CN116586719A - 一种自动焊接监控系统、方法、设备及可读存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请属于智能化自动焊接的技术领域，公开了一种自动焊接监控系统、方法、设备及可读存储介质，该系统包括：焊接控制模块，用于获取选定的焊接工艺对应的专用焊接参数，并基于专用焊接参数对焊件进行自动焊接；焊接质量监测模块，用于获取自动焊接设备在自动焊接过程中的多源数据，并融合多源数据后，判断焊件是否存在焊接缺陷；焊接调整模块，用于若确定焊件存在焊接缺陷，则基于焊接缺陷调整自动焊接设备的力量参数、焊接工艺参数、运动参数以及热量参数，对自动焊接设备进行焊接力量控制、焊接工艺控制、运动控制以及热量控制。本申请可以实现对焊接过程的精密检测与控制，保证焊接质量的稳定性和可靠性。
Description
技术领域
本申请涉及智能化自动焊接的技术领域，尤其涉及一种自动焊接监控系统、方法、设备及可读存储介质。
背景技术
目前常见的自动焊接设备多为固定式，工作空间有限，难以适应复杂曲面或者大尺寸工件的焊接要求。移动式焊接机器人移动性能差、环境抗干扰能力弱，难以稳定工作于恶劣的现场环境。固定式与移动式的焊接机器人对应的检测与控制系统较为简单，导致焊接质量控制也比较困难。
发明内容
本申请提供了一种自动焊接监控系统、方法、设备及可读存储介质，可以实现对焊接过程的精密检测与控制，保证焊接质量的稳定性和可靠性。
第一方面，本申请实施例提供了一种自动焊接监控系统，该系统包括：
焊接控制模块，用于获取选定的焊接工艺对应的专用焊接参数，并基于专用焊接参数控制自动焊接设备对焊件进行自动焊接，其中，所述专用焊接参数包括焊接电流、焊接电压、焊接熔池高度和温度、焊接电弧参数、送丝速度、气体流量以及焊丝插入深度；
焊接质量监测模块，用于获取自动焊接设备在自动焊接过程中的多源数据，并融合多源数据后，判断焊件是否存在焊接缺陷，其中，所述多源数据包括焊枪传感器采集的焊接参数数据、视觉传感器和超声波传感器采集的自动焊接设备位置处的环境监测数据、红外热成像仪采集的焊接热输入与自动焊接设备热输出的热量数据；
焊接调整模块，用于若确定焊件存在焊接缺陷，则基于焊接缺陷调整自动焊接设备的力量参数、焊接工艺参数、运动参数以及热量参数，对自动焊接设备进行焊接力量控制、焊接工艺控制、运动控制以及热量控制。
进一步的，所述焊接质量监测模块，具体用于：
获取自动焊接设备中安装在焊枪上的各类传感器采集的焊接过程数据，所述焊接过程数据包括焊接电流、焊接电压、送丝速度、气体流量以及温度；
获取专用视觉传感器在焊接过程中捕捉的焊池图像数据或焊缝图像数据，所述焊池图像数据或焊缝图像数据包括焊池形态、深度、光照强度、飞溅产生情况；
获取红外热成像仪监测焊接电弧、焊件与自动焊接设备的温度变化量；
判断焊接过程数据、焊池图像或焊缝图像以及温度变化量是否存在异常；
若存在异常，则确定焊件是否存在焊接缺陷或者焊接过程故障。
进一步的，所述焊接调整模块，具体用于：
采用力传感器检测自动焊接设备的焊接输入力，基于PID计算得到焊接输出力，并基于焊接输出力对自动焊接设备进行焊接力量控制；
采用运动学与力学模型，结合惯导与自动焊接设备位置处的环境监测数据，确定自动焊接设备的运动轨迹，输出自动焊接设备中机械臂关节角加速度，并基于所述运动轨迹与自动焊接设备中机械臂关节角加速度对自动焊接设备进行运动控制；
基于热量数据计算确定自动焊接设备的风扇转速以及散热孔开度，并基于所述风扇转速以及散热孔开度对自动焊接设备进行热量控制，其中，所述热量数据包括焊接功率、电弧时间、自动焊接设备外壳温度和环境温度；
基于焊接参数数据、环境监测数据以及热量数据，计算确定自动焊接设备的焊接工艺参数调整值作为焊接工艺参数，基于焊接工艺参数对自动焊接设备进行焊接工艺控制。
进一步的，采用AR技术基于环境监测数据在所述自动焊接监控系统中自动显示自动焊接设备的环境信息。
进一步的，所述自动焊接设备与自动焊接监控系统中的焊接控制模块、焊接质量监测模块以及焊接调整模块均采用5G通信连接。
第二方面，本发明还提供一种自动焊接监控方法，所述方法包括：
获取选定的焊接工艺对应的专用焊接参数，并基于专用焊接参数控制自动焊接设备对焊件进行自动焊接，其中，所述专用焊接参数包括焊接电流、焊接电压、焊接熔池高度和温度、焊接电弧参数、送丝速度、气体流量以及焊丝插入深度；
获取自动焊接设备在自动焊接过程中的多源数据，并融合多源数据后，判断焊件是否存在焊接缺陷，其中，所述多源数据包括焊枪传感器采集的焊接参数数据、视觉传感器和超声波传感器采集的自动焊接设备位置处的环境监测数据、红外热成像仪采集的焊接热输入与自动焊接设备热输出的热量数据；
若确定焊件存在焊接缺陷，则基于焊接缺陷调整自动焊接设备的力量参数、焊接工艺参数、运动参数以及热量参数，对自动焊接设备进行焊接力量控制、焊接工艺控制、运动控制以及热量控制。
进一步的，所述获取自动焊接设备在自动焊接过程中的多源数据，并融合多源数据后，判断焊件是否存在焊接缺陷的步骤包括：
获取自动焊接设备中安装在焊枪上的各类传感器采集的焊接过程数据，所述焊接过程数据包括焊接电流、焊接电压、送丝速度、气体流量以及温度；
获取专用视觉传感器在焊接过程中捕捉的焊池图像数据或焊缝图像数据，所述焊池图像数据或焊缝图像数据包括焊池形态、深度、光照强度、飞溅产生情况；
获取红外热成像仪监测焊接电弧、焊件与自动焊接设备的温度变化量；
判断焊接过程数据、焊池图像或焊缝图像以及温度变化量是否存在异常；
若存在异常，则确定焊件是否存在焊接缺陷或者焊接过程故障。
进一步的，所述若确定焊件存在焊接缺陷，则基于焊接缺陷调整自动焊接设备的力量参数、焊接工艺参数、运动参数以及热量参数，对自动焊接设备进行焊接力量控制、焊接工艺控制、运动控制以及热量控制的步骤包括：
采用力传感器检测自动焊接设备的焊接输入力，基于PID计算得到焊接输出力，并基于焊接输出力对自动焊接设备进行焊接力量控制；
采用运动学与力学模型，结合惯导与自动焊接设备位置处的环境监测数据，确定自动焊接设备的运动轨迹，输出自动焊接设备中机械臂关节角加速度，并基于所述运动轨迹与自动焊接设备中机械臂关节角加速度对自动焊接设备进行运动控制；
基于热量数据计算确定自动焊接设备的风扇转速以及散热孔开度，并基于所述风扇转速以及散热孔开度对自动焊接设备进行热量控制，其中，所述热量数据包括焊接功率、电弧时间、自动焊接设备外壳温度和环境温度；
基于焊接参数数据、环境监测数据以及热量数据，计算确定自动焊接设备的焊接工艺参数调整值作为焊接工艺参数，基于焊接工艺参数对自动焊接设备进行焊接工艺控制。
进一步的，采用AR技术基于环境监测数据在所述自动焊接监控系统中自动显示自动焊接设备的环境信息。
进一步的，所述自动焊接设备与自动焊接监控系统中的焊接控制模块、焊接质量监测模块以及焊接调整模块均采用5G通信连接。
第三方面，本申请实施例还提供一种自动焊接监控设备，所述自动焊接监控设备包括处理器、存储器、以及存储在所述存储器上并可被所述处理器执行的自动焊接监控程序，其中所述自动焊接监控程序被所述处理器执行时，实现如上述所述的自动焊接监控方法的步骤。
第四方面，本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有自动焊接监控程序，其中所述自动焊接监控程序被处理器执行时，实现如上述所述的自动焊接监控方法的步骤。
综上，与现有技术相比，本申请实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：
本申请实施例提供的一种自动焊接监控系统、方法、设备及可读存储介质，本申请通过对自动焊接过程中焊接力量控制、焊接工艺控制、自动焊接设备的运动控制以及热量控制进行融合，提高了自动焊接设备的环境气候抗性与抗干扰能力，确保其能长期稳定作业；集合焊枪传感器、机器视觉、红外测温测得的多源信息，对焊接过程和焊缝质量进行监测，实现对焊接过程的精密检测与控制，保证焊接质量的稳定性和可靠性。
附图说明
图1为本申请一个实施例提供的自动焊接监控系统的功能模块示意图；
图2为本申请一个实施例提供的自动焊接监控方法的流程示意图；
图3为本申请一个实施例方案中涉及的自动焊接监控设备的硬件结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
请参见图1，本申请实施例提供了自动焊接监控系统，该系统具体包括：
焊接控制模块10，用于获取选定的焊接工艺对应的专用焊接参数，并基于专用焊接参数控制自动焊接设备对焊件进行自动焊接，其中，所述专用焊接参数包括焊接电流、焊接电压、焊接熔池高度和温度、焊接电弧参数、送丝速度、气体流量以及焊丝插入深度；
焊接质量监测模块20，用于获取自动焊接设备在自动焊接过程中的多源数据，并融合多源数据后，判断焊件是否存在焊接缺陷，其中，所述多源数据包括焊枪传感器采集的焊接参数数据、视觉传感器和超声波传感器采集的自动焊接设备位置处的环境监测数据、红外热成像仪采集的焊接热输入与自动焊接设备热输出的热量数据；
焊接调整模块30，用于若确定焊件存在焊接缺陷，则基于焊接缺陷调整自动焊接设备的力量参数、焊接工艺参数、运动参数以及热量参数，对自动焊接设备进行焊接力量控制、焊接工艺控制、运动控制以及热量控制。
本实施例中，自动焊接设备(一般为可移动式焊接机器人)采用两节六轴机械臂加自动焊接模块的结构。其中，机械臂会提供操作运动，自动焊接模块实现具体的焊接功能，机械臂连接到操作控制柜，自动焊接模块连接到工艺控制柜，两者之间通过工业以太网连接，实现信息交互与技术协同。此外，自动焊接设备内的机械臂与自动焊接模块、以及自动焊接监控系统中的焊接控制模块10、焊接质量监测模块20、焊接调整模块30采用的是更加通用和标准化的模块化设计与接口,每个模块为独立的功能单元，之间通过标准接口连接，这使得不同规格型号的模块可以随意组装，满足更广范围的定制需求，提高自动焊接设备与自动焊接监控系统的可重构性和二次开发能力，扩大了自动焊接设备的工作空间与适用范围。当现有模块无法满足特殊需求时,可针对性开发新模块并集成至自动焊接设备与自动焊接监控系统，这进一步提高了自动焊接设备与自动焊接监控系统整体的定制灵活性，有利于快速定制和更新，满足个性化需求。
自动焊接设备需要具备移动功能、焊接功能，并且由于自动焊接设备涉及到与周围环境的热量交换从而影响自动焊接设备的性能，因此本实施例方案将自动焊接设备中的焊接力量控制(保证焊材的输送)、焊接运动控制(实现焊炬运动轨迹跟踪)、焊接工艺控制(实现对应焊接工艺要求)以及焊接热量控制(保证热量输入与输出处于平衡状态，自动焊接设备可以稳定运行)综合在一起对自动焊接设备进行融合控制，达到协调一致的控制效果,提高系统的动态响应与控制精度。此外，针对焊接过程中的焊接质量还会综合采集焊枪传感器、机器视觉、红外测温等多源信息，基于多源信息进行实时有效的检测分析，以进行闭环控制和焊接缺陷的纠错，从而提高焊接质量与稳定性。
本实施例方案中，自动焊接设备可以实现不同种类的焊接方式，对应不同种类的焊接工艺，均对应研发实现不同焊接工艺(如MIG/MAG、TIG、埋弧焊等)对应的专用焊接参数，通过这些专用焊接参数来控制自动焊接设备实现对焊件的自动焊接。专用焊接参数包括焊接电流、焊接电压、焊接熔池高度和温度、焊接电弧参数、送丝速度、气体流量以及焊丝插入深度，在常有的焊接电流、焊接电压、焊接熔池高度和温度控制之外，还对考虑到焊接电弧参数、送丝速度、气体流量以及焊丝插入深度。其中，焊接电弧参数包括电弧长度、电弧稳定性等，这些参数对保证焊接质量同样至关重要；送丝速度，是影响焊接成形与焊接质量的关键参数之一；气体流量，对保护焊池、稳定电弧至关重要；焊丝插入深度，是决定熔深及焊接强度的关键参数。通过这些专用焊接参数，可以更加全面和精细的对焊件实施自动焊接。
在焊接控制模块进行自动焊接后，考虑到自动焊接过程不可控的话会影响到最终焊接质量，本实施例方案的自动焊接监控系统会对焊接质量进行监测，采集焊接过程中的多源数据，其中，多源数据包括焊枪传感器采集的焊接参数数据、视觉传感器和超声波传感器采集的自动焊接设备位置处的环境监测数据、红外热成像仪采集的焊接热输入与自动焊接设备热输出的热量数据。通过这些全面信息的采集，可以确定是否自动焊接设备出现故障或者焊接过程出现障碍导致焊件存在焊接缺陷，从而实现对焊接过程和焊缝质量的全方位检测、分析。此外，本实施例方案中，自动焊接监控系统涉及到新型传感器应用，如微小传感器(MEMS)、光纤传感器等在焊接应用中的新应用形式，可以实现高精度的温度、应变、振动等参数测量，以为控制算法和闭环控制提供精确的反馈信息。
在焊接质量监测模块确定当前焊件存在缺陷时，基于焊接缺陷调整自动焊接设备的力量参数、焊接工艺参数、运动参数以及热量参数，对自动焊接设备进行焊接力量控制、焊接工艺控制、运动控制以及热量控制。如减小进给速度、增加电流等，以期消除此类缺陷的产生,这可以大大提高缺陷监测的实用价值，实现真正的闭环控制。此外，在质量监测中结合机器学习技术，可以通过大量实践积累焊接知识和经验，持续优化控制算法与系统性能。
进一步地，一实施例中，所述焊接质量监测模块20，具体用于：
获取自动焊接设备中安装在焊枪上的各类传感器采集的焊接过程数据，所述焊接过程数据包括焊接电流、焊接电压、送丝速度、气体流量以及温度；
获取专用视觉传感器在焊接过程中捕捉的焊池图像数据或焊缝图像数据，所述焊池图像数据或焊缝图像数据包括焊池形态、深度、光照强度、飞溅产生情况；
获取红外热成像仪监测焊接电弧、焊件与自动焊接设备的温度变化量；
判断焊接过程数据、焊池图像或焊缝图像以及温度变化量是否存在异常；
若存在异常，则确定焊件是否存在焊接缺陷或者焊接过程故障。
本实施例中，在对焊接过程进行质量监测时，焊枪上安装的各类传感器会采集焊接过程中的焊接数据，包括焊接电流、焊接电压、送丝速度、气体流量以及温度，这些信息反映了焊接参数与工艺状态。而其中，不在自动焊接设备上的专用视觉传感器，如工业相机，在焊接过程中会实时捕捉焊池图像或者焊缝图像，利用图像处理技术分析焊池形态、深度、光照强度、飞溅产生情况，从而评估焊接质量与稳定性。此外，会利用不在自动焊接设备上的红外热成像仪实时监测焊接热源、焊件与机器人温度变化，其中，温度信息反映焊接热平衡与热输入状态，可用于评价焊接参数与机器人控制稳定性。采集以上各种信息并在自动焊接监控系统中融合处理，可根据信息含义与重要性进行综合判断与分析。如同时出现焊接电流突变、焊池图像异常及温度急升，可判断出存在焊接过程故障或缺陷，然后系统自动调整相关参数进行修正，或者提示操作员进行干预，实现闭环控制。
根据以上多源信息采集与融合结果，可以实现对全焊接系统的实时监测，对焊接工艺参数、机器人控制系统及环境条件等进行更加精确与全面的调整，实现对焊接工艺、热控制和机械控制的全方位优化，不仅仅局限在某一控制环节，这提高了自动焊接设备的焊接控制效率与焊接质量稳定性。
进一步地，一实施例中，所述焊接调整模块30，具体用于：
采用力传感器检测自动焊接设备的焊接输入力，基于PID计算得到焊接输出力，并基于焊接输出力对自动焊接设备进行焊接力量控制；
采用运动学与力学模型，结合惯导与自动焊接设备位置处的环境监测数据，确定自动焊接设备的运动轨迹，输出自动焊接设备中机械臂关节角加速度，并基于所述运动轨迹与自动焊接设备中机械臂关节角加速度对自动焊接设备进行运动控制；
基于热量数据计算确定自动焊接设备的风扇转速以及散热孔开度，并基于所述风扇转速以及散热孔开度对自动焊接设备进行热量控制，其中，所述热量数据包括焊接功率、电弧时间、自动焊接设备外壳温度和环境温度；
基于焊接参数数据、环境监测数据以及热量数据，计算确定自动焊接设备的焊接工艺参数调整值作为焊接工艺参数，基于焊接工艺参数对自动焊接设备进行焊接工艺控制。
本实施例中，在对自动焊接设备进行焊接力量控制时，会采用力传感器实时监测焊接输入力,并采用PID或智能控制算法计算输出力以实现力量控制。例如在焊接过程中实时监测焊丝输送动力并精确控制，保证稳定连续的焊丝供给。
在对自动焊接设备进行运动控制时，会用精确的运动学与力学模型，结合惯导与位置信息，计划自动焊接设备的运动轨迹并输出正确的自动焊接设备机械臂关节角加速度来实现运动控制，同时，利用超声波或视觉传感器监测与环境的相对位置来对自动焊接设备进行实时轨迹修正以对环境障碍物进行避障，保证自动焊接设备的运动安全。
在对自动焊接设备进行热量控制时，会分析焊接电弧等热源对自动焊接设备结构的热输入，以及自动焊接设备外壳与传动链等对环境的热输出，建立对应准确的热量输入输出模型，为热量输入与输出的平衡控制提供基础。具体的热量数据包括焊接功率、电弧时间、机器人外壳温度和环境温度等信息，基于这些热量数据即可计算实时的热平衡状态。其中，这些信息的采集应具有较高频率，以实现对动态变化的快速响应。同时在热量输入与输出失衡时，启动热输入控制算法调整焊接电流、电压等参数实时控制热输入量，以及启动散热控制算法调整机器人风扇转速、散热孔开度等控制热输出量。通过这两个算法利用热传导与对流关系，增加或减少自动焊接设备与周边环境之间相应的热量传递进行补偿，以精确控制实现热量输入与输出的动态平衡，增强平衡控制的有效性与敏捷性。此外，当温度过高或过低可能影响自动焊接设备控制稳定性时，应及时发出警报并调整焊接工艺参数以恢复温度，以确保机器人的长期稳定工作。
在对自动焊接设备进行焊接工艺控制时，会综合焊接参数数据、环境监测数据以及热量数据，计算确定自动焊接设备的焊接工艺参数调整值作为焊接工艺参数，再基于焊接工艺参数对自动焊接设备进行焊接工艺控制。即在每次焊接的同一时刻，同时对输入力、工艺参数和运动位置、热量数据涵盖了焊接中力、电、温和图像等信息，互为输入与影响，需要高频度多源进行采集与控制。例如在焊丝变化时,需同时调节输入力和送丝速度；在环境相对位置改变时,需同时修正运动轨迹和工艺参数。焊接力量控制、焊接工艺控制、自动焊接设备的运行控制以及自动焊接设备的热量控制密切配合，相互补偿进行多变量的非线性控制，最终达成控制目的，可以实现高质量无缺陷的自动焊接。
进一步地，一实施例中，采用AR技术基于环境监测数据在所述自动焊接监控系统中自动显示自动焊接设备的环境信息。
本实施例中，在自动焊接监控系统对应的操作界面上，采用AR技术基于环境监测数据在所述自动焊接监控系统中自动显示自动焊接设备的环境信息，可以进行自动焊接现场的环境信息增强显示与交互，可视化便于监控管理与操作人员介入。
进一步地，一实施例中，所述自动焊接设备与自动焊接监控系统中的焊接控制模块、焊接质量监测模块以及焊接调整模块均采用5G通信连接。
本实施例中，自动焊接设备与自动焊接监控系统中的焊接控制模块、焊接质量监测模块以及焊接调整模块均采用5G通信连接。通过远程即可实现对自动焊接设备的操控，实现机器人的移动控制、焊接工艺参数修改等操作。同时可以接收机器人送回的过程监测数据,实施综合监控与质量控制。大幅提高了机器人系统的使用便捷性与扩展性。
本申请实施例还提供一种自动焊接监控方法。
参照图2，自动焊接监控方法第一实施例的流程示意图。
本实施例中，所述自动焊接监控方法包括：
步骤S10，获取选定的焊接工艺对应的专用焊接参数，并基于专用焊接参数控制自动焊接设备对焊件进行自动焊接，其中，所述专用焊接参数包括焊接电流、焊接电压、焊接熔池高度和温度、焊接电弧参数、送丝速度、气体流量以及焊丝插入深度；
步骤S20，获取自动焊接设备在自动焊接过程中的多源数据，并融合多源数据后，判断焊件是否存在焊接缺陷，其中，所述多源数据包括焊枪传感器采集的焊接参数数据、视觉传感器和超声波传感器采集的自动焊接设备位置处的环境监测数据、红外热成像仪采集的焊接热输入与自动焊接设备热输出的热量数据；
步骤S30，若确定焊件存在焊接缺陷，则基于焊接缺陷调整自动焊接设备的力量参数、焊接工艺参数、运动参数以及热量参数，对自动焊接设备进行焊接力量控制、焊接工艺控制、运动控制以及热量控制。
进一步地，一实施例中，所述步骤S20包括：
获取自动焊接设备中安装在焊枪上的各类传感器采集的焊接过程数据，所述焊接过程数据包括焊接电流、焊接电压、送丝速度、气体流量以及温度；
获取专用视觉传感器在焊接过程中捕捉的焊池图像数据或焊缝图像数据，所述焊池图像数据或焊缝图像数据包括焊池形态、深度、光照强度、飞溅产生情况；
获取红外热成像仪监测焊接电弧、焊件与自动焊接设备的温度变化量；
判断焊接过程数据、焊池图像或焊缝图像以及温度变化量是否存在异常；
若存在异常，则确定焊件是否存在焊接缺陷或者焊接过程故障。
进一步地，一实施例中，所述步骤S30包括：
采用力传感器检测自动焊接设备的焊接输入力，基于PID计算得到焊接输出力，并基于焊接输出力对自动焊接设备进行焊接力量控制；
采用运动学与力学模型，结合惯导与自动焊接设备位置处的环境监测数据，确定自动焊接设备的运动轨迹，输出自动焊接设备中机械臂关节角加速度，并基于所述运动轨迹与自动焊接设备中机械臂关节角加速度对自动焊接设备进行运动控制；
基于热量数据计算确定自动焊接设备的风扇转速以及散热孔开度，并基于所述风扇转速以及散热孔开度对自动焊接设备进行热量控制，其中，所述热量数据包括焊接功率、电弧时间、自动焊接设备外壳温度和环境温度；
基于焊接参数数据、环境监测数据以及热量数据，计算确定自动焊接设备的焊接工艺参数调整值作为焊接工艺参数，基于焊接工艺参数对自动焊接设备进行焊接工艺控制。
进一步地，一实施例中，所采用AR技术基于环境监测数据在所述自动焊接监控系统中自动显示自动焊接设备的环境信息。
进一步地，一实施例中，所述自动焊接设备与自动焊接监控系统中的自动焊接设备、焊接质量监测模块以及焊接控制模块均采用5G通信连接。
其中，上述自动焊接监控方法中各步骤与上述自动焊接监控系统实施例中各个模块的功能实现相对应，其功能和实现过程在此处不再一一赘述。
本申请实施例提供一种自动焊接监控设备，该自动焊接监控设备可以是个人计算机(personal computer，PC)、笔记本电脑、服务器等具有数据处理功能的设备。
参照图3，图3为本申请实施例方案中涉及的自动焊接监控设备的硬件结构示意图。本申请实施例中，自动焊接监控设备可以包括处理器1001(例如中央处理器CentralProcessing Unit，CPU)，通信总线1002，用户接口1003，网络接口1004，存储器1005。其中，通信总线1002用于实现这些组件之间的连接通信；用户接口1003可以包括显示屏(Display)、输入单元比如键盘(Keyboard)；网络接口1004可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如无线保真WIreless-FIdelity，WI-FI接口)；存储器1005可以是高速随机存取存储器(random access memory，RAM)，也可以是稳定的存储器(non-volatile memory)，例如磁盘存储器，存储器1005可选的还可以是独立于前述处理器1001的存储装置。本领域技术人员可以理解，图3中示出的硬件结构并不构成对本发明的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
继续参照图3，图3中作为一种计算机可读存储介质的存储器1005中可以包括操作系统、网络通信模块、用户接口模块以及自动焊接监控程序。其中，处理器1001可以调用存储器1005中存储的自动焊接监控程序，并执行本申请实施例提供的自动焊接监控方法的步骤。
其中，自动焊接监控程序被执行时所实现的方法可参照本申请自动焊接监控方法的各个实施例，此处不再赘述。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (12)
1.一种自动焊接监控系统，其特征在于，所述自动焊接监控系统包括：
焊接控制模块，用于获取选定的焊接工艺对应的专用焊接参数，并基于专用焊接参数控制自动焊接设备对焊件进行自动焊接，其中，所述专用焊接参数包括焊接电流、焊接电压、焊接熔池高度和温度、焊接电弧参数、送丝速度、气体流量以及焊丝插入深度；
焊接质量监测模块，用于获取自动焊接设备在自动焊接过程中的多源数据，并融合多源数据后，判断焊件是否存在焊接缺陷，其中，所述多源数据包括焊枪传感器采集的焊接参数数据、视觉传感器和超声波传感器采集的自动焊接设备位置处的环境监测数据、红外热成像仪采集的焊接热输入与自动焊接设备热输出的热量数据；
焊接调整模块，用于若确定焊件存在焊接缺陷，则基于焊接缺陷调整自动焊接设备的力量参数、焊接工艺参数、运动参数以及热量参数，对自动焊接设备进行焊接力量控制、焊接工艺控制、运动控制以及热量控制。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述焊接质量监测模块，具体用于：
获取自动焊接设备中安装在焊枪上的各类传感器采集的焊接过程数据，所述焊接过程数据包括焊接电流、焊接电压、送丝速度、气体流量以及温度；
获取专用视觉传感器在焊接过程中捕捉的焊池图像数据或焊缝图像数据，所述焊池图像数据或焊缝图像数据包括焊池形态、深度、光照强度、飞溅产生情况；
获取红外热成像仪监测焊接电弧、焊件与自动焊接设备的温度变化量；
判断焊接过程数据、焊池图像或焊缝图像以及温度变化量是否存在异常；
若存在异常，则确定焊件是否存在焊接缺陷或者焊接过程故障。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述焊接调整模块，具体用于：
采用力传感器检测自动焊接设备的焊接输入力，基于PID计算得到焊接输出力，并基于焊接输出力对自动焊接设备进行焊接力量控制；
采用运动学与力学模型，结合惯导与自动焊接设备位置处的环境监测数据，确定自动焊接设备的运动轨迹，输出自动焊接设备中机械臂关节角加速度，并基于所述运动轨迹与自动焊接设备中机械臂关节角加速度对自动焊接设备进行运动控制；
基于热量数据计算确定自动焊接设备的风扇转速以及散热孔开度，并基于所述风扇转速以及散热孔开度对自动焊接设备进行热量控制，其中，所述热量数据包括焊接功率、电弧时间、自动焊接设备外壳温度和环境温度；
基于焊接参数数据、环境监测数据以及热量数据，计算确定自动焊接设备的焊接工艺参数调整值作为焊接工艺参数，基于焊接工艺参数对自动焊接设备进行焊接工艺控制。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：采用AR技术基于环境监测数据在所述自动焊接监控系统中自动显示自动焊接设备的环境信息。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述自动焊接设备与自动焊接监控系统中的焊接控制模块、焊接质量监测模块以及焊接调整模块均采用5G通信连接。
6.一种自动焊接监控方法，其特征在于，所述自动焊接监控方法包括：
获取选定的焊接工艺对应的专用焊接参数，并基于专用焊接参数控制自动焊接设备对焊件进行自动焊接，其中，所述专用焊接参数包括焊接电流、焊接电压、焊接熔池高度和温度、焊接电弧参数、送丝速度、气体流量以及焊丝插入深度；
获取自动焊接设备在自动焊接过程中的多源数据，并融合多源数据后，判断焊件是否存在焊接缺陷，其中，所述多源数据包括焊枪传感器采集的焊接参数数据、视觉传感器和超声波传感器采集的自动焊接设备位置处的环境监测数据、红外热成像仪采集的焊接热输入与自动焊接设备热输出的热量数据；
若确定焊件存在焊接缺陷，则基于焊接缺陷调整自动焊接设备的力量参数、焊接工艺参数、运动参数以及热量参数，对自动焊接设备进行焊接力量控制、焊接工艺控制、运动控制以及热量控制。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述获取自动焊接设备在自动焊接过程中的多源数据，并融合多源数据后，判断焊件是否存在焊接缺陷的步骤包括：
获取自动焊接设备中安装在焊枪上的各类传感器采集的焊接过程数据，所述焊接过程数据包括焊接电流、焊接电压、送丝速度、气体流量以及温度；
获取专用视觉传感器在焊接过程中捕捉的焊池图像数据或焊缝图像数据，所述焊池图像数据或焊缝图像数据包括焊池形态、深度、光照强度、飞溅产生情况；
获取红外热成像仪监测焊接电弧、焊件与自动焊接设备的温度变化量；
判断焊接过程数据、焊池图像或焊缝图像以及温度变化量是否存在异常；
若存在异常，则确定焊件是否存在焊接缺陷或者焊接过程故障。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述若确定焊件存在焊接缺陷，则基于焊接缺陷调整自动焊接设备的力量参数、焊接工艺参数、运动参数以及热量参数，对自动焊接设备进行焊接力量控制、焊接工艺控制、运动控制以及热量控制的步骤包括：
采用力传感器检测自动焊接设备的焊接输入力，基于PID计算得到焊接输出力，并基于焊接输出力对自动焊接设备进行焊接力量控制；
采用运动学与力学模型，结合惯导与自动焊接设备位置处的环境监测数据，确定自动焊接设备的运动轨迹，输出自动焊接设备中机械臂关节角加速度，并基于所述运动轨迹与自动焊接设备中机械臂关节角加速度对自动焊接设备进行运动控制；
基于热量数据计算确定自动焊接设备的风扇转速以及散热孔开度，并基于所述风扇转速以及散热孔开度对自动焊接设备进行热量控制，其中，所述热量数据包括焊接功率、电弧时间、自动焊接设备外壳温度和环境温度；
基于焊接参数数据、环境监测数据以及热量数据，计算确定自动焊接设备的焊接工艺参数调整值作为焊接工艺参数，基于焊接工艺参数对自动焊接设备进行焊接工艺控制。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：采用AR技术基于环境监测数据在所述自动焊接监控系统中自动显示自动焊接设备的环境信息。
10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述自动焊接设备与自动焊接监控系统中的焊接控制模块、焊接质量监测模块以及焊接调整模块之间均采用5G通信连接。
11.一种自动焊接监控设备，其特征在于，所述自动焊接监控设备包括处理器、存储器、以及存储在所述存储器上并可被所述处理器执行的自动焊接监控程序，其中所述自动焊接监控程序被所述处理器执行时，实现如权利要求6至10中任一项所述的自动焊接监控方法的步骤。
12.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有自动焊接监控程序，其中所述自动焊接监控程序被处理器执行时，实现如权利要求6至10中任一项所述的自动焊接监控方法的步骤。
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|---|---|---|---|
| CN202310773426.XA CN116586719A (zh) | 2023-06-27 | 2023-06-27 | 一种自动焊接监控系统、方法、设备及可读存储介质 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| Country | Link |
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117161624A (zh) * | 2023-10-18 | 2023-12-05 | 中设智能装备（苏州）有限公司 | 一种智能焊接检测装置与控制系统 |
| CN117921270A (zh) * | 2024-03-19 | 2024-04-26 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 控制焊接设备的方法、装置、设备、存储介质及程序产品 |
| CN117984024A (zh) * | 2024-04-03 | 2024-05-07 | 中国水利水电第十工程局有限公司 | 基于船闸人字门自动化生产的焊接数据管理方法及系统 |
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2023
- 2023-06-27 CN CN202310773426.XA patent/CN116586719A/zh active Pending
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