CN117644327B - 一种自动焊接系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自动焊接系统，属于自动化焊接技术领域，包括扫描建模单元、交互操作单元、焊接执行单元、检测成像单元以及分析修正单元。本发明通过对焊接工件扫描并三维建模，使相关操作人员可以在三维模型上选取对接的焊接面，避免操作人员的现场作业，并扫描对接缝隙的三维模型，控制生成焊接执行信息，有效提高自动化无人焊接的焊接质量，同时可根据实时焊接过程中的实时温度图像获取焊接熔池的形态，对已生成的焊接执行信息进行反馈修正，通过及时有效的反馈，可减少由于环境因素或是扫描建模因素带来的焊接误差，进一步保障对未知不规则焊件焊接位置与路径的准确控制，减少了焊缝缺陷，切实地提高了未知不规则对接焊件的焊接质量。
Description
技术领域
本发明涉及自动化焊接技术领域，尤其涉及一种自动焊接系统。
背景技术
焊接是一种以加热、高温或者高压的方式接合金属或其他热塑性材料如塑料的制造工艺及技术；现代焊接的能量来源有很多种，包括气体焰、电弧、激光、电子束、摩擦和超声波等；除了在工厂中使用外，焊接还可以在多种环境下进行，如野外、水下和太空；无论在何处，焊接都可能给操作者带来危险，焊接给人体可能造成的伤害包括烧伤、触电、视力损害、吸入有毒气体、紫外线照射过度等，所以在进行焊接时必须采取适当的防护措施，随着智能科技的发展，自动焊接技术越来越符合目前的使用需求。
经查证，中国专利公开号：CN110394540A，公开了一种自动焊接系统；其技术点是在焊接实施过程中与焊点的形成方向垂直的限位，从而实现自动化焊接，由此可见，在现有的自动焊接技术中，能够实现焊接位置的设定移动，工件的抓取对接等技术问题，但仅限于同种类的规则焊件，而对于未存在提前设定的不规则焊件，其焊接位置与路径等设定往往与实际焊接情况存有偏差，导致焊缝多存在缺陷，焊接质量偏低。
发明内容
为此，本发明提供了一种自动焊接系统，用以克服现有技术中对于未设定的不规则焊件的焊接位置与路径易出现偏差，导致焊缝缺陷多焊接质量差的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种自动焊接系统，包括：
1、扫描建模单元，其包括超声扫描装置，所述扫描建模单元用以根据所述超声扫描装置扫描的待焊接工件的数据信息进行三维建模；
2、交互操作单元，其与所述扫描建模单元相连，用以获取并显示扫描建模单元构建的待焊接工件的三维模型，所述交互操作单元内还包括交互界面，所述交互界面内能够选取对接焊接的待焊接工件，并能够在待焊接工件上选取对接焊接面；
3、焊接执行单元，其与所述交互操作单元相连，用以根据交互操作单元内的待焊接工件与对接焊接面的选取信息，对上料工位上的待焊接工件进行加持对接，形成焊接组合体，并对焊接组合体的对接缝隙进行超声扫描，根据超声扫描结果生成焊接执行信息，并通过控制焊枪模块执行焊接操作；所述焊接执行信息包括焊接路径、与焊接路径对应的焊接移速或停留时长、与焊接路径对应的焊接填丝量；
4、检测成像单元，其设置在所述焊枪模块一侧，用以检测焊枪焊接处的实时温度图像；
5、分析修正单元，其与所述焊接执行单元和所述检测成像单元分别相连，用以根据检测成像单元检测的实时温度图像对当前焊接状态进行判定，并根据判定的当前焊接状态对与焊接路径对应的焊接移速或停留时长、与焊接路径对应的焊接填丝量进行修正，并反馈至所述焊接执行单元。
进一步地，所述焊接执行单元包括：
1、扫描模块，其用以对焊接组合体的对接缝隙进行超声扫描，生成焊接组合体以及其对接缝隙的三维模型；
2、所述焊枪模块，其用以对焊接组合体的对接缝隙进行焊接；
3、移动模块，其设置在所述焊枪模块一侧，用以根据焊接路径、与焊接路径对应的焊接移速或停留时长带动焊枪模块移动，完成焊接操作；
4、填充模块，其设置在所述焊枪模块一侧，用以根据与焊接路径对应的焊接填丝量对焊接组合体的对接缝隙处填充焊接填丝；
5、计算模块，其与所述扫描模块、所述焊枪模块、所述移动模块以及所述填充模块分别相连，用以根据焊接组合体的对接缝隙的三维模型，分别计算焊接路径、与焊接路径对应的焊接移速或停留时长、与焊接路径对应的焊接填丝量，并控制各模块执行焊接操作，并能够接收所述分析修正单元反馈的修正信息，对焊接操作进行调整。
进一步地，所述计算模块能够获取焊接组合体的对接缝隙的三维模型，并在对接缝隙的三维模型上确定焊缝平面，计算模块以焊缝平面的法向作为焊接方向，以焊缝平面的中间分割线作为初始焊接路径的空间坐标线，以预设的焊接高度将初始焊接路径沿焊接方向提高，生成焊接路径以及其对应的空间坐标线；
其中，焊缝平面的中间分割线为焊接平面上各横截线的中点的连线，中间分割线任意一处的垂直方向至焊缝平面两边缘的距离相等，中间分割线能够将焊缝平面分割为面积相等的两部分。
进一步地，所述计算模块内设置有标准接缝截面面积，计算模块能够获取对接缝隙的三维模型在焊接路径沿向上的任意一模型接缝截面的面积，并根据标准接缝截面面积对模型接缝截面面积进行判定；
若模型接缝截面面积小于等于标准接缝截面面积，所述计算模块判定不对当前接缝区域进行填充；
若模型接缝截面面积大于标准接缝截面面积，所述计算模块将当前位置标记为留空位置，并获取留空位置连续部分的留空路径长度进行判定，以确定是否对留空路径区域进行填充；
其中，模型接缝截面与对应的焊接路径垂直。
进一步地，所述计算模块内设置有标准填充路径长度，计算模块能够获取留空位置连续部分的留空路径长度，并根据标准填充路径长度对留空路径长度进行判定，若留空路径长度小于标准填充路径长度，所述计算模块判定不对留空路径区域进行填充；若留空路径长度大于等于标准填充路径长度，所述计算模块将判定对留空路径区域进行填充，并计算该留空路径区域的焊接填丝量，并在焊接路径上标记；其中，V=Lk×Sp×Qt，V为留空路径区域的焊接填丝量，Lk为留空位置连续部分的留空路径长度，Sp为留空位置连续部分的模型接缝截面面积的平均值，Qt为焊接填丝的状态系数。
进一步地，所述计算模块内设置有第一焊缝深度与第二焊缝深度，计算模块内还设置有第一焊接移速、第二焊接移速以及第三焊接移速，计算模块能够获取对接缝隙的三维模型在焊接路径上任意一位置的模型接缝深度，并将模型接缝深度分别与第一焊缝深度和第二焊缝深度进行对比，若模型接缝深度小于第一焊缝深度，所述计算模块将选取第三焊接移速作为该焊接路径处的焊接移速；若模型接缝深度大于等于第一焊缝深度且小于等于第二焊缝深度，所述计算模块将选取第二焊接移速作为该焊接路径处的焊接移速；若模型接缝深度大于第二焊缝深度，所述计算模块将选取第一焊接移速作为该焊接路径处的焊接移速；其中，第一焊缝深度小于第二焊缝深度，第一焊接移速小于第二焊接移速小于第三焊接移速。
进一步地，所述计算模块能够在选取第二焊接移速作为焊接路径的焊接移速时，对该焊接路径的当前位置是否为填充区域进行判定，若该焊接路径的当前位置为非填充区域，所述计算模块不对所述该焊接路径的当前位置设定焊接停留；若该焊接路径的当前位置为填充区域，所述计算模块将对所述该焊接路径的当前位置设置焊接停留，并根据当前区域的模型接缝截面面积设定停留时长；其中，T=t×[1+（Sb-Ss）/Sb]，T为焊接路径的当前位置设定的停留时长，t为预设停留时长，Sb为所述计算模块内设置的标准接缝截面面积，Ss为当前区域的模型接缝截面面积。
进一步地，所述分析修正单元内设置有标准熔池面积与标准熔池面积差，分析修正单元能够根据预设熔池温度在实时温度图像中确定高于预设熔池温度的部分作为实时熔池，并获取实时熔池面积，并根据标准熔池面积与实时熔池面积计算实时熔池面积差，将实时熔池面积差与标准熔池面积差进行对比，若实时熔池面积差小于等于标准熔池面积差，所述分析修正单元判定当前焊接状态正常，不对焊接路径对应的焊接移速、停留时长或是焊接填丝量进行修正；若实时熔池面积差大于标准熔池面积差，所述分析修正单元判定当前焊接状态非正常，将标准熔池面积与实时熔池面积进行对比，以确定对焊接路径对应的焊接移速、停留时长或是焊接填丝量的修正；其中，实时熔池面积差为标准熔池面积与实时熔池面积之间差值的绝对值。
进一步地，所述分析修正单元在判定当前焊接状态非正常时，将标准熔池面积与实时熔池面积进行对比，若实时熔池面积低于标准熔池面积，所述分析修正单元将对当前焊接移速或停留时长进行判定，以确定对焊接路径对应的焊接移速或停留时长进行修正；若实时熔池面积高于标准熔池面积，所述分析修正单元将对当前焊接路径的停留状态以及填充区域进行判定，若当前焊接路径的停留状态为焊接停留，且当前焊接路径位置为填充区域，分析修正单元将根据实时熔池面积与标准熔池面积对焊接填丝的状态系数进行修正，并将修正结果反馈至所述焊接执行单元，通过焊接执行单元对焊接路径对应的焊接填丝量的进行修正；其中，Qe=Qt×[1-（Sr-Sa）/ Sa]，Qe为修正后的焊接填丝的状态系数，Qt为修正前设定的焊接填丝的状态系数，Sr为实时熔池面积，Sa为标准熔池面积。
进一步地，所述分析修正单元在实时熔池面积低于标准熔池面积时，对当前焊接路径的当前焊接移速或停留状态进行判定，若当前焊接移速为选取的第三焊接移速，所述分析修正单元不对当前焊接移速进行修正；若当前焊接移速为选取的第二焊接移速，所述分析修正单元将对第二焊接移速进行修正，并将修正结果反馈至所述焊接执行单元，通过焊接执行单元对焊接路径对应的焊接移速的进行修正；若当前焊接移速为选取的第一焊接移速，所述分析修正单元将对当前位置设置焊接停留，并以预设停留时长设定当前位置的停留时长；若当前焊接路径为焊接停留状态，所述分析修正单元不对当前焊接移速进行修正；其中，Vx=V2-V2×[(Sa-Sr)/ Sa], Vx为修正后的第二焊接移速，V2为修正前设定的第二焊接移速，Sr为实时熔池面积，Sa为标准熔池面积。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：通过扫描建模单元对焊接工件扫描并三维建模，使操作人员可在交互操作单元根据待焊接工件的三维模型选取对接焊接面，避免操作人员的现场作业，并通过焊接执行单元对加持对接后的焊接组合体进行超声扫描，获取对接缝隙的三维模型，通过焊接执行单元以对接缝隙的三维模型为基础，准确地生成焊接路径、焊接移速、停留时长以及焊接填丝量，保障了焊接执行信息的有效性，并能够提高自动化无人焊接的焊接质量，同时，通过检测成像单元对实时焊接过程中的焊枪焊接处的实时温度图像进行成像，便于获取焊接熔池的形态，通过分析修正单元对当前焊接状态进行判定，以对已生成的焊接执行信息进行反馈修正，减少了由于环境因素或是扫描建模因素带来的焊接误差，进一步保障了对未知不规则焊件焊接位置与路径的准确控制，减少了焊缝缺陷，切实地提高了未知不规则对接焊件的焊接质量。
附图说明
图1为本发明的连接结构示意图。
图2为本发明焊接执行单元的连接结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
参阅图1所示，本实施例提供一种自动焊接系统，共包括：
1、扫描建模单元，其包括超声扫描装置，所述扫描建模单元用以根据所述超声扫描装置扫描的待焊接工件的数据信息进行三维建模；
2、交互操作单元，其与所述扫描建模单元相连，用以获取并显示扫描建模单元构建的待焊接工件的三维模型，所述交互操作单元内还包括交互界面，所述交互界面内能够选取对接焊接的待焊接工件，并能够在待焊接工件上选取对接焊接面；
3、焊接执行单元，其与所述交互操作单元相连，用以根据交互操作单元内的待焊接工件与对接焊接面的选取信息，对上料工位上的待焊接工件进行加持对接，形成焊接组合体，并对焊接组合体的对接缝隙进行超声扫描，根据超声扫描结果生成焊接执行信息，并通过控制焊枪模块执行焊接操作；所述焊接执行信息包括，焊接路径、与焊接路径对应的焊接移速或停留时长、与焊接路径对应的焊接填丝量；
4、检测成像单元，其设置在所述焊枪模块一侧，用以检测焊枪焊接处的实时温度图像；
5、分析修正单元，其与所述焊接执行单元和所述检测成像单元分别相连，用以根据检测成像单元检测的实时温度图像对当前焊接状态进行判定，并根据判定的当前焊接状态对与焊接路径对应的焊接移速或停留时长、与焊接路径对应的焊接填丝量进行修正，并反馈至所述焊接执行单元。
通过扫描建模单元对待焊接工件扫描并三维建模，使操作人员可在交互操作单元根据待焊接工件的三维模型选取对接焊接面，避免操作人员的现场作业，并通过焊接执行单元对夹持对接后的焊接组合体进行超声扫描，获取对接缝隙的三维模型，通过焊接执行单元以对接缝隙的三维模型为基础，准确地生成焊接路径、焊接移速、停留时长以及焊接填丝量，保障了焊接执行信息的有效性，并能够提高自动化无人焊接的焊接质量，同时，通过检测成像单元对实时焊接过程中的焊枪焊接处的实时温度图像进行成像，便于获取焊接熔池的形态，通过分析修正单元对当前焊接状态进行判定，以对已生成的焊接执行信息进行反馈修正，减少了由于环境因素或是扫描建模因素带来的焊接误差，进一步保障了对未知不规则焊件焊接位置与路径的准确控制，减少了焊缝缺陷，切实地提高了未知不规则对接焊件的焊接质量。
参阅图2所示，所述焊接执行单元，共包括：
1、扫描模块，其用以对焊接组合体的对接缝隙进行超声扫描，生成焊接组合体以及其对接缝隙的三维模型；
2、所述焊枪模块，其用以对焊接组合体的对接缝隙进行焊接；
3、移动模块，其设置在所述焊枪模块一侧，用以根据焊接路径、与焊接路径对应的焊接移速或停留时长带动焊枪模块移动，完成焊接操作；
4、填充模块，其设置在所述焊枪模块一侧，用以根据与焊接路径对应的焊接填丝量对焊接组合体的对接缝隙处填充焊接填丝；
5、计算模块，其与所述扫描模块、所述焊枪模块、所述移动模块以及所述填充模块分别相连，用以根据焊接组合体的对接缝隙的三维模型，分别计算焊接路径、与焊接路径对应的焊接移速或停留时长、与焊接路径对应的焊接填丝量，并控制各模块执行焊接操作，并能够接收所述分析修正单元反馈的修正信息，对焊接操作进行调整。
具体为所述计算模块能够获取焊接组合体的对接缝隙的三维模型，并在对接缝隙的三维模型上确定焊缝平面，计算模块以焊缝平面的法向作为焊接方向，以焊缝平面的中间分割线作为初始焊接路径的空间坐标线，以预设的焊接高度将初始焊接路径沿焊接方向提高，生成焊接路径以及其对应的空间坐标线；
其中，焊缝平面的中间分割线为焊接平面上各横截线的中点的连线，中间分割线任意一处的垂直方向至焊缝平面两边缘的距离相等，中间分割线能够将焊缝平面分割为面积相等的两部分，预设的焊接高度根据焊接所采用的工艺、焊丝、焊机功率等参数对应设定，与实际的焊接生产匹配即可。
通过对焊接组合体的对接缝隙进行超声扫描，生成对接缝隙的三维模型，能够准确地确定待焊接缝隙的空腔状态，便于计算模块的路径生成以及焊接移速与焊接填丝量的计算，根据对接缝隙的三维模型上确定焊缝平面，可一次性在三维模型的空间数据基础上，获取路径对应的空间坐标，减少了路径人为输入而带来的误差，同时又提高了路径生成效率，保障了焊接执行信息的有效性，并能够提高自动化无人焊接的焊接质量。
具体为所述计算模块内设置有标准接缝截面面积，计算模块能够获取对接缝隙的三维模型在焊接路径沿向上的任意一模型接缝截面的面积，并根据标准接缝截面面积对模型接缝截面面积进行判定：
若模型接缝截面面积小于等于标准接缝截面面积，所述计算模块判定不对当前接缝区域进行填充；
若模型接缝截面面积大于标准接缝截面面积，所述计算模块将当前位置标记为留空位置，并获取留空位置连续部分的留空路径长度进行判定，以确定是否对留空路径区域进行填充；
其中，模型接缝截面与对应的焊接路径垂直。
具体为所述计算模块内设置有标准填充路径长度，计算模块能够获取留空位置连续部分的留空路径长度，并根据标准填充路径长度对留空路径长度进行判定：
若留空路径长度小于标准填充路径长度，所述计算模块判定不对留空路径区域进行填充；
若留空路径长度大于等于标准填充路径长度，所述计算模块将判定对留空路径区域进行填充，并计算该留空路径区域的焊接填丝量，并在焊接路径上标记；
其中，V=Lk×Sp×Qt，V为留空路径区域的焊接填丝量，Lk为留空位置连续部分的留空路径长度，Sp为留空位置连续部分的模型接缝截面面积的平均值，Qt为焊接填丝的状态系数。
通过设置标准接缝截面面积与标准填充路径长度，对实际的模型接缝截面面积与留空路径长度进行判定，确定该部分缝隙的尺寸大小是否符合焊接填充标准，同时通过缝截面面积判定可有效地表现两待焊接工件对接面的贴合度，并通过对留空路径长度的判定，可避免对工件的横向接缝或是横向裂纹造成的误判填充，进一步保障了焊接填丝量计算的准确性，提高自动化焊接质量。
在本实施例中，标准接缝截面面积根据使用焊丝类型以及送丝速度进行对应设定，一般地，标准接缝截面面积设定在120平方毫米至180平方毫米的范围内，对应的标准填充路径长度设定约为80毫米，具体结合焊接填丝的种类，以及对应填充设备的最小填丝量共同设定；焊接填丝的状态系数为所使用的焊接填丝的类型特性，以金属粉末填丝为例，其焊接填丝的状态系数在1.2左右，而采用小螺钉或是金属碎块的状态系数更高，焊接填丝填充时的空隙越大，对应的状态系数越大，若在实际生产中所使用的焊接填丝密度均匀且已知，可代替焊接填丝的状态系数的计算，并以重量控制的方式进行焊接填丝的填充。
具体为所述计算模块内设置有第一焊缝深度与第二焊缝深度，计算模块内还设置有第一焊接移速、第二焊接移速以及第三焊接移速，计算模块能够获取对接缝隙的三维模型在焊接路径上任意一位置的模型接缝深度，并将模型接缝深度分别与第一焊缝深度和第二焊缝深度进行对比；
若模型接缝深度小于第一焊缝深度，所述计算模块将选取第三焊接移速作为该焊接路径处的焊接移速；
若模型接缝深度大于等于第一焊缝深度且小于等于第二焊缝深度，所述计算模块将选取第二焊接移速作为该焊接路径处的焊接移速；
若模型接缝深度大于第二焊缝深度，所述计算模块将选取第一焊接移速作为该焊接路径处的焊接移速；
其中，第一焊缝深度小于第二焊缝深度，第一焊接移速小于第二焊接移速小于第三焊接移速。
在本实施例中，设定的第一焊缝深度为3.5毫米，设定的第二焊缝深度20毫米，用以区别常规焊接工况使用，即在焊缝深度为3.5毫米—20毫米范围内，设定为常规焊接工况，其设定取决于所使用焊机的焊深能力，而对应的第一焊接移速设定为相对的慢速焊接，应设置在0.4毫米/秒以下、第三焊接移速设定为相对快速的表面趟焊，应设置在25.5毫米/秒以上，第二焊接移速可根据焊机的实际情况在第一焊接移速与第三焊接移速之间取值即可，一般的设定是以焊机的额定功率下的有效移动速度，选取该速度能够保障焊接效率。
具体为所述计算模块能够在选取第二焊接移速作为焊接路径的焊接移速时，对该焊接路径的当前位置是否为填充区域进行判定：
若该焊接路径的当前位置为非填充区域，所述计算模块不对所述该焊接路径的当前位置设定焊接停留；
若该焊接路径的当前位置为填充区域，所述计算模块将对所述该焊接路径的当前位置设置焊接停留，并根据当前区域的模型接缝截面面积设定停留时长；
其中，T=t×[1+（Sb-Ss）/Sb]，T为焊接路径的当前位置设定的停留时长，t为预设停留时长，预设值一般在200至350毫秒，Sb为所述计算模块内设置的标准接缝截面面积，Ss为当前区域的模型接缝截面面积。
具体为所述分析修正单元内设置有标准熔池面积与标准熔池面积差，分析修正单元能够根据预设熔池温度在实时温度图像中确定高于预设熔池温度的部分作为实时熔池，并获取实时熔池面积，并根据标准熔池面积与实时熔池面积计算实时熔池面积差，将实时熔池面积差与标准熔池面积差进行对比；
若实时熔池面积差小于等于标准熔池面积差，所述分析修正单元判定当前焊接状态正常，不对焊接路径对应的焊接移速、停留时长或是焊接填丝量进行修正；
若实时熔池面积差大于标准熔池面积差，所述分析修正单元判定当前焊接状态非正常，将标准熔池面积与实时熔池面积进行对比，以确定对焊接路径对应的焊接移速、停留时长或是焊接填丝量的修正；
其中，实时熔池面积差为标准熔池面积与实时熔池面积之间差值的绝对值。
通过设置标准熔池面积与标准熔池面积差，构成熔池面积的标准范围，该标准范围受焊枪的焊接口径的直接影响，在本实施例中，设定的熔池面积标准范围为160-210平方毫米，即对应设定标准熔池面积为185平方毫米、标准熔池面积差为25平方毫米，根据标准熔池面积与实时熔池面积计算实时熔池面积差，能够快速表示实时熔池面积与标准的相差程度，在实时熔池面积差小于等于标准熔池面积差时，表示实时熔池面积与标准的相差程度较小，因此不需对焊接系统的焊接执行进行调控，在实时熔池面积差大于标准熔池面积差时，表示实时熔池面积与标准的相差程度较大，因此将其初步判定为非正常状态的焊接，并通过标准熔池面积与实时熔池面积的对比来确定焊接状态的具体情况，保障了焊接状态监测的准确性。
具体为所述分析修正单元在判定当前焊接状态非正常时，将标准熔池面积与实时熔池面积进行对比，
若实时熔池面积低于标准熔池面积，所述分析修正单元将对当前焊接移速或停留时长进行判定，以确定对焊接路径对应的焊接移速或停留时长进行修正；
若实时熔池面积高于标准熔池面积，所述分析修正单元将对当前焊接路径的停留状态以及填充区域进行判定，若当前焊接路径的停留状态为焊接停留，且当前焊接路径位置为填充区域，分析修正单元将根据实时熔池面积与标准熔池面积对焊接填丝的状态系数进行修正，并将修正结果反馈至所述焊接执行单元，通过焊接执行单元对焊接路径对应的焊接填丝量的进行修正；
其中，Qe=Qt×[1-（Sr-Sa）/ Sa]，Qe为修正后的焊接填丝的状态系数，Qt为修正前设定的焊接填丝的状态系数，Sr为实时熔池面积，Sa为标准熔池面积。
在实时熔池面积高于标准熔池面积时，表示此时实时熔池较大，其造成的原因主要来自焊接填丝的熔化与焊接停留的情况，其他因素造成的熔池影响较小，对焊接质量的影响也相对较低，因此仅在当前焊接路径的停留状态为焊接停留且当前焊接路径位置为填充区域时，进行焊接填丝的状态系数的调整，解决由于焊接填丝的状态系数不稳定导致的焊接填丝过量填充使熔池超出标准范围，由于焊接填丝相较于焊接工件更易于熔化，因此会出现金属液淌漏，造成工件表面质量受到破坏，通过调整降低焊接填丝的状态系数，可有效地在自动化填丝焊接中保障工件表面质量。
具体为所述分析修正单元在实时熔池面积低于标准熔池面积时，对当前焊接路径的当前焊接移速或停留状态进行判定；
若当前焊接移速为选取的第三焊接移速，所述分析修正单元不对当前焊接移速进行修正；
若当前焊接移速为选取的第二焊接移速，所述分析修正单元将对第二焊接移速进行修正，并将修正结果反馈至所述焊接执行单元，通过焊接执行单元对焊接路径对应的焊接移速的进行修正；
若当前焊接移速为选取的第一焊接移速，所述分析修正单元将对当前位置设置焊接停留，并以预设停留时长设定当前位置的停留时长；
若当前焊接路径为焊接停留状态，所述分析修正单元不对当前焊接移速进行修正；
其中，Vx=V2-V2×[(Sa-Sr)/ Sa], Vx为修正后的第二焊接移速，V2为修正前设定的第二焊接移速，Sr为实时熔池面积，Sa为标准熔池面积。
在实时熔池面积低于标准熔池面积时，表示实时熔池较小，因此对焊接速度进行判定，在第三焊接移速时，其为快速焊接，自身对应的焊接截面自身较小，因此不对该状态进行调整，若为焊接停留状态，其多因细而深的焊缝造成的焊接热量流失，因此在停留的状态下对焊深进行影响，也不对该状态进行调整，并且此因素在相应的第一焊接移速的慢速焊接下，对其执行焊接停留；若实时熔池面积低于标准熔池面积，且焊接速度为第二焊接移速的常规状态，那么则表示由于外在环境因素，导致工件的热传递不足致使熔池较小，因此对应地降低调整第二焊接移速，以提高工件的热传递的时间和效率，从而保障对接缝隙的焊接充分，进一步减少了焊缝缺陷，切实地提高了未知不规则对接焊件的焊接质量。
终上所述，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种自动焊接系统，其特征在于，该系统包括：
1）扫描建模单元，其包括超声扫描装置，所述扫描建模单元可根据所述超声扫描装置扫描的待焊接工件的数据信息进行三维建模；
2）交互操作单元，其与所述扫描建模单元相连，用以获取并显示扫描建模单元构建的待焊接工件的三维模型，所述交互操作单元内还包括交互界面，所述交互界面内能够选取对接焊接的待焊接工件，并能够在待焊接工件上选取对接焊接面；
3）焊接执行单元，其与所述交互操作单元相连，用以根据交互操作单元内的待焊接工件与对接焊接面的选取信息，对上料工位上的待焊接工件进行加持对接，形成焊接组合体，并对焊接组合体的对接缝隙进行超声扫描，根据超声扫描结果生成焊接执行信息，并通过控制焊枪模块执行焊接操作；所述焊接执行信息包括：焊接路径、与焊接路径对应的焊接移速或停留时长、与焊接路径对应的焊接填丝量；
4）检测成像单元，其设置在所述焊枪模块一侧，用以检测焊枪焊接处的实时温度图像；
5）分析修正单元，其与所述焊接执行单元和所述检测成像单元分别相连，用以根据检测成像单元检测的实时温度图像对当前焊接状态进行判定，并根据判定的当前焊接状态对与焊接路径对应的焊接移速或停留时长、与焊接路径对应的焊接填丝量进行修正，并反馈至所述焊接执行单元；
所述分析修正单元内设置有标准熔池面积与标准熔池面积差，分析修正单元能够根据预设熔池温度在实时温度图像中确定高于预设熔池温度的部分作为实时熔池，并获取实时熔池面积，并根据标准熔池面积与实时熔池面积计算实时熔池面积差，将实时熔池面积差与标准熔池面积差进行对比；
所述分析修正单元在判定当前焊接状态非正常时，将标准熔池面积与实时熔池面积进行对比；若实时熔池面积低于标准熔池面积，所述分析修正单元将对当前焊接移速或停留时长进行判定，以确定对焊接路径对应的焊接移速或停留时长进行修正；若实时熔池面积高于标准熔池面积，所述分析修正单元将对当前焊接路径的停留状态以及填充区域进行判定，若当前焊接路径的停留状态为焊接停留，且当前焊接路径位置为填充区域，分析修正单元将根据实时熔池面积与标准熔池面积对焊接填丝的状态系数进行修正，并将修正结果反馈至所述焊接执行单元，通过焊接执行单元对焊接路径对应的焊接填丝量的进行修正；其中，Qe=Qt×[1-（Sr-Sa）/ Sa]，Qe为修正后的焊接填丝的状态系数，Qt为修正前设定的焊接填丝的状态系数，Sr为实时熔池面积，Sa为标准熔池面积；
所述分析修正单元在实时熔池面积低于标准熔池面积时，对当前焊接路径的当前焊接移速或停留状态进行判定；若当前焊接移速为选取的第三焊接移速，所述分析修正单元不对当前焊接移速进行修正；若当前焊接移速为选取的第二焊接移速，所述分析修正单元将对第二焊接移速进行修正，并将修正结果反馈至所述焊接执行单元，通过焊接执行单元对焊接路径对应的焊接移速的进行修正；若当前焊接移速为选取的第一焊接移速，所述分析修正单元将对当前位置设置焊接停留，并以预设停留时长设定当前位置的停留时长；若当前焊接路径为焊接停留状态，所述分析修正单元不对当前焊接移速进行修正；其中，Vx=V2-V2×[(Sa-Sr)/ Sa], Vx为修正后的第二焊接移速，V2为修正前设定的第二焊接移速，Sr为实时熔池面积，Sa为标准熔池面积。
2.根据权利要求1所述的一种自动焊接系统，其特征在于，所述焊接执行单元包括：
1）扫描模块，其用以对焊接组合体的对接缝隙进行超声扫描，生成焊接组合体以及其对接缝隙的三维模型；
2）焊枪模块，其用以对焊接组合体的对接缝隙进行焊接；
3）移动模块，其设置在所述焊枪模块一侧，用以根据焊接路径、与焊接路径对应的焊接移速或停留时长带动焊枪模块移动，完成焊接操作；
4）填充模块，其设置在所述焊枪模块一侧，用以根据与焊接路径对应的焊接填丝量对焊接组合体的对接缝隙处填充焊接填丝；
5）计算模块，其与扫描模块、焊枪模块、移动模块以及填充模块分别相连，用以根据焊接组合体的对接缝隙的三维模型，分别计算焊接路径、与焊接路径对应的焊接移速或停留时长、与焊接路径对应的焊接填丝量，并控制各模块执行焊接操作，并能够接收分析修正单元反馈的修正信息，对焊接操作进行调整。
3.根据权利要求2所述的一种自动焊接系统，其特征在于，所述计算模块能够获取焊接组合体的对接缝隙的三维模型，并在对接缝隙的三维模型上确定焊缝平面，计算模块以焊缝平面的法向作为焊接方向，以焊缝平面的中间分割线作为初始焊接路径的空间坐标线，以预设的焊接高度将初始焊接路径沿焊接方向提高，生成焊接路径以及其对应的空间坐标线；
其中，焊缝平面的中间分割线为焊接平面上各横截线的中点的连线，中间分割线任意一处的垂直方向至焊缝平面两边缘的距离相等，中间分割线能够将焊缝平面分割为面积相等的两部分。
4.根据权利要求2所述的一种自动焊接系统，其特征在于，所述计算模块内设置有标准接缝截面面积，计算模块能够获取对接缝隙的三维模型在焊接路径沿向上的任意一模型接缝截面的面积，并根据标准接缝截面面积对模型接缝截面面积进行判定。
5.根据权利要求2所述的一种自动焊接系统，其特征在于，所述计算模块内设置有标准填充路径长度，计算模块能够获取留空位置连续部分的留空路径长度，并根据标准填充路径长度对留空路径长度进行判定；若留空路径长度大于等于标准填充路径长度，所述计算模块将判定对留空路径区域进行填充，并计算该留空路径区域的焊接填丝量；其中，V=Lk×Sp×Qt，V为留空路径区域的焊接填丝量，Lk为留空位置连续部分的留空路径长度，Sp为留空位置连续部分的模型接缝截面面积的平均值，Qt为焊接填丝的状态系数。
6.根据权利要求2所述的一种自动焊接系统，其特征在于，所述计算模块内设置有第一焊缝深度与第二焊缝深度，计算模块内还设置有第一焊接移速、第二焊接移速以及第三焊接移速，计算模块能够获取对接缝隙的三维模型在焊接路径上任意一位置的模型接缝深度，并将模型接缝深度分别与第一焊缝深度和第二焊缝深度进行对比；若模型接缝深度小于第一焊缝深度，所述计算模块将选取第三焊接移速作为该焊接路径处的焊接移速；若模型接缝深度大于等于第一焊缝深度且小于等于第二焊缝深度，所述计算模块将选取第二焊接移速作为该焊接路径处的焊接移速；若模型接缝深度大于第二焊缝深度，所述计算模块将选取第一焊接移速作为该焊接路径处的焊接移速；其中，第一焊缝深度小于第二焊缝深度，第一焊接移速小于第二焊接移速小于第三焊接移速。
7.根据权利要求6所述的一种自动焊接系统，其特征在于，所述计算模块能够在选取第二焊接移速作为焊接路径的焊接移速时，对该焊接路径的当前位置是否为填充区域进行判定；若该焊接路径的当前位置为填充区域，所述计算模块将对所述该焊接路径的当前位置设置焊接停留，并根据当前区域的模型接缝截面面积设定停留时长；其中，T=t×[1+（Sb-Ss）/Sb]，T为焊接路径的当前位置设定的停留时长，t为预设停留时长，Sb为所述计算模块内设置的标准接缝截面面积，Ss为当前区域的模型接缝截面面积。
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