CN118180730A - 防火门自动精密焊接系统及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及焊接加工技术领域,且公开了防火门自动精密焊接系统及控制方法,解决了目前市场上的防火门自动精密焊接系统的问题,其包括龙门架体,龙门架体的内侧设置有焊接台,龙门架体的一侧设置有控制箱体,龙门架体的内侧设置有焊接部件;通过将焊接台降下后,可以便携式的将需要焊接的防火门放置在焊接台的表面,且在焊接结束后,通过降下焊接台后,操作人员可以便携式的将焊接完成的防火门进行取出,减少了操作人员的工作量;同时利用侧清洁刷的旋转可以将防火门表面的杂物等进行清洁,可以提高焊接头在对防火门焊接时的效果;且利用旋转的内清洁刷可以对焊接头的表面进行清洁,减少了焊接头表面附着的油污与杂质,提高了焊接头焊接的效果。

Description

防火门自动精密焊接系统及控制方法
技术领域
本发明属于焊接加工技术领域,具体为防火门自动精密焊接系统及控制方法。
背景技术
防火门的焊接加工是指将防火门的各个部件通过焊接的方式连接在一起,形成一个完整的防火门的过程,焊接加工是防火门制造过程中的重要环节之一,其质量和精度直接影响到防火门的整体性能和安全性。
在现有技术中,授权公开号“CN116638254A”公开了一种“一种防火门框架自动焊接成型装置”;包括:传料带,前后平行间隔设置,用于输出已焊接防火门框;龙门架,横跨前后所述传料带设置,其顶部吊装有自动焊接机构;送料机构,呈直角结构设置,并通过立柱对角布设固定形成方形送料系统,用于输入防火门框框板。
上述这种“一种防火门框架自动焊接成型装置”其仍旧存在一些缺点,例如:现有的防火门在进行焊接的过程中,若焊接的防火门表面存在油污、氧化物等杂质,可能会产生气孔、夹渣等焊接缺陷,影响后续焊接的质量,同时焊接在进行的过程中,焊接头会不可避免地接触到各种杂质和氧化物,这些杂质和氧化物如果不及时清理,可能会影响焊接质量,导致焊缝出现缺陷,同时防火门较大,在焊接完成后的卸料较为繁琐;
为此这里提出了防火门自动精密焊接系统,以解决上述产生的问题。
发明内容
针对上述情况,为克服现有技术的缺陷,本发明提供防火门自动精密焊接系统,有效的解决了目前市场上若焊接的防火门表面存在油污、氧化物等杂质,可能会产生气孔、夹渣等焊接缺陷的问题。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:防火门自动精密焊接系统,包括龙门架体,所述龙门架体的内侧设置有焊接台,所述龙门架体的一侧设置有控制箱体,所述龙门架体的内侧设置有焊接部件,所述焊接部件包括顶架、顶板和螺纹柱,所述龙门架体的顶部固定连接有顶架,所述顶架的顶部设置有顶板,所述顶板的顶部滑动连接有底滑动架,所述顶板的一侧固定连接有驱动电机,所述驱动电机的输出轴设置有螺纹柱,所述底滑动架的一侧开设有螺纹槽,所述底滑动架的顶部设置有水平移架,所述水平移架的一侧活动连接有控制器体,所述水平移架的底部设置有连接套,所述连接套的底部设置有焊接头,所述水平移架的一侧设置有刷洗机构,所述刷洗机构包括侧连接箱、电动推杆和底固定板。
优选的:所述水平移架的一侧固定连接有侧连接箱,所述侧连接箱的内侧固定连接有电动推杆,所述电动推杆的表面固定连接有底固定板,所述电动推杆的底端活动连接有连接柱,所述连接柱的一侧活动连接有一号轴承盘,所述一号轴承盘的一侧活动连接有斜齿盘,所述斜齿盘的一侧固定连接有连接筒,所述连接筒的一侧活动连接有侧清洁刷。
优选的:所述驱动电机的数量为两个,且所述底滑动架的一侧与顶板的一侧均固定连接有驱动电机,两个所述驱动电机的输出轴均设置有螺纹柱,所述水平移架的内侧开设有连通滑槽,所述连通滑槽的内侧固定连接有螺纹套板,所述螺纹套板的内侧与螺纹柱的表面螺纹连接。
优选的:所述焊接头的一侧设置有清洁机构,所述清洁机构包括二号侧齿盘、传动杆和限位板,所述连接套的底部活动连接有限位簧,所述限位簧的底部活动连接有二号轴承盘,所述二号轴承盘的底部活动连接有二号底齿盘,所述二号底齿盘的内侧活动连接有内清洁刷。
优选的:所述龙门架体的内侧固定连接有滑动轨,所述焊接台的两侧开设有滑动槽,所述滑动槽的一侧与滑动轨的表面滑动连接。
优选的:所述焊接台的内侧固定连接有侧固定架,所述侧固定架的一侧固定连接有支撑底板,所述支撑底板的底部固定连接有螺纹套管,所述螺纹套管的底部螺纹连接有底螺纹杆,所述底螺纹杆的底端固定连接有底电机体。
优选的:所述底固定板的一侧固定连接有传动电机,所述传动电机的输出轴设置有一号底齿盘,所述一号底齿盘的一侧活动连接在二号侧齿盘的一侧,所述二号侧齿盘的一侧固定连接有一号侧齿盘,所述一号侧齿盘的一侧与斜齿盘的一侧活动连接。
优选的:所述二号侧齿盘的另一侧固定连接有传动杆,所述传动杆的一端固定连接有三号轴承盘,所述三号轴承盘的一侧与二号底齿盘的一侧活动连接。
优选的:所述底固定板的底部固定连接有限位板,所述限位板的表面开设有连通孔,所述连通孔的内侧与传动杆的表面活动连接。
防火门自动精密焊接系统的控制方法,包括如下步骤:
S1、通过底电机体驱动底螺纹杆旋转,通过底螺纹杆与螺纹套管的螺纹连接,可以带动底螺纹杆沿着螺纹套管的内侧螺纹旋转,螺纹旋转后会带动螺纹套管进行垂直运动,从而可以调节支撑底板的高度,而支撑底板通过侧固定架与焊接台的内侧固定,在支撑底板调节高度时可以带动焊接台进行高度调节;
S2、通过驱动电机启动后,可以通过驱动电机驱动螺纹柱旋转,且利用底滑动架表面开设的螺纹槽,利用螺纹槽与螺纹柱的螺纹连接,可以在驱动电机旋转时,通过控制箱体的控制,控制底滑动架沿着顶板的表面进行水平移动,同时通过连通滑槽内侧螺纹套板与螺纹柱的螺纹连接,可以驱动水平移架内侧的连通滑槽沿着底滑动架的表面移动,通过将焊接台升起后,通过控制器体的控制,利用焊接头对防火门的表面进行焊接;
S3、利用电动推杆驱动底固定板运动,通过将底固定板降下后,利用连接柱的连接,可以带动连接筒与侧清洁刷下降,连接筒一侧的侧清洁刷与防火门表面接触后,通过传动电机启动后,利用传动电机驱动一号底齿盘旋转,利用一号底齿盘与二号侧齿盘的啮合连接,在一号底齿盘旋转时带动二号侧齿盘转动,而二号侧齿盘转动时会带动一号侧齿盘旋转,利用一号侧齿盘的旋转可以带动斜齿盘旋转,而斜齿盘在转动时会带动连接筒与侧清洁刷旋转;
S4、同时二号侧齿盘在转动时,利用旋转的二号侧齿盘会带动传动杆旋转,而传动杆的表面设置在限位板一侧开设的连通孔内,利用限位板可以对传动杆进行支撑,同时利用传动杆的旋转,会带动三号轴承盘转动,利用三号轴承盘与二号底齿盘的啮合,可以带动二号底齿盘与内清洁刷进行旋转。
上述S2中利用焊接头(7)对防火门的表面进行焊接过程中,设计自动错误检测与反馈模块,当焊接缺陷被检测到时,系统可以自动记录错误类型并调整焊接参数或重新焊接,确保每一个焊接点都达到标准;具体过程为:
步骤1:首先收集焊接过程中的数据,包括焊接参数:电流、电压、速度、温度,以及焊接缺陷类型:焊接不足、气孔;
使用高精度传感器来监测实时焊接参数和通过高分辨率摄像头或扫描设备捕获焊缝图像;
步骤2:过滤出有用的数据,排除错误或不完整的记录,从捕获的图像中提取关键特征,包括焊缝形状、大小和缺陷特征,以及从过程参数中提取统计特征;
步骤3:在控制器中使用卷积神经网络分类算法来识别不同类型的焊接缺陷,使用收集到的数据对模型进行训练,这里的目标是让模型能够基于输入的焊接参数和图像特征准确预测焊接质量;
通过多个卷积层和池化层提取特征:
Fi=Activation(Wi*X+bi),其中,Fi是第i个特征图,Wi和bi是卷积层的权重和偏置,表示卷积运算,Activation 通常是ReLU函数;
全连接层对特征进行分类:
y=Softmax(Wf·Fp+bf),其中,Fp是展平的特征图,Wf和bf是全连接层的权重和偏置;
本卷积神经网络的具体结构为:
输入层具体为:
输入尺寸:标准化的焊接图像,大小为256x256像素,3个颜色通道(RGB);
卷积层和池化层配置具体为:
卷积层1:过滤器数量:32,过滤器尺寸:3x3,激活函数选用ReLU,输出尺寸:254x254x32;
池化层1:类型:最大池化,池化窗口尺寸:2x2,步长:2,输出尺寸:127x127x32;
卷积层2:过滤器数量:64,过滤器尺寸:3x3,激活函数:ReLU,输出尺寸:125x125x64;
池化层2:类型:最大池化,池化窗口尺寸:2x2,步长:2,输出尺寸:62x62x64;
卷积层3:过滤器数量:128,过滤器尺寸:3x3,激活函数:ReLU,输出尺寸:60x60x128;
池化层3:类型:最大池化,池化窗口尺寸:2x2,步长:2,输出尺寸:30x30x128;
全连接层具体为:
展平:将最后一个池化层的输出展平为一维数组,全连接层1,神经元数量:512,激活函数:ReLU,Dropout层:为防止过拟合,在第一个全连接层后添加一个Dropout层,Dropout比率为0.5;
输出层具体为:
全连接层2,神经元数量:2,假定有两个类别:有气孔和无气孔,激活函数:Softmax;
损失函数和优化器具体为:
损失函数:采用交叉熵损失函数;
优化器:使用Adam优化器可以自动调整学习率;
错误检测与自动调整:如果模型预测存在气孔缺陷,则通过如降低速度、增加电流,自动调整焊接参数并重新焊接;
步骤4:在实际焊接环境中测试模型的准确性和效率,确保它能够正确地识别和分类焊接缺陷,根据模型识别的结果,自动调整焊接参数或指示重新焊接;
步骤5:模型持续从新的焊接结果学习,不断优化性能。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
1)、在该防火门自动精密焊接系统工作中,通过滑动槽的两侧与滑动轨的滑动连接,可以在焊接台进行高度调节时提高稳定性,通过将焊接台降下后,可以便携式的将需要焊接的防火门放置在焊接台的表面,且在焊接结束后,通过降下焊接台后,操作人员可以便携式的将焊接完成的防火门进行取出,减少了操作人员的工作量;
2)、在该防火门自动精密焊接系统工作中,利用电动推杆驱动底固定板运动,通过将底固定板降下后,利用连接柱的连接,可以带动连接筒与侧清洁刷下降,而斜齿盘在转动时会带动连接筒与侧清洁刷旋转,利用侧清洁刷的旋转可以将防火门表面的杂物等进行清洁,清洁后通过电动推杆带动连接筒上升,可以提高焊接头在对防火门焊接时的效果;
3)、在该防火门自动精密焊接系统工作中,在驱动二号底齿盘旋转后,通过电动推杆驱动底固定板运动,带动二号底齿盘移动后,将焊接头调整至二号底齿盘的内侧后,利用旋转的内清洁刷可以对焊接头的表面进行清洁,减少了焊接头表面附着的油污与杂质,提高了焊接头焊接的效果。
4)传统的焊接质量检测通常依赖人工视觉检查,这不仅耗时耗力,而且结果易受操作者经验和主观判断的影响。CNN可以自动识别焊缝中的缺陷(如气孔、裂缝、未焊透等),减少人工检查的需求,提高检测的一致性和准确性;本发明的自动检测系统能够在焊接过程中即时识别缺陷,及时反馈,这样可以迅速进行调整或重焊,避免了生产过程中的大量返工和废品产生,从而显著提高生产效率和材料利用率。CNN不仅可以用于缺陷检测,还可以收集大量焊接过程数据,通过分析这些数据,可以进一步优化焊接参数和工艺流程。CNN允许实时监控焊接过程,一旦检测到质量问题,即可自动调整相关的焊接参数(如电流、电压、速度等),或直接指令重新焊接。这种实时调整能力是传统焊接技术难以实现的,它可以在第一时间内纠正问题,避免问题扩散。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与本发明的实施例一起用于解释本发明,并不构成对本发明的限制。在附图中:
图1为本发明的整体外观结构示意图;
图2为本发明的侧面外观结构示意图;
图3为本发明的支撑底板结构示意图;
图4为本发明的焊接部件结构示意图;
图5为本发明的连接筒结构示意图;
图6为本发明的清洁机构结构示意图;
图7为本发明的内清洁刷结构示意图;
图中:1、龙门架体;2、焊接台;3、控制箱体;4、焊接部件;401、顶架;402、第一顶板;403、螺纹柱;404、驱动电机;405、第二顶板;406、螺纹槽;407、水平移架;408、连通滑槽;409、螺纹套板;4010、支撑底板;4011、侧固定架;4012、螺纹套管;4013、底螺纹杆;4014、底电机体;4015、滑动轨;4016、滑动槽;5、控制器体;6、连接套;7、焊接头;8、刷洗机构;801、侧连接箱;802、电动推杆;803、底固定板;804、传动电机;805、一号底齿盘;806、一号侧齿盘;807、连接柱;808、一号轴承盘;809、斜齿盘;8010、连接筒;8011、侧清洁刷;9、清洁机构;901、二号侧齿盘;902、传动杆;903、限位板;904、三号轴承盘;905、二号底齿盘;906、二号轴承盘;907、限位簧;908、内清洁刷;909、连通孔。
具体实施方式
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。
实施例1
本实施例,由图1-图7给出,本发明提供如下技术方案:
防火门自动精密焊接系统,包括龙门架体1,龙门架体1的内侧设置有焊接台2,龙门架体1的一侧设置有控制箱体3,龙门架体1的内侧设置有焊接部件4,焊接部件4包括顶架401、顶板402和螺纹柱403,龙门架体1的顶部固定连接有顶架401,顶架401的顶部设置有顶板402,顶板402的顶部滑动连接有底滑动架405,顶板402的一侧固定连接有驱动电机404,驱动电机404的输出轴设置有螺纹柱403,底滑动架405的一侧开设有螺纹槽406,底滑动架405的顶部设置有水平移架407,水平移架407的一侧活动连接有控制器体5,水平移架407的底部设置有连接套6,连接套6的底部设置有焊接头7,水平移架407的一侧设置有刷洗机构8,刷洗机构8包括侧连接箱801、电动推杆802和底固定板803。
在本实施例中,水平移架407的一侧固定连接有侧连接箱801,侧连接箱801的内侧固定连接有电动推杆802,电动推杆802的表面固定连接有底固定板803,电动推杆802的底端活动连接有连接柱807,连接柱807的一侧活动连接有一号轴承盘808,一号轴承盘808的一侧活动连接有斜齿盘809,斜齿盘809的一侧固定连接有连接筒8010,连接筒8010的一侧活动连接有侧清洁刷8011。
需要说明的是,斜齿盘809在转动时会带动连接筒8010与侧清洁刷8011旋转,利用侧清洁刷8011的旋转可以将防火门表面的杂物等进行清洁。
在本实施例中,驱动电机404的数量为两个,且底滑动架405的一侧与顶板402的一侧均固定连接有驱动电机404,两个驱动电机404的输出轴均设置有螺纹柱403,水平移架407的内侧开设有连通滑槽408,连通滑槽408的内侧固定连接有螺纹套板409,螺纹套板409的内侧与螺纹柱403的表面螺纹连接。
需要说明的是,利用螺纹槽406与螺纹柱403的螺纹连接,可以在驱动电机404旋转时,通过控制箱体3的控制,控制底滑动架405沿着顶板402的表面进行水平移动。
在本实施例中,焊接头7的一侧设置有清洁机构9,清洁机构9包括二号侧齿盘901、传动杆902和限位板903,连接套6的底部活动连接有限位簧907,限位簧907的底部活动连接有二号轴承盘906,二号轴承盘906的底部活动连接有二号底齿盘905,二号底齿盘905的内侧活动连接有内清洁刷908。
需要说明的是,利用旋转的内清洁刷908可以对焊接头7的表面进行清洁,减少了焊接头7表面附着的油污与杂质,提高了焊接头7焊接的效果。
在本实施例中,龙门架体1的内侧固定连接有滑动轨4015,焊接台2的两侧开设有滑动槽4016,滑动槽4016的一侧与滑动轨4015的表面滑动连接。
需要说明的是,焊接台2在移动时,通过滑动槽4016的两侧与滑动轨4015的滑动连接,可以在焊接台2进行高度调节时提高稳定性。
在本实施例中,焊接台2的内侧固定连接有侧固定架4011,侧固定架4011的一侧固定连接有支撑底板4010,支撑底板4010的底部固定连接有螺纹套管4012,螺纹套管4012的底部螺纹连接有底螺纹杆4013,底螺纹杆4013的底端固定连接有底电机体4014。
需要说明的是,通过底电机体4014启动后驱动底螺纹杆4013旋转,通过底螺纹杆4013与螺纹套管4012的螺纹连接,可以带动底螺纹杆4013沿着螺纹套管4012的内侧螺纹旋转。
在本实施例中,底固定板803的一侧固定连接有传动电机804,传动电机804的输出轴设置有一号底齿盘805,一号底齿盘805的一侧活动连接在二号侧齿盘901的一侧,二号侧齿盘901的一侧固定连接有一号侧齿盘806,一号侧齿盘806的一侧与斜齿盘809的一侧活动连接。
需要说明的是,利用一号侧齿盘806的旋转可以带动斜齿盘809旋转,而斜齿盘809的顶部通过一号轴承盘808与连接柱807连接,使得斜齿盘809在旋转时不带动连接柱807转动。
在本实施例中,二号侧齿盘901的另一侧固定连接有传动杆902,传动杆902的一端固定连接有三号轴承盘904,三号轴承盘904的一侧与二号底齿盘905的一侧活动连接。
需要说明的是,利用三号轴承盘904与二号底齿盘905的啮合,可以带动二号底齿盘905与内清洁刷908进行旋转。
在本实施例中,底固定板803的底部固定连接有限位板903,限位板903的表面开设有连通孔909,连通孔909的内侧与传动杆902的表面活动连接。
需要说明的是,传动杆902的表面设置在限位板903一侧开设的连通孔909内,利用限位板903可以对传动杆902进行支撑。
实施例2
本实施例2提供了防火门自动精密焊接系统的使用方法,用于更好地对上述实施例1提供的防火门自动精密焊接系统的工作过程或原理作进一步的说明,其具体如下:
防火门自动精密焊接系统的控制方法,包括如下步骤:
S1、首先通过底电机体4014启动后,通过底电机体4014启动后驱动底螺纹杆4013旋转,通过底螺纹杆4013与螺纹套管4012的螺纹连接,可以带动底螺纹杆4013沿着螺纹套管4012的内侧螺纹旋转,螺纹旋转后会带动螺纹套管4012进行垂直运动,从而可以调节支撑底板4010的高度,而支撑底板4010通过侧固定架4011与焊接台2的内侧固定,在支撑底板4010调节高度时可以带动焊接台2进行高度调节,且焊接台2在移动时,通过滑动槽4016的两侧与滑动轨4015的滑动连接,可以在焊接台2进行高度调节时提高稳定性,通过将焊接台2降下后,可以便携式的将需要焊接的防火门放置在焊接台2的表面,且在焊接结束后,通过降下焊接台2后,操作人员可以便携式的将焊接完成的防火门进行取出,减少了操作人员的工作量;
S2、防火门放置在焊接台2的表面后,此时通过驱动电机404启动后,可以通过驱动电机404驱动螺纹柱403旋转,且利用底滑动架405表面开设的螺纹槽406,利用螺纹槽406与螺纹柱403的螺纹连接,可以在驱动电机404旋转时,通过控制箱体3的控制,控制底滑动架405沿着顶板402的表面进行水平移动,同时通过连通滑槽408内侧螺纹套板409与螺纹柱403的螺纹连接,可以驱动水平移架407内侧的连通滑槽408沿着底滑动架405的表面移动,将水平移架407的位置调节至需要焊接的位置后,此时通过将焊接台2升起后,将防火门需要焊接的位置移动至焊接头7的底部,通过控制器体5的控制,可以利用焊接头7对防火门的表面进行自动焊接;
S3、在将水平移架407移动至需要焊接位置后,在焊接开始之前,首先通过侧连接箱801内的电动推杆802启动后,利用电动推杆802驱动底固定板803运动,通过将底固定板803降下后,利用连接柱807的连接,可以带动连接筒8010与侧清洁刷8011下降,连接筒8010一侧的侧清洁刷8011与防火门表面接触后,通过传动电机804启动后,利用传动电机804驱动一号底齿盘805旋转,利用一号底齿盘805与二号侧齿盘901的啮合连接,在一号底齿盘805旋转时带动二号侧齿盘901转动,而二号侧齿盘901转动时会带动一号侧齿盘806旋转,利用一号侧齿盘806的旋转可以带动斜齿盘809旋转,而斜齿盘809的顶部通过一号轴承盘808与连接柱807连接,使得斜齿盘809在旋转时不带动连接柱807转动,而斜齿盘809在转动时会带动连接筒8010与侧清洁刷8011旋转,利用侧清洁刷8011的旋转可以将防火门表面的杂物等进行清洁,清洁后通过电动推杆802带动连接筒8010上升,可以提高焊接头7在对防火门焊接时的效果;
S4、同时二号侧齿盘901在转动时,利用旋转的二号侧齿盘901会带动传动杆902旋转,而传动杆902的表面设置在限位板903一侧开设的连通孔909内,利用限位板903可以对传动杆902进行支撑,同时利用传动杆902的旋转,会带动三号轴承盘904转动,利用三号轴承盘904与二号底齿盘905的啮合,可以带动二号底齿盘905与内清洁刷908进行旋转,而二号底齿盘905在转动时,利用二号轴承盘906与限位簧907的连接,可以利用限位簧907对二号底齿盘905进行限位,在驱动二号底齿盘905旋转后,通过电动推杆802驱动底固定板803运动,带动二号底齿盘905移动后,将焊接头7调整至二号底齿盘905的内侧后,利用旋转的内清洁刷908可以对焊接头7的表面进行清洁,减少了焊接头7表面附着的油污与杂质,提高了焊接头7焊接的效果;
上述S2中,设计自动错误检测与反馈机制:当焊接缺陷(如焊接不足、气孔等)被检测到时,系统可以自动记录错误类型并调整焊接参数或重新焊接,确保每一个焊接点都达到标准。具体过程为:
步骤1:首先收集焊接过程中的数据,包括焊接参数(电流、电压、速度、温度等)和焊接质量结果(如焊接缺陷类型:焊接不足、气孔等)。
传感器部署:使用高精度传感器来监测实时焊接参数和通过高分辨率摄像头或扫描设备捕获焊缝图像。
步骤2:过滤出有用的数据,排除错误或不完整的记录。从捕获的图像中提取关键特征,如焊缝形状、大小和缺陷特征,以及从过程参数中提取统计特征。
步骤3:使用卷积神经网络分类算法来识别不同类型的焊接缺陷。使用收集到的数据对模型进行训练。这里的目标是让模型能够基于输入的焊接参数和图像特征准确预测焊接质量。
通过多个卷积层和池化层提取特征:
Fi=Activation(Wi*X+bi),其中,Fi是第i个特征图,Wi和bi是卷积层的权重和偏置,表示卷积运算,Activation 通常是ReLU函数。
全连接层对特征进行分类:
y=Softmax(Wf·Fp+bf),其中,Fp是展平的特征图,Wf和bf是全连接层的权重和偏置。
错误检测与自动调整:如果模型预测存在气孔缺陷,则自动调整焊接参数(如降低速度、增加电流)并重新焊接。
本卷积神经网络的具体结构为:
输入层具体为:
输入尺寸:标准化的焊接图像,大小为256x256像素,3个颜色通道(RGB);
卷积层和池化层配置具体为:
卷积层1:过滤器数量:32,过滤器尺寸:3x3,激活函数选用ReLU,输出尺寸:254x254x32(由于没有使用填充,尺寸减小);
池化层1:类型:最大池化(Max Pooling),池化窗口尺寸:2x2,步长:2,输出尺寸:127x127x32;
卷积层2:过滤器数量:64,过滤器尺寸:3x3,激活函数:ReLU,输出尺寸:125x125x64;
池化层2:类型:最大池化,池化窗口尺寸:2x2,步长:2,输出尺寸:62x62x64;
卷积层3:过滤器数量:128,过滤器尺寸:3x3,激活函数:ReLU,输出尺寸:60x60x128;
池化层3:类型:最大池化,池化窗口尺寸:2x2,步长:2,输出尺寸:30x30x128;
全连接层具体为:
展平:将最后一个池化层的输出展平为一维数组,全连接层1,神经元数量:512,激活函数:ReLU,Dropout层:为防止过拟合,在第一个全连接层后添加一个Dropout层,Dropout比率为0.5;
输出层具体为:
全连接层2,神经元数量:2(假定有两个类别:有气孔和无气孔),激活函数:Softmax(用于多分类);
损失函数和优化器具体为:
损失函数:交叉熵损失函数(Cross-Entropy Loss),适用于多分类问题。
优化器:使用Adam优化器可以自动调整学习率。
这个CNN结构是一个相对简单但功能完备的模型,适合于处理中等复杂度的图像分类任务,如焊接过程中的气孔检测。这种网络结构可以根据实际需求和计算资源进行调整,例如增加卷积层的深度或修改神经元数量以提高识别精度。
步骤4:在实际焊接环境中测试模型的准确性和效率,确保它能够正确地识别和分类焊接缺陷。反馈机制:根据模型识别的结果,自动调整焊接参数或指示重新焊接。
步骤5:模型持续从新的焊接结果学习,不断优化性能。操作员的反馈也被用来调整模型,以适应不同的工作条件和材料特性。
通过实施这一过程,可以显著提高焊接质量,减少人工检查的需求,提高生产效率。
需要进行说明的时:本发明中的控制箱体3、控制器体5、驱动电机404、底电机体4014、电动推杆802、焊接头7以及传动电机804均为现有技术,可以根据实际需求选择相对应的型号,上述零件内部构造以及运行原理亦属于本领域技术人员的公知常识,对此不作过多阐述。
最后应说明的是:以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.防火门自动精密焊接系统,包括龙门架体(1),其特征在于:所述龙门架体(1)的内侧设置有焊接台(2),所述龙门架体(1)的一侧设置有控制箱体(3),所述龙门架体(1)的内侧设置有焊接部件(4),所述焊接部件(4)包括顶架(401)、顶板(402)和螺纹柱(403),所述龙门架体(1)的顶部固定连接有顶架(401),所述顶架(401)的顶部设置有顶板(402),所述顶板(402)的顶部滑动连接有底滑动架(405),所述顶板(402)的一侧固定连接有驱动电机(404),所述驱动电机(404)的输出轴设置有螺纹柱(403),所述底滑动架(405)的一侧开设有螺纹槽(406),所述底滑动架(405)的顶部设置有水平移架(407),所述水平移架(407)的一侧活动连接有控制器体(5),所述水平移架(407)的底部设置有连接套(6),所述连接套(6)的底部设置有焊接头(7),所述水平移架(407)的一侧设置有刷洗机构(8),所述刷洗机构(8)包括侧连接箱(801)、电动推杆(802)和底固定板(803)。
2.根据权利要求1所述的防火门自动精密焊接系统,其特征在于:所述水平移架(407)的一侧固定连接有侧连接箱(801),所述侧连接箱(801)的内侧固定连接有电动推杆(802),所述电动推杆(802)的表面固定连接有底固定板(803),所述电动推杆(802)的底端活动连接有连接柱(807),所述连接柱(807)的一侧活动连接有一号轴承盘(808),所述一号轴承盘(808)的一侧活动连接有斜齿盘(809),所述斜齿盘(809)的一侧固定连接有连接筒(8010),所述连接筒(8010)的一侧活动连接有侧清洁刷(8011)。
3.根据权利要求2所述的防火门自动精密焊接系统,其特征在于:所述驱动电机(404)的数量为两个,且所述底滑动架(405)的一侧与顶板(402)的一侧均固定连接有驱动电机(404),两个所述驱动电机(404)的输出轴均设置有螺纹柱(403),所述水平移架(407)的内侧开设有连通滑槽(408),所述连通滑槽(408)的内侧固定连接有螺纹套板(409),所述螺纹套板(409)的内侧与螺纹柱(403)的表面螺纹连接。
4.根据权利要求3所述的防火门自动精密焊接系统,其特征在于:所述焊接头(7)的一侧设置有清洁机构(9),所述清洁机构(9)包括二号侧齿盘(901)、传动杆(902)和限位板(903),所述连接套(6)的底部活动连接有限位簧(907),所述限位簧(907)的底部活动连接有二号轴承盘(906),所述二号轴承盘(906)的底部活动连接有二号底齿盘(905),所述二号底齿盘(905)的内侧活动连接有内清洁刷(908)。
5.根据权利要求4所述的防火门自动精密焊接系统,其特征在于:所述龙门架体(1)的内侧固定连接有滑动轨(4015),所述焊接台(2)的两侧开设有滑动槽(4016),所述滑动槽(4016)的一侧与滑动轨(4015)的表面滑动连接。
6.根据权利要求5所述的防火门自动精密焊接系统,其特征在于:所述焊接台(2)的内侧固定连接有侧固定架(4011),所述侧固定架(4011)的一侧固定连接有支撑底板(4010),所述支撑底板(4010)的底部固定连接有螺纹套管(4012),所述螺纹套管(4012)的底部螺纹连接有底螺纹杆(4013),所述底螺纹杆(4013)的底端固定连接有底电机体(4014)。
7.根据权利要求6所述的防火门自动精密焊接系统,其特征在于:所述底固定板(803)的一侧固定连接有传动电机(804),所述传动电机(804)的输出轴设置有一号底齿盘(805),所述一号底齿盘(805)的一侧活动连接在二号侧齿盘(901)的一侧,所述二号侧齿盘(901)的一侧固定连接有一号侧齿盘(806),所述一号侧齿盘(806)的一侧与斜齿盘(809)的一侧活动连接。
8.根据权利要求7所述的防火门自动精密焊接系统,其特征在于:所述二号侧齿盘(901)的另一侧固定连接有传动杆(902),所述传动杆(902)的一端固定连接有三号轴承盘(904),所述三号轴承盘(904)的一侧与二号底齿盘(905)的一侧活动连接。
9.根据权利要求8所述的防火门自动精密焊接系统,其特征在于:所述底固定板(803)的底部固定连接有限位板(903),所述限位板(903)的表面开设有连通孔(909),所述连通孔(909)的内侧与传动杆(902)的表面活动连接。
10.防火门自动精密焊接系统的控制方法,应用于权利要求1-9中任意一项所述的防火门自动精密焊接系统中,其特征在于,包括如下步骤:
S1、通过底电机体(4014)驱动底螺纹杆(4013)旋转,通过底螺纹杆(4013)与螺纹套管(4012)的螺纹连接,可以带动底螺纹杆(4013)沿着螺纹套管(4012)的内侧螺纹旋转,螺纹旋转后会带动螺纹套管(4012)进行垂直运动,从而可以调节支撑底板(4010)的高度,而支撑底板(4010)通过侧固定架(4011)与焊接台(2)的内侧固定,在支撑底板(4010)调节高度时可以带动焊接台(2)进行高度调节;
S2、通过驱动电机(404)启动后,可以通过驱动电机(404)驱动螺纹柱(403)旋转,且利用底滑动架(405)表面开设的螺纹槽(406),利用螺纹槽(406)与螺纹柱(403)的螺纹连接,可以在驱动电机(404)旋转时,通过控制箱体(3)的控制,控制底滑动架(405)沿着顶板(402)的表面进行水平移动,同时通过连通滑槽(408)内侧螺纹套板(409)与螺纹柱(403)的螺纹连接,可以驱动水平移架(407)内侧的连通滑槽(408)沿着底滑动架(405)的表面移动,通过将焊接台(2)升起后,通过控制器体(5)的控制,利用焊接头(7)对防火门的表面进行焊接;
S3、利用电动推杆(802)驱动底固定板(803)运动,通过将底固定板(803)降下后,利用连接柱(807)的连接,可以带动连接筒(8010)与侧清洁刷(8011)下降,连接筒(8010)一侧的侧清洁刷(8011)与防火门表面接触后,通过传动电机(804)启动后,利用传动电机(804)驱动一号底齿盘(805)旋转,利用一号底齿盘(805)与二号侧齿盘(901)的啮合连接,在一号底齿盘(805)旋转时带动二号侧齿盘(901)转动,而二号侧齿盘(901)转动时会带动一号侧齿盘(806)旋转,利用一号侧齿盘(806)的旋转可以带动斜齿盘(809)旋转,而斜齿盘(809)在转动时会带动连接筒(8010)与侧清洁刷(8011)旋转;
S4、同时二号侧齿盘(901)在转动时,利用旋转的二号侧齿盘(901)会带动传动杆(902)旋转,而传动杆(902)的表面设置在限位板(903)一侧开设的连通孔(909)内,利用限位板(903)可以对传动杆(902)进行支撑,同时利用传动杆(902)的旋转,会带动三号轴承盘(904)转动,利用三号轴承盘(904)与二号底齿盘(905)的啮合,可以带动二号底齿盘(905)与内清洁刷(908)进行旋转。
11.根据权利要求10所述的防火门自动精密焊接系统的控制方法,其特征在于,上述S2中利用焊接头(7)对防火门的表面进行焊接过程中,设计自动错误检测与反馈模块,当焊接缺陷被检测到时,系统可以自动记录错误类型并调整焊接参数或重新焊接,确保每一个焊接点都达到标准;具体过程为:
步骤1:首先收集焊接过程中的数据,包括焊接参数:电流、电压、速度、温度,以及焊接缺陷类型:焊接不足、气孔;
使用高精度传感器来监测实时焊接参数和通过高分辨率摄像头或扫描设备捕获焊缝图像;
步骤2:过滤出有用的数据,排除错误或不完整的记录,从捕获的图像中提取关键特征,包括焊缝形状、大小和缺陷特征,以及从过程参数中提取统计特征;
步骤3:在控制器中使用卷积神经网络分类算法来识别不同类型的焊接缺陷,使用收集到的数据对模型进行训练,这里的目标是让模型能够基于输入的焊接参数和图像特征准确预测焊接质量;
通过多个卷积层和池化层提取特征:
Fi=Activation(Wi*X+bi),其中,Fi是第i个特征图,Wi和bi是卷积层的权重和偏置,表示卷积运算,Activation 通常是ReLU函数;
全连接层对特征进行分类:
y=Softmax(Wf·Fp+bf),其中,Fp是展平的特征图,Wf和bf是全连接层的权重和偏置;
本卷积神经网络的具体结构为:
输入层具体为:
输入尺寸:标准化的焊接图像,大小为256x256像素,3个颜色通道(RGB);
卷积层和池化层配置具体为:
卷积层1:过滤器数量:32,过滤器尺寸:3x3,激活函数选用ReLU,输出尺寸:254x254x32;
池化层1:类型:最大池化,池化窗口尺寸:2x2,步长:2,输出尺寸:127x127x32;
卷积层2:过滤器数量:64,过滤器尺寸:3x3,激活函数:ReLU,输出尺寸:125x125x64;
池化层2:类型:最大池化,池化窗口尺寸:2x2,步长:2,输出尺寸:62x62x64;
卷积层3:过滤器数量:128,过滤器尺寸:3x3,激活函数:ReLU,输出尺寸:60x60x128;
池化层3:类型:最大池化,池化窗口尺寸:2x2,步长:2,输出尺寸:30x30x128;
全连接层具体为:
展平:将最后一个池化层的输出展平为一维数组,全连接层1,神经元数量:512,激活函数:ReLU,Dropout层:为防止过拟合,在第一个全连接层后添加一个Dropout层,Dropout比率为0.5;
输出层具体为:
全连接层2,神经元数量:2,假定有两个类别:有气孔和无气孔,激活函数:Softmax;
损失函数和优化器具体为:
损失函数:采用交叉熵损失函数;
优化器:使用Adam优化器可以自动调整学习率;
错误检测与自动调整:如果模型预测存在气孔缺陷,则通过如降低速度、增加电流的手段自动调整焊接参数并重新焊接;
步骤4:在实际焊接环境中测试模型的准确性和效率,确保它能够正确地识别和分类焊接缺陷,根据模型识别的结果,自动调整焊接参数或指示重新焊接;
步骤5:模型持续从新的焊接结果学习,不断优化性能。
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