功能示意图。

图6为本发明又一实施例的第二供电模块的示意图。

图7为本发明又一实施例的智能焊接系统的智能控制方法示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本申请作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本申请进行进一步的说明，不能理解为对本申请保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本申请作出一些非本质的改进和调整。

实施例一：

如图1所示，为本发明实施例一智能焊接系统的示意图，该系统包括数据采集模块、智能控制模块和第一供电模块，所述智能控制模块包括数据运算单元、输出控制单元、数据传输单元和服务器；所述数据采集模块通过传输线把数据传输至智能控制模块的数据运算单元，所述数据运算单元将数据进行分析处理后分别通过所述数据传输单元把数据上传至服务器以及传输到输出控制单元，所述输出控制单元输出控制信号控制所述第一供电模块稳定提供高质量电能，所述第一供电模块包括两个直流电源、与所述两个直流电源对应的变换单元以及至少两个输出调整单元。

所述的智能焊接系统，所述数据采集模块包括摄像头和超声波，所述摄像头用于采集焊枪焊接位置的表面图像信息，所述超声波用于针对焊枪焊接位置进行超声波检测获得超声波检测结果，并将所述表面图像信息和所述超声波检测结果均发送给所述智能控制模块。

所述的智能焊接系统，所述智能控制模块用于接收所述数据采集模块采集的焊接位置的表面图像信息和所述超声波检测结果，并通过所述数据运算单元对所述表面图像信息和所述超声波检测结果进行分别分析处理，判断所述焊接位置所述表面图像信息是否符合焊接要求，如果所述表面图像信息符合要求，则判断所述超声波检测结果是否符合要求，如果超声波检测结果也符合要求，则保持当前的第一供电模块的控制信号不变；如果表面图像信息和超声波检测结果至少其中之一不符合要求，则采集所述第一供电模块的输出电流和电压信息，校核所述输出电流和电压信息是否符合预设的电流和电压要求，如果存在偏差，则调整所述第一供电模块的控制信号，如果不存在偏差，则校核智能焊接系统的焊枪的移动位置。

如图2所示，为本发明实施例的第一供电模块的示意图。所述第一供电模块包括：直流电源VDC1和直流电源VDC2，所述直流电源VDC1对应连接第一变换单元，所述直流电源VDC2对应连接第二变换单元；所述第一变换单元和所述第二变换单元均至少有两个输出，每个输出均连接一个焊枪，所述第一变换单元和所述第二变换单元的输出端形成串联。

所述的智能焊接系统，所述直流电源VDC1的正极连接电容C1的第一端、开关管S1的第一非可控端，电容C1的第二端连接电容C2的第一端、变压器T1的原边同名端和变压器T2的原边异名端，电容C2的第二端连接电池的负极，开关管S1的第二非可控端连接电感L_IK1的第一端和开关管S3的第一非可控端，开关管S3的第二非可控端连接电容Cr的第一端，电容Cr的第二端连接开关管S2的第一非可控端和电感L_IK2的第二端，电感L_IK1的第二端连接变压器T1的原边异名端，变压器T1的副边同名端作为第一输出端连接二极管D1的阳极，变压器T1的副边异名端作为第二输出端，变压器T2的原边同名端连接电感L_IK2的第一端，开关管S2的第二非可控端连接直流电源VDC1的负极，变压器T2的副边同名端作为第一输出端连接二极管D2的阳极，变压器T2的副边异名端作为第二输出端，二极管D1和二极管D2的阴极连接形成并联输出；

所述二极管D1和二极管D2的阴极连接形成的所述并联输出连接二极管D3和二极管D4的阳极，二极管D3的阴极连接开关管S4的第一非可控端，开关管S4的第二非可控端连接电容Co1的第一端和第一焊枪的第一端；电容Co1的第二端连接变压器T1-T2的第二输出端；二极管D4的阴极连接开关管S5的第一非可控端，开关管S5的第二非可控端连接电容Co2的第一端和第二焊枪的第一端；电容Co2的第二端连接变压器T1-T2的第二输出端；直流电源VDC2的正极连接开关管S6的第一非可控端和开关管S8的第一非可控端，开关管S6的第二非可控端连接二极管Db2的阴极、二极管DL2的阴极和电感L2的第一端，电感L2的第二端连接开关管S7的第二非可控端、变压器T1-T2的第二输出端、电容Cb2的第一端和电容Co2的第二端，开关管S7的第一非可控端连接二极管DL2的阳极，电容Cb2的第二端连接第二焊枪的第二端；开关管S8的第二非可控端连接二极管Db1的阴极、二极管DL1的阴极和电感L1的第一端，电感L1的第二端连接开关管S9的第二非可控端、变压器T1-T2的第二输出端、电容Cb1的第一端和电容Co1的第二端，开关管S9的第一非可控端连接二极管DL1的阳极，电容Cb1的第二端连接第一焊枪的第二端。

优选的是，所述开关管S1-S9的可控端均可通过智能控制模块的输出控制单元输出控制信号进行调节，所述控制信号优选为PWM信号。

所述的智能焊接系统，所述直流电源VDC1包括储能电池，所述直流电源VDC2包括超级电容；所述输出控制单元能够设置直流电源VDC1和直流电源VDC2输出的权重比值，通过设置所述权重比值满足不同焊接需求。

所述输出控制单元包括初始化单元、数据分析校核单元、控制信号限定单元和控制信号调节单元，

所述初始化单元用于根据数据运算单元通过接收服务器处传输过来的焊接需求，分析计算出对应的焊接需求第一参数；

所述数据分析校核单元用于通过数据运算单元调用采集模块的摄像头和超声波采集的焊接对象的图像信息和超声波信息，根据所述图像信息确定焊接对象的材质，以及根据超声波信息确定焊接位置的状态，所述数据运算单元通过焊接对象的材质和焊接位置的状态校核所述第一参数是否满足焊机要求，如果满足，则将第一参数传送到所述输出控制单元；

所述控制信号限定单元用于接收到所述第一参数时，先设置直流电源VDC1和直流电源VDC2输出的权重比值，根据所述权重比值生成控制第一变换单元的控制信号的第一阈值范围和第二变换单元的控制信号的第二阈值范围；

所述控制信号调节单元用于根据所述表面图像信息和所述超声波检测结果在第一阈值范围内调整第一变换单元的控制信号，根据所述表面图像信息和所述超声波检测结果在第二阈值范围内调整第二变换单元的控制信号。

如图3所示，为本发明基于智能焊接系统实施例的智能控制方法示意图，该智能控制方法，包括如下步骤：

S1、根据数据运算单元通过接收服务器处传输过来的焊接需求，分析计算出对应的焊接需求第一参数；

S2、通过数据运算单元调用采集模块的摄像头和超声波采集的焊接对象的图像信息和超声波信息，根据所述图像信息确定焊接对象的材质，以及根据超声波信息确定焊接位置的状态，所述数据运算单元通过焊接对象的材质和焊接位置的状态校核所述第一参数是否满足焊机要求，如果满足，则将第一参数传送到所述输出控制单元；

S3、接收到所述第一参数时，先设置直流电源VDC1和直流电源VDC2输出的权重比值，根据所述权重比值生成控制第一变换单元的控制信号的第一阈值范围和第二变换单元的控制信号的第二阈值范围；

S4、所述智能控制模块用于接收所述数据采集模块采集的焊接位置的表面图像信息和所述超声波检测结果，并通过所述数据运算单元对所述表面图像信息和所述超声波检测结果进行分别分析处理，判断所述焊接位置所述表面图像信息是否符合焊接要求，如果所述表面图像信息符合要求，则判断所述超声波检测结果是否符合要求，如果超声波检测结果也符合要求，则保持当前的第一供电模块的控制信号不变；如果表面图像信息和超声波检测结果至少其中之一不符合要求，则采集所述第一供电模块的输出电流和电压信息，校核所述输出电流和电压信息是否符合预设的电流和电压要求，如果存在偏差，则调整所述第一供电模块的控制信号，如果不存在偏差，则校核智能焊接系统的焊枪的移动位置；根据所述表面图像信息和所述超声波检测结果在第一阈值范围内调整第一变换单元的控制信号，根据所述表面图像信息和所述超声波检测结果在第二阈值范围内调整第二变换单元的控制信号。

本实施例所示的一种智能焊接系统，能够通过图像采集和分析，并配合超声波检测和分析，确定焊接过程是否符合要求，如果不符合要求则调整供电精确度以及转动精度，满足焊机的对于焊接的需求，提高焊机的准确性和稳定性。作为本实施例的改进点之一是，设置可匹配焊机的两个直流电源，使得能够根据焊机对于不同类型电源的需求进行适应性调整匹配，且能够通过调整输出信号，调整直流电源的输出精度和准确性。作为本实施例的另一改进之处是，能够通过图像和超声波双重信号对焊接结果进行判断，并根据判断结果进行焊机供电和移动位置精度调整，提高了焊接系统的智能化，同时也能够提高焊接结果的及时校核。作为本实施例的又一改进点是，分两个关键步骤调整第一供电模块的输出，第一个关键步骤是根据焊接需求和不同直流电源的特点设置两个直流电源的权重比值， 第二个关键步骤是根据摄像头和超声波检测的结果在满足两个直流电源的权重比值的阈值范围内调整控制各个电源的变换单元的控制信号，以使得变换单元能够满足采集模块采集信号后调整焊机的焊枪供电需求。

在该实施例中，还可以增加如图4-图7所示的用于对机械臂进行控制的内容。可选地，在前述智能控制系统中，还可以包括机械臂和第二供电模块，所述机械臂包括第一连接杆、第二连接杆、转向头和焊接安装部件；所述第一连接杆的第一端通过第一转向齿轮固定连接在焊接系统本体上，第一连接杆的第二端通过第二转向齿轮固定连接所述第二连接杆的第一端，第二连接杆的第二端通过第三转向齿轮连接所述转向头，所述焊接安装部件安装在所述转向头上，所述焊接安装部件用于安装焊接条和所述数据采集模块，所述数据采集模块外周设置隔热透明部件，用于对焊接条焊接的高温进行隔热，所述第二供电模块包括两个直流电源，用于给焊接条进行按分配权重比例供电，所述第二供电模块对机械臂上的转向齿轮进行备用供电。

进一步地，隔热透明部件可选择耐高温的玻璃。

所述的智能焊接系统，所述第一转向齿轮为全圆周齿轮，能够形成全圆周转动，所述第二转向齿轮和第三转向齿轮能够联动卡锁，所述第三转向齿轮带动所述转向头在第一方向上移动，所述第二转向齿轮带动所述第二连接杆在第二方向上移动，所述第一方向与第二方向相互垂直；所述焊接安装部件包括多个焊条安装孔，所述焊接安装部件通过所述转向头的转向能够实现多个焊条安装孔调整角度对准焊接位置。

与前述内容相同，该智能焊接系统中的所述智能控制模块包括数据运算单元、输出控制单元、数据传输单元和服务器；所述数据采集模块包括摄像头和超声波，所述摄像头用于采集焊枪焊接位置的表面图像信息，所述超声波用于针对焊枪焊接位置进行超声波检测获得超声波检测结果，并将所述表面图像信息和所述超声波检测结果均发送给所述智能控制模块。该实施例中，输出控制单元还可输出控制信号控制第二供电模块。

优选的是，所述隔热透明部件可设置为可打开和关闭的耐高温玻璃，在焊接过程中将所述隔热透明部件关闭，以对数据采集模块进行保护，在焊接完成后，检测到焊接位置的温度降低到可接受范围内，可自动打开隔热透明部件，以使得摄像头和超声波能够更精确的采集焊接位置的数据。

如图6所示，为本发明第二供电模块的示意图。所述第二供电模块包括：直流电源1DC1和直流电源2DC2，所述直流电源1DC1对应连接第一变换模块，所述第一变换模块分两路输出，所述第一变换模块的第一路输出连接机械臂的电机，所述第一变换模块的第二路输出与第二变换模块的输出串联后连接焊条；所述直流电源2DC2对应连接第二变换模块，所述第二变换模块分两路输出，第二变换模块的第一路输出连接机械臂的电机，第二变换模块的第二路输出与第一变换模块的输出串联后连接焊条；所述第二变换模块的第一路输出和所述第一变换模块的第一路输出形成或电路。

进一步地，所述直流电源1DC1的正极连接二极管1D2的阴极、开关管1S1的第一非可控端、电容1C1的第一端、二极管1D5的阴极和变压器1T1第二原边的同名端，电容1C1的第二端连接二极管1D3的阳极、二极管1D4的阴极，二极管1D3的阴极连接二极管1D2的阳极、开关管1S1的第二非可控端、变压器1T1的副边同名端、电感1L3的第一端和二极管1D1的阴极，二极管1D1的阳极连接直流电源1DC1的负极；二极管1D4的阳极连接变压器1T1的第一原边的同名端，变压器1T1的第一原边的异名端连接电感1L5的第一端，电感1L5的第二端连接直流电源1DC1的负极，变压器1T1的第二原边的异名端连接电感1L6的第一端，电感1L6的第二端连接二极管1D6的阴极，二极管1D6的阳极连接二极管1D7的阴极和电容1C2的第一端，电容1C2的第二端连接直流电源1DC1的负极；二极管1D5的阳极连接变压器1T1副边的异名端、二极管1D7的阳极、开关管1S2的第一非可控端、变压器1T2的原边异名端和二极管1D8的阴极，开关管1S2的第二非可控端连接二极管1D8的阳极和直流电源1DC1的负极；电感1L3的第二端连接变压器1T2的原边同名端，变压器1T2的副边异名端连接电感1L4的第一端，电感1L4的第二端连接二极管1D9的阳极，二极管1D9的阴极连接二极管1D12的阳极和二极管1D10-1D11的阳极，二极管1D12的阴极连接机械臂的电机，变压器1T2的副边同名端作为第二输出端连接电容1Co1-1Co2的第二端；

进一步地，二极管1D10的阴极连接开关管1S4的第一非可控端，开关管1S4的第二非可控端连接电容1Co1的第一端和第一焊枪的第一端；电容1Co1的第二端连接变压器1T2的第二输出端；二极管1D11的阴极连接开关管1S5的第一非可控端，开关管1S5的第二非可控端连接电容1Co2的第一端和第二焊枪的第一端；电容1Co2的第二端连接变压器1T1-1T2的第二输出端；直流电源2DC2的正极连接二极管1D13的阳极、开关管1S6的第一非可控端和开关管1S8的第一非可控端，二极管1D13的阴极连接机械臂的电机，二极管1D12和二极管1D13形成或电路给机械臂的电机互为备用供电，开关管1S6的第二非可控端连接二极管1Db2的阴极、二极管1DL2的阴极和电感1L2的第一端，电感1L2的第二端连接开关管1S7的第二非可控端、变压器1T2的第二输出端、电容1Cb2的第一端和电容1Co2的第二端，开关管1S7的第一非可控端连接二极管1DL2的阳极，电容1Cb2的第二端连接第二焊枪的第二端；开关管1S8的第二非可控端连接二极管1Db1的阴极、二极管1DL1的阴极和电感1L1的第一端，电感1L1的第二端连接开关管1S3的第二非可控端、变压器1T2的第二输出端、电容1Cb1的第一端和电容1Co1的第二端，开关管1S3的第一非可控端连接二极管1DL1的阳极，电容1Cb1的第二端连接第一焊枪的第二端。

进一步地，所述直流电源1DC1包括多种储能电池串并形成的储能电池组，所述储能电池组之间通过均衡电路进行主动均衡，且设置有旁路开关，在储能电池出现故障时，能够通过旁路开关进行旁路，实现剔除故障的作用；所述直流电源2DC2包括超级电容。

如图7所示，为基于前述包括机械臂的智能焊接系统实施例的智能控制方法示意图。该方法可独立于图3所示方法执行。该智能控制方法包括如下步骤：

S1、校核机械臂，启动直流电源1DC1和直流电源2DC2，通过直流电源1DC1和直流电源2DC2给机械臂供电，检测第一转向齿轮、第二转向齿轮、第三转向齿轮是否均处于正常转动状态，如果是，判断焊接安装部件的焊接条是否放置正确，如果焊接条安装正确，则开启数据采集模块；

S2、根据数据运算单元通过接收服务器处传输过来的焊接需求，分析计算出对应的焊接需求第一参数；

S3、通过数据运算单元调用采集模块的摄像头和超声波采集的焊接对象的图像信息和超声波信息，根据所述图像信息确定焊接对象的材质，以及根据超声波信息确定焊接位置的状态，所述数据运算单元通过焊接对象的材质和焊接位置的状态校核所述第一参数是否满足焊机要求，如果满足，则将第一参数传送到所述输出控制单元；

S4、接收到所述第一参数时，先设置直流电源1DC1和直流电源2DC2输出的权重比值，根据所述权重比值生成控制第一变换模块的控制信号的第一临界值范围和第二变换模块的控制信号的第二临界值范围；

S5、智能控制模块控制所述机械臂的第一转向齿轮转动到机械臂正对焊接位置，锁定所述第一转向齿轮，然后控制第二转向齿轮使得机械臂朝着焊接位置靠近，使得焊接条能够触碰到所述焊接位置，然后控制所述第三转向齿轮，使得在焊接过程中随着焊接条使用完后转动所述焊接安装部件，替换新的焊接条对准焊接位置，直到焊接完成；

S6、所述智能控制模块用于接收所述数据采集模块采集的焊接位置的表面图像信息和所述超声波检测结果，并通过所述数据运算单元对所述表面图像信息和所述超声波检测结果进行分别分析处理，判断所述焊接位置所述表面图像信息是否符合焊接要求，如果所述表面图像信息符合要求，则判断所述超声波检测结果是否符合要求，如果超声波检测结果也符合要求，则保持当前的第二供电模块的控制信号不变；如果表面图像信息和超声波检测结果至少其中之一不符合要求，则采集所述第二供电模块的输出电流和电压信息，校核所述输出电流和电压信息是否符合设置的电流和电压要求，如果存在偏差，则调整所述第二供电模块的控制信号，如果不存在偏差，则校核智能焊接系统的焊枪的机械臂的移动精度；根据所述表面图像信息和所述超声波检测结果在第一临界值范围内调整第一变换模块的控制信号，根据所述表面图像信息和所述超声波检测结果在第二临界值范围内调整第二变换模块的控制信号。本实施例中设置的电流和电压要求可以为预先设置好的电流和电压要求。

实施例二：

如图4所示，为本发明又一智能焊接系统实施例的示意图，如图5所示，为该实施例机械臂功能示意图。本实施例为可独立于实施例一的又一实施例。本实施例所示的智能焊接系统包括机械臂、数据采集模块、智能控制模块和第二供电模块，所述机械臂包括第一连接杆、第二连接杆、转向头和焊接安装部件；所述第一连接杆的第一端通过第一转向齿轮固定连接在焊接系统本体上，第一连接杆的第二端通过第二转向齿轮固定连接所述第二连接杆的第一端，第二连接杆的第二端通过第三转向齿轮连接所述转向头，所述焊接安装部件安装在所述转向头上，所述焊接安装部件用于安装焊接条和数据采集模块，所述数据采集模块外周设置隔热透明部件，用于对焊接条焊接的高温进行隔热，所述第二供电模块包括两个直流电源，用于给焊接条进行按分配权重比例供电，所述第二供电模块对机械臂上的转向齿轮进行备用供电。

优选的是，隔热透明部件可选择耐高温的玻璃。

所述的智能焊接系统，所述第一转向齿轮为全圆周齿轮，能够形成全圆周转动，所述第二转向齿轮和第三转向齿轮能够联动卡锁，所述第三转向齿轮带动所述转向头在第一方向上移动，所述第二转向齿轮带动所述第二连接杆在第二方向上移动，所述第一方向与第二方向相互垂直；所述焊接安装部件包括多个焊条安装孔，所述焊接安装部件通过所述转向头的转向能够实现多个焊条安装孔调整角度对准焊接位置。

所述的智能焊接系统，所述智能控制模块包括数据运算单元、输出控制单元、数据传输单元和服务器；所述数据采集模块包括摄像头和超声波，所述摄像头用于采集焊枪焊接位置的表面图像信息，所述超声波用于针对焊枪焊接位置进行超声波检测获得超声波检测结果，并将所述表面图像信息和所述超声波检测结果均发送给所述智能控制模块。

优选的是，所述隔热透明部件可设置为可打开和关闭的耐高温玻璃，在焊接过程中将所述隔热透明部件关闭，以对数据采集模块进行保护，在焊接完成后，检测到焊接位置的温度降低到可接受范围内，可自动打开隔热透明部件，以使得摄像头和超声波能够更精确的采集焊接位置的数据。

如图6所示，为本发明实施例二第二供电模块的示意图。所述第二供电模块包括：直流电源1DC1和直流电源2DC2，所述直流电源1DC1对应连接第一变换模块，所述第一变换模块分两路输出，所述第一变换模块的第一路输出连接机械臂的电机，所述第一变换模块的第二路输出与第二变换模块的输出串联后连接焊条；所述直流电源2DC2对应连接第二变换模块，所述第二变换模块分两路输出，第二变换模块的第一路输出连接机械臂的电机，第二变换模块的第二路输出与第一变换模块的输出串联后连接焊条；所述第二变换模块的第一路输出和所述第一变换模块的第一路输出形成或电路。

可选地，所述直流电源1DC1的正极连接二极管1D2的阴极、开关管1S1的第一非可控端、电容1C1的第一端、二极管1D5的阴极和变压器1T1第二原边的同名端，电容1C1的第二端连接二极管1D3的阳极、二极管1D4的阴极，二极管1D3的阴极连接二极管1D2的阳极、开关管1S1的第二非可控端、变压器1T1的副边同名端、电感1L3的第一端和二极管1D1的阴极，二极管1D1的阳极连接直流电源1DC1的负极；二极管1D4的阳极连接变压器1T1的第一原边的同名端，变压器1T1的第一原边的异名端连接电感1L5的第一端，电感1L5的第二端连接直流电源1DC1的负极，变压器1T1的第二原边的异名端连接电感1L6的第一端，电感1L6的第二端连接二极管1D6的阴极，二极管1D6的阳极连接二极管1D7的阴极和电容1C2的第一端，电容1C2的第二端连接直流电源1DC1的负极；二极管1D5的阳极连接变压器1T1副边的异名端、二极管1D7的阳极、开关管1S2的第一非可控端、变压器1T2的原边异名端和二极管1D8的阴极，开关管1S2的第二非可控端连接二极管1D8的阳极和直流电源1DC1的负极；电感1L3的第二端连接变压器1T2的原边同名端，变压器1T2的副边异名端连接电感1L4的第一端，电感1L4的第二端连接二极管1D9的阳极，二极管1D9的阴极连接二极管1D12的阳极和二极管1D10-1D11的阳极，二极管1D12的阴极连接机械臂的电机，变压器1T2的副边同名端作为第二输出端连接电容1Co1-1Co2的第二端；

二极管1D10的阴极连接开关管1S4的第一非可控端，开关管1S4的第二非可控端连接电容1Co1的第一端和第一焊枪的第一端；电容1Co1的第二端连接变压器1T2的第二输出端；二极管1D11的阴极连接开关管1S5的第一非可控端，开关管1S5的第二非可控端连接电容1Co2的第一端和第二焊枪的第一端；电容1Co2的第二端连接变压器1T1-1T2的第二输出端；直流电源2DC2的正极连接二极管1D13的阳极、开关管1S6的第一非可控端和开关管1S8的第一非可控端，二极管1D13的阴极连接机械臂的电机，二极管1D12和二极管1D13形成或电路给机械臂的电机互为备用供电，开关管1S6的第二非可控端连接二极管1Db2的阴极、二极管1DL2的阴极和电感1L2的第一端，电感1L2的第二端连接开关管1S7的第二非可控端、变压器1T2的第二输出端、电容1Cb2的第一端和电容1Co2的第二端，开关管1S7的第一非可控端连接二极管1DL2的阳极，电容1Cb2的第二端连接第二焊枪的第二端；开关管1S8的第二非可控端连接二极管1Db1的阴极、二极管1DL1的阴极和电感1L1的第一端，电感1L1的第二端连接开关管1S3的第二非可控端、变压器1T2的第二输出端、电容1Cb1的第一端和电容1Co1的第二端，开关管1S3的第一非可控端连接二极管1DL1的阳极，电容1Cb1的第二端连接第一焊枪的第二端。

可选地，所述直流电源1DC1包括多种储能电池串并形成的储能电池组，所述储能电池组之间通过均衡电路进行主动均衡，且设置有旁路开关，在储能电池出现故障时，能够通过旁路开关进行旁路，实现剔除故障的作用；所述直流电源2DC2包括超级电容。

如图7所示，为基于实施例二智能焊接系统的智能控制方法示意图。该智能控制方法，包括如下步骤：

S1、校核机械臂，启动直流电源1DC1和直流电源2DC2，通过直流电源1DC1和直流电源2DC2给机械臂供电，检测第一转向齿轮、第二转向齿轮、第三转向齿轮是否均处于正常转动状态，如果是，判断焊接安装部件的焊接条是否放置正确，如果焊接条安装正确，则开启数据采集模块；

S2、根据数据运算单元通过接收服务器处传输过来的焊接需求，分析计算出对应的焊接需求第一参数；

S3、通过数据运算单元调用采集模块的摄像头和超声波采集的焊接对象的图像信息和超声波信息，根据所述图像信息确定焊接对象的材质，以及根据超声波信息确定焊接位置的状态，所述数据运算单元通过焊接对象的材质和焊接位置的状态校核所述第一参数是否满足焊机要求，如果满足，则将第一参数传送到所述输出控制单元；

S4、接收到所述第一参数时，先设置直流电源1DC1和直流电源2DC2输出的权重比值，根据所述权重比值生成控制第一变换模块的控制信号的第一临界值范围和第二变换模块的控制信号的第二临界值范围；

S5、智能控制模块控制所述机械臂的第一转向齿轮转动到机械臂正对焊接位置，锁定第一转向齿轮，然后控制第二转向齿轮使得机械臂朝着焊接位置靠近，使得焊接条能够触碰到所述焊接位置，然后控制所述第三转向齿轮，使得在焊接过程中随着焊接条使用完后转动所述焊接安装部件，替换新的焊接条对准焊接位置，直到焊接完成；

S6、所述智能控制模块用于接收所述数据采集模块采集的焊接位置的表面图像信息和所述超声波检测结果，并通过所述数据运算单元对所述表面图像信息和所述超声波检测结果进行分别分析处理，判断所述焊接位置所述表面图像信息是否符合焊接要求，如果所述表面图像信息符合要求，则判断所述超声波检测结果是否符合要求，如果超声波检测结果也符合要求，则保持当前的第二供电模块的控制信号不变；如果表面图像信息和超声波检测结果至少其中之一不符合要求，则采集所述第二供电模块的输出电流和电压信息，校核所述输出电流和电压信息是否符合设置的电流和电压要求，如果存在偏差，则调整所述第二供电模块的控制信号，如果不存在偏差，则校核智能焊接系统的焊枪的机械臂的移动精度；根据所述表面图像信息和所述超声波检测结果在第一临界值范围内调整第一变换模块的控制信号，根据所述表面图像信息和所述超声波检测结果在第二临界值范围内调整第二变换模块的控制信号。

本实施例所示智能焊接系统，能够通过图像采集和分析，并配合超声波检测和分析，确定焊接过程是否符合要求，具备配合焊接的机械臂，能够准确控制焊接过程中的精度问题，通过两个直流电源，既能够给不同类型的焊接对象配合供电，同时又能够满足机械臂互为备用的供电需求。作为本实施例的改进点之一是，通过三个不同方向和类型的转向齿轮，满足机械臂对于转动方向的精确，并配合第一连接杆和第二连接杆以及可转动的焊接安装部件，可以灵活切换焊接条，并保障数据采集模块能够准确及时的采集需要的数据，设置可匹配焊机的两个直流电源，使得能够根据焊机对于不同类型电源的需求进行适应性调整匹配，并满足机械臂的供电需求。作为本实施例的另一改进之处是，能够通过图像和超声波双重信号对焊接结果进行判断，并根据判断结果进行焊机供电和移动位置精度调整，提高了焊接系统的智能化，同时也能够提高焊接结果的及时校核。作为本实施例的又一改进点是，设置两种不同类型的电源，且分别对应了两种不同类型的变换单元，能够满足不同类型直流电源输出的稳定性，分两个关键步骤调整第二供电模块的输出，第一个关键步骤是根据焊接需求和不同直流电源的特点设置两个直流电源的权重比值， 第二个关键步骤是根据摄像头和超声波检测的结果在满足两个直流电源的权重比值的阈值范围内调整控制各个电源的变换单元的控制信号，以使得变换单元能够满足采集模块采集信号后调整焊机的需求。作为本实施例的改进点之一是，设置可匹配焊机的两个直流电源，使得能够根据焊机对于不同类型电源的需求进行适应性调整匹配，且能够通过调整输出信号，调整直流电源的输出精度和准确性。

Claims (3)

1.一种智能焊接系统，其特征在于，该系统包括数据采集模块、智能控制模块和第一供电模块，所述智能控制模块包括数据运算单元、输出控制单元、数据传输单元和服务器；所述数据采集模块通过传输线把数据传输至智能控制模块的数据运算单元，所述数据运算单元将数据进行分析处理后分别通过所述数据传输单元把数据上传至服务器以及传输到输出控制单元，所述输出控制单元输出控制信号控制所述第一供电模块稳定提供电能，所述第一供电模块包括两个直流电源、与所述两个直流电源对应的变换单元以及至少两个输出调整单元；所述第一供电模块包括：直流电源VDC1和直流电源VDC2，所述直流电源VDC1对应连接第一变换单元，所述直流电源VDC2对应连接第二变换单元；所述第一变换单元和所述第二变换单元均至少有两个输出，每个输出均连接一个焊枪，所述第一变换单元和所述第二变换单元的输出端形成串联；所述数据采集模块包括摄像头和超声波，所述摄像头用于采集焊枪焊接位置的表面图像信息，所述超声波用于针对焊枪焊接位置进行超声波检测获得超声波检测结果，并将所述表面图像信息和所述超声波检测结果均发送给所述智能控制模块；所述智能控制模块用于接收所述数据采集模块采集的焊接位置的表面图像信息和所述超声波检测结果，并通过所述数据运算单元对所述表面图像信息和所述超声波检测结果进行分别分析处理，判断所述焊接位置所述表面图像信息是否符合焊接要求，如果所述表面图像信息符合要求，则判断所述超声波检测结果是否符合要求，如果超声波检测结果也符合要求，则保持当前的第一供电模块的控制信号不变；如果表面图像信息和超声波检测结果至少其中之一不符合要求，则采集所述第一供电模块的输出电流和电压信息，校核所述输出电流和电压信息是否符合预设的电流和电压要求，如果存在偏差，则调整所述第一供电模块的控制信号，如果不存在偏差，则校核智能焊接系统的焊枪的移动精度；所述输出控制单元包括初始化单元、数据分析校核单元、控制信号限定单元和控制信号调节单元，所述初始化单元用于根据数据运算单元通过接收服务器处传输过来的焊接需求，分析计算出对应的焊接需求第一参数；

所述数据分析校核单元用于通过数据运算单元调用采集模块的摄像头和超声波采集的焊接对象的表面图像信息和超声波信息，根据所述表面图像信息确定焊接对象的材质，以及根据超声波信息确定焊接位置的状态，所述数据运算单元通过焊接对象的材质和焊接位置的状态校核所述第一参数是否满足焊机要求，如果满足，则将第一参数传送到所述输出控制单元；

所述控制信号限定单元用于接收到所述第一参数时，先设置直流电源VDC1和直流电源VDC2输出的权重比值，根据所述权重比值生成控制第一变换单元的控制信号的第一阈值范围和第二变换单元的控制信号的第二阈值范围；

所述控制信号调节单元用于根据所述表面图像信息和所述超声波检测结果在第一阈值范围内调整第一变换单元的控制信号，根据所述表面图像信息和所述超声波检测结果在第二阈值范围内调整第二变换单元的控制信号。

2.如权利要求1所述的智能焊接系统，其特征在于，所述直流电源VDC1包括储能电池，所述直流电源VDC2包括超级电容。

3.一种基于权利要求2所述智能焊接系统的智能控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、根据数据运算单元通过接收服务器处传输过来的焊接需求，分析计算出对应的焊接需求第一参数；

S2、通过数据运算单元调用采集模块的摄像头和超声波采集的焊接对象的表面图像信息和超声波信息，根据所述表面图像信息确定焊接对象的材质，以及根据超声波信息确定焊接位置的状态，所述数据运算单元通过焊接对象的材质和焊接位置的状态校核所述第一参数是否满足焊机要求，如果满足，则将第一参数传送到所述输出控制单元；

S3、接收到所述第一参数时，先设置直流电源VDC1和直流电源VDC2输出的权重比值，根据所述权重比值生成控制第一变换单元的控制信号的第一阈值范围和第二变换单元的控制信号的第二阈值范围；

S4、所述智能控制模块用于接收所述数据采集模块采集的焊接位置的表面图像信息和所述超声波检测结果，并通过所述数据运算单元对所述表面图像信息和所述超声波检测结果进行分别分析处理，判断所述焊接位置所述表面图像信息是否符合焊接要求，如果所述表面图像信息符合要求，则判断所述超声波检测结果是否符合要求，如果超声波检测结果也符合要求，则保持当前的第一供电模块的控制信号不变；如果表面图像信息和超声波检测结果至少其中之一不符合要求，则采集所述第一供电模块的输出电流和电压信息，校核所述输出电流和电压信息是否符合预设的电流和电压要求，如果存在偏差，则调整所述第一供电模块的控制信号，如果不存在偏差，则校核智能焊接系统的焊枪的移动位置；根据所述表面图像信息和所述超声波检测结果在第一阈值范围内调整第一变换单元的控制信号，根据所述表面图像信息和所述超声波检测结果在第二阈值范围内调整第二变换单元的控制信号。

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