CN117983927A - 一种管道焊接设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及管道焊接技术领域，具体涉及一种管道焊接设备及方法，通过采用高精度激光扫描技术的所述机器人主体对工艺管道的实际焊缝轨迹进行详细扫描和记录，通过针对自动生成的轨迹进行精准的偏离调整，从而使得所述机器人主体能够巧妙地适应实际的焊缝位置，此项机器人焊接技术不仅显著提高了焊接施工效率和精确度，同时也有助于减少误差和废品率，为施工节省了大量人力与物力资源，此外，因为机器人的工作轨迹可以进行调整，所以它同样能够适应不同的焊接条件与要求，从而大幅提升工作效率与灵活性，进而提高了管道焊接设备的适用范围。

Description

一种管道焊接设备及方法

技术领域

本发明涉及管道焊接技术领域，尤其涉及一种管道焊接设备及方法。

背景技术

随着科技的不断发展，管道被广泛应用于石油、天然气和水务等领域的生产和运输等过程中，在管道的使用过程中，需要将多个管道焊接在一起，因此管道的焊接质量会对管道的使用效果造成极大的影响。

现有的工艺管道的焊接大多采用人工手动焊接，由于人的精力有限，从而使得焊接所需要的时间较长，进而降低了管道的焊接效率，因此需要采用自动焊接设备来对管道进行自动焊接，以便于提高管道的焊接效率。

在不同的焊接要求或焊接条件下，需要对焊枪的工作轨迹进行调整，但是现有的管道焊接设备不能在焊接过程中对焊枪的工作轨迹进行实时的偏离调整，从而使得管道焊接设备不能适应各种情况下的管道焊接环境，进而降低了管道焊接设备的适用范围。

发明内容

本发明的目的在于提供一种管道焊接设备及方法，旨在解决现有的管道焊接设备不能在焊接过程中对焊枪的工作轨迹进行实时的偏离调整，从而使得管道焊接设备不能适应各种情况下的管道焊接环境，进而降低了管道焊接设备的适用范围的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种管道焊接设备，包括机器人主体，所述机器人主体用于对管道进行焊接，还包括控制组件；所述控制组件包括激光视觉系统、免示教编程模块、激光寻位模块、电弧跟踪模块、多层多道模块和控制系统，所述激光视觉系统用于对管道的焊缝位置进行扫描和计算，以生成焊接轨迹，所述免示教编程模块用于自动分析、识别、生成和下发焊接轨迹，所述激光寻位模块用于对管道的待焊接部位进行精确的识别和定位，所述电弧跟踪模块用于在管道对称坡口焊缝的焊接过程中实时纠正焊接轨迹，所述多层多道模块用于对有坡口的焊缝进行多次填充，实现免示教自动偏移，所述控制系统用于接收数据，并根据数据来调整所述机器人主体的动作和焊接参数。

其中，所述机器人主体包括支撑座、滑块、移动块和焊枪，所述支撑座设置在所述免示教编程模块、所述多层多道模块和所述控制系统的上表面；所述滑块与所述支撑座滑动连接，并位于所述支撑座的下表面；所述移动块用于移动所述焊枪；所述焊枪位于所述移动块远离所述支撑座的一侧。

其中，所述移动块包括电动缸、第二伸缩杆和连接板，所述电动缸固设在所述滑块的下表面；所述第二伸缩杆与所述电动缸的输出端连接，并位于所述电动缸的下表面；所述连接板固设在所述第二伸缩杆与所述焊枪之间，并设置在所述激光视觉系统、所述激光寻位模块和所述电弧跟踪模块的上表面。

其中，所述移动块还包括气缸和第三伸缩杆，所述气缸固设在所述支撑座的下表面；所述第三伸缩杆的两端分别与所述气缸的输出端和所述电动缸连接，所述第三伸缩杆位于所述气缸和所述电动缸之间。

其中，所述机器人主体还包括底座、驱动块、连接皮带、套筒和支撑块，所述底座固设在所述支撑座的下表面；所述驱动块用于驱动所述连接皮带移动，所述连接皮带位于所述驱动块远离所述焊枪的一侧；所述套筒与所述连接皮带活动连接，并位于所述连接皮带的内侧；所述支撑块与所述套筒转动连接，并位于所述底座的上表面。

其中，所述驱动块包括控制电机、转轴和限位板，所述控制电机固设在所述底座的上表面；所述转轴分别与所述控制电机的输出端和所述连接皮带连接，所述转轴位于所述控制电机靠近所述连接皮带的一侧；所述限位板固设在所述转轴远离所述控制电机的一侧。

本发明还提供了一种管道焊接方法，包括以下步骤：

将待焊接的两根管道分别放置在左右两侧的套筒内，让夹持环在所述套筒内上下移动，实现对不同外径尺寸的所述管道的夹持固定；

通过激光视觉系统对所述管道的焊缝位置进行精确的扫描和计算，获取所述焊缝位置的三维坐标信息，将所述信息用于自动化程序中，生成焊接轨迹；

通过免示教编程模块来识别所述管道的焊缝的形状、大小和位置，并根据所述焊缝的形状、大小和位置信息生成相应的焊接轨迹；

通过激光寻位模块对所述管道的待焊接部位进行精确的识别和定位，在焊接前，所述激光寻位模块会对焊缝信息进行修正；

通过电弧跟踪模块来监测电弧的稳定性和所述焊缝的质量，并在所述管道的对称坡口焊缝的焊接过程中去实时纠正所述焊接轨迹；

通过多层多道模块来根据焊缝的形状和大小，自动计算和生成多层多道的焊接轨迹，对有坡口的焊缝进行多次填充，实现免示教自动偏移；

通过控制系统来接收来自所述激光视觉系统、所述免示教编程模块、所述激光寻位模块、所述电弧跟踪模块和所述多层多道模块的数据，并根据所述数据调整机器人主体的动作和焊接参数。

本发明的一种管道焊接设备及方法，本发明采用高精度激光扫描技术的所述机器人主体对工艺管道的实际焊缝轨迹进行详细扫描和记录，通过针对自动生成的轨迹进行精准的偏离调整，从而使得所述机器人主体能够巧妙地适应实际的焊缝位置，此项机器人焊接技术不仅显著提高了焊接施工效率和精确度，同时也有助于减少误差和废品率，为施工节省了大量人力与物力资源，此外，因为机器人的工作轨迹可以进行调整，所以它同样能够适应不同的焊接条件与要求，从而大幅提升工作效率与灵活性，进而提高了管道焊接设备的适用范围。

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是本发明的第一实施例的管道焊接设备的整体的结构示意图。

图2是本发明的第一实施例的管道焊接设备的控制电机与转轴的连接示意图。

图3是本发明的第一实施例的管道焊接设备的沿第三伸缩杆的剖面示意图。

图4是本发明的第一实施例的管道焊接设备的沿连接皮带的剖面示意图。

图5是本发明的第二实施例的管道焊接方法的流程步骤图。

图中：101-激光视觉系统、102-免示教编程模块、103-激光寻位模块、104-电弧跟踪模块、105-多层多道模块、106-控制系统、107-支撑座、108-滑块、109-焊枪、110-底座、111-连接皮带、112-套筒、113-支撑块、114-液压缸、115-第一伸缩杆、116-夹持环、117-连接弹簧、118-电动缸、119-第二伸缩杆、120-连接板、121-气缸、122-第三伸缩杆、123-控制电机、124-转轴、125-限位板。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

第一实施例

请参阅图1～图4，图1是本发明的第一实施例的管道焊接设备的整体的结构示意图，图2是本发明的第一实施例的管道焊接设备的控制电机123与转轴124的连接示意图，图3是本发明的第一实施例的管道焊接设备的沿第三伸缩杆122的剖面示意图，图4是本发明的第一实施例的管道焊接设备的沿连接皮带111的剖面示意图，本发明提供一种管道焊接设备，包括机器人主体和控制组件，所述控制组件包括激光视觉系统101、免示教编程模块102、激光寻位模块103、电弧跟踪模块104、多层多道模块105和控制系统106，所述机器人主体包括支撑座107、滑块108、移动块、焊枪109、底座110、驱动块、连接皮带111、套筒112、支撑块113、液压缸114、第一伸缩杆115、夹持环116和连接弹簧117，所述移动块包括电动缸118、第二伸缩杆119、连接板120、气缸121和第三伸缩杆122，所述驱动块包括控制电机123、转轴124和限位板125。

在本实施方式中，本发明采用高精度激光扫描技术的所述机器人主体对工艺管道的实际焊缝轨迹进行详细扫描和记录，通过针对自动生成的轨迹进行精准的偏离调整，从而使得所述机器人主体能够巧妙地适应实际的焊缝位置，此项机器人焊接技术不仅显著提高了焊接施工效率和精确度，同时也有助于减少误差和废品率，为施工节省了大量人力与物力资源，此外，因为机器人的工作轨迹可以进行调整，所以它同样能够适应不同的焊接条件与要求，从而大幅提升工作效率与灵活性，进而提高了管道焊接设备的适用范围。

其中，所述机器人主体用于对管道进行焊接，所述激光视觉系统101用于对管道的焊缝位置进行扫描和计算，以生成焊接轨迹，所述免示教编程模块102用于自动分析、识别、生成和下发焊接轨迹，所述激光寻位模块103用于对管道的待焊接部位进行精确的识别和定位，所述电弧跟踪模块104用于在管道对称坡口焊缝的焊接过程中实时纠正焊接轨迹，所述多层多道模块105用于对有坡口的焊缝进行多次填充，实现免示教自动偏移，所述控制系统106用于接收数据，并根据数据来调整所述机器人主体的动作和焊接参数，所述激光视觉系统101为激光扫描器，所述激光寻位模块103为激光定位器，所述电弧跟踪模块104为电弧传感器。

激光视觉是一种高精度、高效率的扫描和计算技术，主要用于对焊缝位置进行精确的扫描和计算，以纠正机器人的焊接轨迹，它采用激光束作为光源，利用光学系统将激光束聚焦成极细的线束，扫描目标表面并获取其轮廓信息，通过计算机处理和图像分析，激光视觉可以快速准确地确定焊缝的位置、形状和尺寸，并生成相应的焊接路径，以保证焊接质量和精度，在激光视觉的帮助下，机器人可以自动跟踪并纠正焊接轨迹，使焊接过程更加稳定、可靠和高效。激光视觉已成为现代制造业中机器人焊接领域的重要技术之一。

免示教编程是指无需人为干预，通过程序自动化生成和下发轨迹，这种方法可以大大提高工作效率和准确性，减少人为错误和失误，需要使用到一些先进的自动化技术和算法，包括机器学习、计算机视觉、运动控制等等，这些技术和算法可以自动化地分析、识别、生成和下发轨迹，从而大大提高生产效率和精度。

激光寻位功能在自动生成的焊接轨迹进行焊前修正过程中发挥着重要的作用。通过使用高精度的激光定位系统，激光寻位功能可以对待焊接部位进行精确的识别和定位，以便在焊接前对其进行修正，这种修正过程有助于确保焊接的准确性，进而提高焊接质量和效率，具体而言，激光寻位功能利用高精度传感器和先进的算法，对待焊接部位进行扫描和识别，一旦识别出目标焊接区域，激光寻位功能就会根据预设的参数对焊接轨迹进行修正，以确保焊接过程符合预设要求，此外，激光寻位功能还可以根据实际需要调整修正参数，以适应不同的焊接需求和场景。

电弧跟踪功能主要用于在对称坡口焊缝的焊接过程中实时纠正轨迹，通过先进的传感器和算法，这种功能能够精确地感应焊接电流和熔池状态，进而对焊接轨迹进行迅速而准确的修正，这种修正能够确保焊接质量，减少焊接缺陷，提高焊接效率，同时降低了对操作人员的技能要求，提高了生产过程的稳定性和可靠性。

通过所述激光视觉系统101对管道的焊缝位置进行精确的扫描和计算，获取焊缝位置的三维坐标信息，并将信息用于自动化程序中，生成焊接轨迹，通过所述免示教编程模块102来识别管道的焊缝的形状、大小和位置，并根据焊缝的形状、大小和位置信息生成相应的焊接轨迹，通过所述激光寻位模块103对管道的待焊接部位进行精确的识别和定位，在焊接前，所述激光寻位模块103会对焊缝信息进行修正，通过所述电弧跟踪模块104来监测电弧的稳定性和焊缝的质量，并在管道的对称坡口焊缝的焊接过程中去实时纠正焊接轨迹，通过所述多层多道模块105来根据焊缝的形状和大小，自动计算和生成多层多道的焊接轨迹，对有坡口的焊缝进行多次填充，实现免示教自动偏移，通过所述控制系统106来接收来自所述激光视觉系统101、所述免示教编程模块102、所述激光寻位模块103、所述电弧跟踪模块104和所述多层多道模块105的数据，并根据这些数据调整所述机器人主体的动作和焊接参数。

其次，所述支撑座107设置在所述免示教编程模块102、所述多层多道模块105和所述控制系统106的上表面；所述滑块108与所述支撑座107滑动连接，并位于所述支撑座107的下表面；所述移动块用于移动所述焊枪109；所述焊枪109位于所述移动块远离所述支撑座107的一侧，所述移动块包括电动缸118、第二伸缩杆119和连接板120，所述电动缸118固设在所述滑块108的下表面；所述第二伸缩杆119与所述电动缸118的输出端连接，并位于所述电动缸118的下表面；所述连接板120固设在所述第二伸缩杆119与所述焊枪109之间，并设置在所述激光视觉系统101、所述激光寻位模块103和所述电弧跟踪模块104的上表面，所述气缸121固设在所述支撑座107的下表面；所述第三伸缩杆122的两端分别与所述气缸121的输出端和所述电动缸118连接，所述第三伸缩杆122位于所述气缸121和所述电动缸118之间，所述支撑座107具有滑槽，所述支撑座107的滑槽的形状为凸字形，所述滑块108与所述支撑座107的滑槽相配合，从而使得所述滑块108可在所述支撑座107的滑槽内进行横向滑动，进而可带动所述焊枪109在所述支撑座107下方进行上下移动，同时，所述焊枪109可在所述支撑座107下方进行上下移动，从而使得所述焊枪109可对管道的任意横向位置进行焊接，所述电动缸118的输出端与所述第二伸缩杆119连接，并驱动所述第二伸缩杆119进行伸缩，从而可带动所述连接板120在所述支撑座107下方进行上下移动，进而可带动所述焊枪109在所述支撑座107下方进行上下移动，所述气缸121的输出端与所述第三伸缩杆122连接，并驱动所述第三伸缩杆122进行伸缩，从而可带动所述电动缸118在所述支撑座107下方进行横向移动，进而可带动所述滑块108在所述支撑座107的滑槽内进行横向滑动。

再次，所述底座110固设在所述支撑座107的下表面；所述驱动块用于驱动所述连接皮带111移动，所述连接皮带111位于所述驱动块远离所述焊枪109的一侧；所述套筒112与所述连接皮带111活动连接，并位于所述连接皮带111的内侧；所述支撑块113与所述套筒112转动连接，并位于所述底座110的上表面，所述控制电机123固设在所述底座110的上表面；所述转轴124分别与所述控制电机123的输出端和所述连接皮带111连接，所述转轴124位于所述控制电机123靠近所述连接皮带111的一侧；所述限位板125固设在所述转轴124远离所述控制电机123的一侧，所述套筒112被放置在所述支撑块113上，并可在所述支撑块113上沿着所述套筒112的轴线进行转动，从而可带动所述套筒112内被限位固定的工艺管道沿着所述套筒112的轴线进行转动，所述控制电机123的输出端与所述转轴124连接，并驱动所述转轴124沿着所述转轴124的轴线进行转动，从而可带动所述连接皮带111在所述转轴124外侧进行移动，此时所述限位板125可对所述连接皮带111的位置进行限制，从而避免了所述连接皮带111在所述转轴124外侧移动的过程中从所述转轴124外侧脱落的情况，通过所述连接皮带111在所述转轴124外侧所进行的移动，从而可带动所述套筒112在所述支撑块113上沿着所述套筒112的轴线进行转动。

再次，所述液压缸114固设在所述套筒112的内侧；所述第一伸缩杆115与所述液压缸114的输出端连接，并位于所述液压缸114远离所述套筒112的一侧；所述夹持环116固设在所述第一伸缩杆115远离所述液压缸114的一端，所述夹持环116的形状为半圆弧形，每个所述套筒112内设置有两个所述夹持环116，所述液压缸114的输出端与所述第一伸缩杆115连接，并驱动所述第一伸缩杆115进行伸缩，从而可带动所述夹持环116在所述套筒112内进行上下移动，进而使得工艺管道可在两个所述夹持环116内被夹持固定。

最后，所述连接弹簧117固设在所述套筒112与所述夹持环116之间，所述连接弹簧117上带有阻尼器，当所述连接弹簧117产生伸缩晃动时，所述连接弹簧117上的阻尼器会产生阻止所述连接弹簧117伸缩晃动的阻尼力，从而使得所述连接弹簧117的晃动会最终停止，不会一直晃动，朝着靠近所述套筒112的方向移动所述夹持环116，从而带动所述连接弹簧117进行压缩，由于所述连接弹簧117具有自恢复作用，从而使得当松开所述夹持环116时，所述连接弹簧117所受到的压缩力会消失，进而使得所述连接弹簧117会带动所述夹持环116会朝着恢复到原位置的方向进行移动。

使用本实施例的一种管道焊接设备时，在使用时，将待焊接的两根工艺管道分别放置在左右两侧的所述套筒112内，启动所述液压缸114，使得所述液压缸114的输出端输出的动力驱动所述第一伸缩杆115进行伸缩，从而可带动所述夹持环116在所述套筒112内进行上下移动，进而使得不同外径尺寸的工艺管道可在两个所述夹持环116内被夹持固定，通过所述夹持环116在所述套筒112内所进行的上下移动，从而使得所述连接弹簧117会进行伸缩，由于所述连接弹簧117具有自恢复作用，从而使得所述连接弹簧117会在所述夹持环116上下移动的过程中对所述夹持环116进行缓冲，以避免所述夹持环116移动过快易导致所述夹持环116被损坏的情况，之后通过所述激光视觉系统101对管道的焊缝位置进行精确的扫描和计算，获取焊缝位置的三维坐标信息，并将信息用于自动化程序中，生成焊接轨迹，通过所述免示教编程模块102来识别管道的焊缝的形状、大小和位置，并根据焊缝的形状、大小和位置信息生成相应的焊接轨迹，通过所述激光寻位模块103对管道的待焊接部位进行精确的识别和定位，在焊接前，所述激光寻位模块103会对焊缝信息进行修正，通过所述电弧跟踪模块104来监测电弧的稳定性和焊缝的质量，并在管道的对称坡口焊缝的焊接过程中去实时纠正焊接轨迹，通过所述多层多道模块105来根据焊缝的形状和大小，自动计算和生成多层多道的焊接轨迹，对有坡口的焊缝进行多次填充，实现免示教自动偏移，通过所述控制系统106来接收来自所述激光视觉系统101、所述免示教编程模块102、所述激光寻位模块103、所述电弧跟踪模块104和所述多层多道模块105的数据，并根据这些数据调整所述机器人主体的动作和焊接参数，从而可控制所述电动缸118、所述气缸121和所述控制电机123的启停，启动所述电动缸118，使得所述电动缸118的输出端输出的动力驱动所述第二伸缩杆119进行伸缩，从而可带动所述连接板120在所述支撑座107下方进行上下移动，进而可带动所述焊枪109在所述支撑座107下方进行上下移动，以便于将所述焊枪109移动到工艺管道的待焊接的焊缝位置处，启动所述气缸121，使得所述气缸121的输出端输出的动力驱动所述第三伸缩杆122进行伸缩，从而可带动所述电动缸118在所述支撑座107下方进行横向移动，进而可带动所述焊枪109在所述支撑座107下方进行横向移动，实现对工艺管道的任意横向位置进行焊接，启动所述控制电机123，使得所述控制电机123的输出端输出的动力驱动所述转轴124沿着所述转轴124的轴线进行转动，从而可带动所述连接皮带111在所述转轴124外侧进行移动，进而可带动所述套筒112在所述支撑块113上沿着所述套筒112的轴线进行转动，通过所述套筒112在所述支撑块113上沿着所述套筒112的轴线所进行的转动，从而可带动所述套筒112内被夹持固定的工艺管道沿着所述套筒112的轴线进行转动，进而使得所述焊枪109可对工艺管道沿着工艺管道的任意轴向位置进行焊接，结合所述焊枪109对工艺管道的任意横向位置所进行的焊接，从而使得所述焊枪109可对工艺管道的任意位置进行焊接，以便于完成工艺管道的整个焊接过程。

根据工艺管道的焊接特性，其直径在特定管段上保持一致，因此焊口直径所对应的圆形焊缝轨迹也表现出一致性。对于每个特定规格的工艺管道参数，需要进行预设定，为了满足市场需求，需要根据金属管道的通用规格设定一系列经过不断试验和优化的焊接数据库，通过持续的反馈和优化循环，从而可以不断提高工艺管道的焊接质量。

所述机器人主体可按照预设的轨迹进行高精度的焊接作业，一旦机器人完成了轨迹的调整，它就会开始实际焊接工作，通过使用先进的传感器和算法，机器人可以感知周围的物体并相应地调整其轨迹，以确保焊接质量和安全性，因此，当机器人按照调整后的轨迹进行实际焊接时，工艺管道焊接施工会得到高质量且可靠的焊接效果。

在对工艺管道进行焊接时，首先，在所述机器人主体的末端安装高精度的传感器，以便对管道的形状和位置进行精确测量和自主感知，这些传感器将提供实时数据，帮助所述机器人主体自动跟踪管道并调整自身位置，其次，采用先进的机器学习算法和计算机视觉技术，训练所述机器人主体识别不同类型的管道材料和焊接接头，以便在各种焊接条件下进行智能决策，此外，引入自动化的焊接参数调整功能，使所述机器人主体在焊接过程中能够根据实际情况动态调整焊接电流、电压和焊接速度等参数，以实现最优的焊接效果，最后，在整个焊接过程中引入误差补偿和修正技术，以确保焊接精度和质量符合要求，通过以上措施，从而可以实现化工工艺管道自动化环焊缝智能机器人焊接技术的高效应用。

本发明配备了可针对不同现场环境进行类型调整的智能机器人带激光视觉系统101，以及适应各类管道的通用智能焊接机器人底座110，对于磁吸管道采用磁吸底座110，而对不锈钢管道则采用环形自抱紧装置，

本发明针对现场各种不同的管径，管壁厚、材质、现场焊缝情况，采用先进的自动算法，能够智能地自动生成机器人焊接程序，这一程序不仅能够完美地适应各种不同的管径、管壁厚度和材质，另外，还能根据现场焊缝的实际情况进行精确的调整，以确保焊接质量和效率。

本发明采用激光扫描实况焊缝轨道，通过针对现场实际环境位置调整自动生成的轨道，可进行精确的焊缝跟踪，并实现轨道的偏移，这种技术采用先进的激光扫描仪来对焊缝进行高精度的跟踪和扫描，能够快速、准确地获取焊缝位置信息，同时，通过高级算法和计算机控制系统106的智能化处理，机器人可以根据实际环境位置进行自动调整，生成最佳的焊接轨道，这种自动调整功能使得机器人能够适应各种不同的焊接环境，从而大大提高了焊接效率和精度，

本发明所使用的所述机器人主体按预设程序运行，实现电弧精确跟踪和比对。它们进行多层多道连续焊接作业，提高效率和焊接质量，自动跟踪电弧并调整运动轨迹保持稳定燃烧，通过比对预设和实际焊接数据做出调整，从而实现精确控制，这种焊接方式可提高效率，避免手工焊接可能出现的质量问题。

综上所述，本发明采用高精度激光扫描技术的所述机器人主体对工艺管道的实际焊缝轨迹进行详细扫描和记录，通过针对自动生成的轨迹进行精准的偏离调整，从而使得所述机器人主体能够巧妙地适应实际的焊缝位置，此项机器人焊接技术不仅显著提高了焊接施工效率和精确度，同时也有助于减少误差和废品率，为施工节省了大量人力与物力资源，此外，因为机器人的工作轨迹可以进行调整，所以它同样能够适应不同的焊接条件与要求，从而大幅提升工作效率与灵活性，进而提高了管道焊接设备的适用范围。

第二实施例

在第一实施例的基础上，请参阅图5，图5是本发明的第二实施例的管道焊接方法的流程步骤图，本发明还提供一种管道焊接方法，包括以下步骤：

S101、将待焊接的两根管道分别放置在左右两侧的套筒112内，让夹持环116在所述套筒112内上下移动，实现对不同外径尺寸的所述管道的夹持固定；

S102、通过激光视觉系统101对所述管道的焊缝位置进行精确的扫描和计算，获取所述焊缝位置的三维坐标信息，将所述信息用于自动化程序中，生成焊接轨迹；

S103、通过免示教编程模块102来识别所述管道的焊缝的形状、大小和位置，并根据所述焊缝的形状、大小和位置信息生成相应的焊接轨迹；

S104、通过激光寻位模块103对所述管道的待焊接部位进行精确的识别和定位，在焊接前，所述激光寻位模块103会对焊缝信息进行修正；

S105、通过电弧跟踪模块104来监测电弧的稳定性和所述焊缝的质量，并在所述管道的对称坡口焊缝的焊接过程中去实时纠正所述焊接轨迹；

S106、通过多层多道模块105来根据焊缝的形状和大小，自动计算和生成多层多道的焊接轨迹，对有坡口的焊缝进行多次填充，实现免示教自动偏移；

S107、通过控制系统106来接收来自所述激光视觉系统101、所述免示教编程模块102、所述激光寻位模块103、所述电弧跟踪模块104和所述多层多道模块105的数据，并根据所述数据调整机器人主体的动作和焊接参数。

使用本实施例的一种管道焊接方法时，在使用时，将待焊接的两根工艺管道分别放置在左右两侧的所述套筒112内，启动所述液压缸114，使得所述液压缸114的输出端输出的动力驱动所述第一伸缩杆115进行伸缩，从而可带动所述夹持环116在所述套筒112内进行上下移动，进而使得不同外径尺寸的工艺管道可在两个所述夹持环116内被夹持固定，通过所述夹持环116在所述套筒112内所进行的上下移动，从而使得所述连接弹簧117会进行伸缩，由于所述连接弹簧117具有自恢复作用，从而使得所述连接弹簧117会在所述夹持环116上下移动的过程中对所述夹持环116进行缓冲，以避免所述夹持环116移动过快易导致所述夹持环116被损坏的情况，之后通过所述激光视觉系统101对管道的焊缝位置进行精确的扫描和计算，获取焊缝位置的三维坐标信息，并将信息用于自动化程序中，生成焊接轨迹，通过所述免示教编程模块102来识别管道的焊缝的形状、大小和位置，并根据焊缝的形状、大小和位置信息生成相应的焊接轨迹，通过所述激光寻位模块103对管道的待焊接部位进行精确的识别和定位，在焊接前，所述激光寻位模块103会对焊缝信息进行修正，通过所述电弧跟踪模块104来监测电弧的稳定性和焊缝的质量，并在管道的对称坡口焊缝的焊接过程中去实时纠正焊接轨迹，通过所述多层多道模块105来根据焊缝的形状和大小，自动计算和生成多层多道的焊接轨迹，对有坡口的焊缝进行多次填充，实现免示教自动偏移，通过所述控制系统106来接收来自所述激光视觉系统101、所述免示教编程模块102、所述激光寻位模块103、所述电弧跟踪模块104和所述多层多道模块105的数据，并根据这些数据调整所述机器人主体的动作和焊接参数，从而可控制所述电动缸118、所述气缸121和所述控制电机123的启停，启动所述电动缸118，使得所述电动缸118的输出端输出的动力驱动所述第二伸缩杆119进行伸缩，从而可带动所述连接板120在所述支撑座107下方进行上下移动，进而可带动所述焊枪109在所述支撑座107下方进行上下移动，以便于将所述焊枪109移动到工艺管道的待焊接的焊缝位置处，启动所述气缸121，使得所述气缸121的输出端输出的动力驱动所述第三伸缩杆122进行伸缩，从而可带动所述电动缸118在所述支撑座107下方进行横向移动，进而可带动所述焊枪109在所述支撑座107下方进行横向移动，实现对工艺管道的任意横向位置进行焊接，启动所述控制电机123，使得所述控制电机123的输出端输出的动力驱动所述转轴124沿着所述转轴124的轴线进行转动，从而可带动所述连接皮带111在所述转轴124外侧进行移动，进而可带动所述套筒112在所述支撑块113上沿着所述套筒112的轴线进行转动，通过所述套筒112在所述支撑块113上沿着所述套筒112的轴线所进行的转动，从而可带动所述套筒112内被夹持固定的工艺管道沿着所述套筒112的轴线进行转动，进而使得所述焊枪109可对工艺管道沿着工艺管道的任意轴向位置进行焊接，结合所述焊枪109对工艺管道的任意横向位置所进行的焊接，从而使得所述焊枪109可对工艺管道的任意位置进行焊接，以便于完成工艺管道的整个焊接过程。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。

Claims (7)

1.一种管道焊接设备，包括机器人主体，所述机器人主体用于对管道进行焊接，其特征在于，

还包括控制组件；

所述控制组件包括激光视觉系统、免示教编程模块、激光寻位模块、电弧跟踪模块、多层多道模块和控制系统，所述激光视觉系统用于对管道的焊缝位置进行扫描和计算，以生成焊接轨迹，所述免示教编程模块用于自动分析、识别、生成和下发焊接轨迹，所述激光寻位模块用于对管道的待焊接部位进行精确的识别和定位，所述电弧跟踪模块用于在管道对称坡口焊缝的焊接过程中实时纠正焊接轨迹，所述多层多道模块用于对有坡口的焊缝进行多次填充，实现免示教自动偏移，所述控制系统用于接收数据，并根据数据来调整所述机器人主体的动作和焊接参数。

2.如权利要求1所述的管道焊接设备，其特征在于，

所述机器人主体包括支撑座、滑块、移动块和焊枪，所述支撑座设置在所述免示教编程模块、所述多层多道模块和所述控制系统的上表面；所述滑块与所述支撑座滑动连接，并位于所述支撑座的下表面；所述移动块用于移动所述焊枪；所述焊枪位于所述移动块远离所述支撑座的一侧。

3.如权利要求2所述的管道焊接设备，其特征在于，

所述移动块包括电动缸、第二伸缩杆和连接板，所述电动缸固设在所述滑块的下表面；所述第二伸缩杆与所述电动缸的输出端连接，并位于所述电动缸的下表面；所述连接板固设在所述第二伸缩杆与所述焊枪之间，并设置在所述激光视觉系统、所述激光寻位模块和所述电弧跟踪模块的上表面。

4.如权利要求3所述的管道焊接设备，其特征在于，

所述移动块还包括气缸和第三伸缩杆，所述气缸固设在所述支撑座的下表面；所述第三伸缩杆的两端分别与所述气缸的输出端和所述电动缸连接，所述第三伸缩杆位于所述气缸和所述电动缸之间。

5.如权利要求2所述的管道焊接设备，其特征在于，

所述机器人主体还包括底座、驱动块、连接皮带、套筒和支撑块，所述底座固设在所述支撑座的下表面；所述驱动块用于驱动所述连接皮带移动，所述连接皮带位于所述驱动块远离所述焊枪的一侧；所述套筒与所述连接皮带活动连接，并位于所述连接皮带的内侧；所述支撑块与所述套筒转动连接，并位于所述底座的上表面。

6.如权利要求5所述的管道焊接设备，其特征在于，

所述驱动块包括控制电机、转轴和限位板，所述控制电机固设在所述底座的上表面；所述转轴分别与所述控制电机的输出端和所述连接皮带连接，所述转轴位于所述控制电机靠近所述连接皮带的一侧；所述限位板固设在所述转轴远离所述控制电机的一侧。

7.一种管道焊接方法，应用于权利要求1至权利要求6中任一项所述的管道焊接设备，其特征在于，包括以下步骤：

将待焊接的两根管道分别放置在左右两侧的套筒内，让夹持环在所述套筒内上下移动，实现对不同外径尺寸的所述管道的夹持固定；

通过激光视觉系统对所述管道的焊缝位置进行精确的扫描和计算，获取所述焊缝位置的三维坐标信息，将所述信息用于自动化程序中，生成焊接轨迹；

通过免示教编程模块来识别所述管道的焊缝的形状、大小和位置，并根据所述焊缝的形状、大小和位置信息生成相应的焊接轨迹；

通过激光寻位模块对所述管道的待焊接部位进行精确的识别和定位，在焊接前，所述激光寻位模块会对焊缝信息进行修正；

通过电弧跟踪模块来监测电弧的稳定性和所述焊缝的质量，并在所述管道的对称坡口焊缝的焊接过程中去实时纠正所述焊接轨迹；

通过多层多道模块来根据焊缝的形状和大小，自动计算和生成多层多道的焊接轨迹，对有坡口的焊缝进行多次填充，实现免示教自动偏移；

通过控制系统来接收来自所述激光视觉系统、所述免示教编程模块、所述激光寻位模块、所述电弧跟踪模块和所述多层多道模块的数据，并根据所述数据调整机器人主体的动作和焊接参数。