CN215432112U - 一种激光电弧复合焊接电气控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种激光电弧复合焊接电气控制系统，包括操作模块、控制模块、激光模块、运动模块、焊接模块、电源设备、监控模块；控制模块包括工控机、交换机、分屏器、控制设备，均设置在控制机柜内；操作模块包括显示器、触摸屏、操作台，为电控系统的操作平台，给电控系统提供监控画面、操作界面；激光模块包括光纤激光器、冷却器；运动模块包括机器人、安全设备，运动模块用于搭载激光电弧复合焊接设备，实现焊接运动；监控模块包括线激光、摄像机，线激光用于对焊缝的跟踪，摄像机用于熔池的观测；焊接模块包括TIG焊机、MIG焊机、电弧焊枪、激光焊接头；电源设备给系统提供电能。本系统可以很好的完成对激光电弧复合焊接设备的管理。

Description

一种激光电弧复合焊接电气控制系统

技术领域

本实用新型属于自动化焊接设备技术领域，具体涉及一种激光电弧复合焊接电气控制系统。

背景技术

激光电弧复合焊接是将电弧焊与激光焊进行融合具有增大焊接熔深、高效节能、减少缺陷、改善成型等优势，所以激光电弧复合焊接工作站已越来越多的被应用于焊接生产中。目前，激光电弧复合焊接装置都是直接控制，存在安全性低，生产效率低、设备管理繁琐等缺点，所以急需一种针对激光电弧复合焊接设备的远程控制和管理的电气控制系统。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种激光电弧复合焊接电气控制系统，用于对大型激光复合焊接系统的远程控制和管理。

实现本实用新型目的的技术解决方案为：

一种激光电弧复合焊接电气控制系统，所述电气控制系统包括操作模块、控制模块、激光模块、运动模块、焊接模块、电源设备、监控模块；

所述的操作模块、控制模块、激光模块、运动模块、焊接模块和监控模块均与电源设备电连接，获取电能；所述控制模块安置在控制机柜内；运动模块、激光模块、焊接模块和监控模块均与控制机柜连接；所述的操作模块包括显示器、触摸屏均安置在操作台内，为电控系统的操作平台，给电控系统提供监控画面、操作界面；所述操作台与控制机柜电连接；所述的激光模块包括光纤激光器、冷却器，所述冷却器用于光纤激光器；所述运动模块包括机器人和安全设备；所述安全设备与机器人连接，用于控制机器人的紧急停止；所述焊接模块包括TIG焊机、MIG焊机、电弧焊枪和激光焊接头；所述电弧焊枪与TIG焊机和MIG焊机电连接；所述激光焊接头固定连接于机器人末端；所述的电弧焊枪固定连接于激光焊接头上；所述的监控模块包括线激光、摄像机，线激光和摄像机均固定连接于电弧焊枪上，使线激光和摄像机的视野焦点与电弧焊枪的溶池重合。

本实用新型与现有技术相比，其显著优点是：

1)本实用新型从设备上实现了激光电弧复合焊接系统的管理和远程控制，可以实现真正意义上的自动化。

2)本实用新型采用可编程控制器作为电控系统的主控，机器人、激光器等设备作为被控对象，其功能块划分清晰明了，布局设计合理。

3)本实用新型以机器人控制系统为基础、而实现机器人焊接的监控、远程控制、机器人安全控制技术方案成熟度高，因此整体系统容易实现。

附图说明

图1为激光电弧复合焊接电气控制系统的模块示意图。

图2为激光电弧复合焊接电气控制系统的网络拓扑示意图。

图3为控制设备构成图。

图4光纤激光器构成图。

图5为安全设备构成图。

图6为电气控制系统的控制流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本实用新型做进一步的介绍。

结合图1-图5，本实用新型的一种激光电弧复合焊接电气控制系统，包括操作模块1、控制模块5、激光模块11、运动模块14、焊接模块20、电源设备10和监控模块17；

其中，所述的操作模块1、控制模块5、激光模块11、运动模块14、焊接模块20 和监控模块17均与电源设备10电连接，所述的电源设备10给系统提供电能。所述控制模块5包括工控机6、交换机7、控制设备8，所述工控机6、交换机7、控制设备8 均设置在控制机柜9内，运动模块14、激光模块11、焊接模20和监控模块17均与控制机柜9连接；控制模块5用于管理和远程控制运动模块5、激光模块11和焊接模块 20和监控模块17；所述操作模块1包括操显示器3、触摸屏2、操作台4，为电控系统的操作平台，用于给电控系统提供操作和监控界面；所述的激光模块11包括光纤激光器13、冷却器12，光纤激光器13用于生成光纤激光，冷却器12与光纤激光器13通过水路连接，冷却器12用于光纤激光器13的冷却；所述运动模块14包括机器人15、安全设备16，所述安全设备16与机器人15连接；所述的焊接模块20包括TIG焊机21、 MIG焊机23、电弧焊枪24、激光焊接头25；所述电弧焊枪与TIG焊机和MIG焊机电连接；所述激光焊接头25固定连接于机器人15末端；所述的电弧焊枪固定连接于激光焊接头5上；所述的监控模块17包括线激光18、高速摄像机19，线激光18和高速摄像机19均固定连接于电弧焊枪24上，使线激光18和高速摄像机19的视野焦点与电弧焊枪的溶池重合；工控机6搭载地高速相机监控软件、光纤激光器监控软件，线激光用于对焊缝的跟踪，高速摄像机用于熔池的观测。机器人15用于搭载电弧焊枪24、激光焊接头25和监控模块17，根据焊接轨迹实现焊接运动；上述模块组成了激光电弧复合焊接电气控制系统，能够实现激光电弧复合焊接系统的远程控制和管理。

进一步优选地，在其中一个实施方式中，操作模块1安置在操作台4上，控制模块 5安置在控制机柜9内，所述操作台4与控制机柜9电连接，操作台4安置在控制机柜上9组合成主控柜26。

进一步优选地，结合图3、在其中一个实施方式中，控制设备8包括电源31、可编程控制器32、数字量输入输出模块33、继电器37、使能按钮34、急停按钮35、复位按钮36；继电器37与数字量输入输出模块33电连接，急停按钮35、使能按钮34、复位按钮36与数字量输入输出模块33电连接。所述使能按钮34用于对机器人15发出使能信号；所述复位按钮36用于清除TIG焊机21和MIG焊机23的焊接参数；所述急停按钮35用于发出紧急停止信号，控制运动模块14机器人15紧急停止；所述继电器37用于转换数字量输出模块33的输出信号。电源31用于给控制设备8提供电能。

进一步优选地，在其中一个实施方式中，所述使能按钮34、急停按钮35、复位按钮36均安置在操作台4上，实现运动模块14的控制；

进一步优选地，在其中一个实施方式中，所述可编程控制器32、触摸屏2与交换机7通过Profinet总线通讯连接。

进一步优选地，在其中一个实施例中，可编程控制器32选用西门子1511-1PN，触摸屏2选用KTP1900 Basic PN，用于实现现场设备的人机交互功能。

进一步优选地，结合图4、在其中一个实施例中，光纤激光器13包括Ethernet总线通讯模块41、Profinet总线通讯模块42、总安全开关43与通道安全开关44，总安全开关43与控制设备的继电器电37连接，用于实现光纤激光器的安全控制。

进一步优选地，在其中一个实施例中，光纤激光器13与工控机6通过Ethernet总线通讯连接，用于实现光纤激光器13的远程管理。

进一步优选地，在其中一个实施例中，光纤激光器13与交换机7通过Profinet总线通讯连接，用于实现光纤激光器13的远程控制。

进一步优选的，在其中一个实施例中，上述机器人15采用库卡KR60型机器人，且配备KRC4系统。

进一步优选地，在其中一个实施例中，机器人15与交换机7通过Profinet总线通讯连接，用于实现机器人15的远程控制和管理。

进一步优选地，结合图5、在其中一个实施例中，安全设备16包括光电传感器51、防碰撞传感器52、安全门53。所述光电传感器51安装在机器人15上，与控制设备的继电器37电连接，用于检测机器人运动范围，超出运动范围时控制机器人紧急停止。防碰撞传感器52安装在机器人15末端，与控制设备的继电器37电连接，用于检测机器人末端工具是否发生碰撞，发生碰撞时控制机器人紧急停止；安全门53与控制设备的继电器37电连接，安全门打开，控制机器人安全停止。光电传感器51、防碰撞传感器52、安全门53采用供电方式启闭继电器37。

进一步优选地，在其中一个实施例中，上述安全设备控制的继电器7常开触点与机器人安全开关电连接，断开和闭合安全开关控制机器人15安全紧急停止。

进一步优选地，在其中一个实施例中，TIG焊机、MIG焊机、线激光18与机器人 15通过Profinet总线通讯连接。

进一步优选地，在其中一个实施例中，高速摄相机19与工控机6通过Ethernet总线通讯连接。

进一步优选地，在其中一个实施例中，TIG焊机21、MIG焊机23与机器人15通过Profinet总线通讯连接，用于机器人弧焊的远程控制。

进一步优选地，在其中一个实施例中，触摸屏2设有操控界面，用于控制运动模块14、激光模块模块11、还能显示运动模块14的状态、激光模块11的状态、激光焊接头 25状态、TIG焊机21、MIG焊机23参数及存储的工艺参数，用于现场设备的人机交互功能的实现。

进一步优选地，结合图6，在其中一个实施例中所述的激光电弧复合焊接的电气控制系统的控制流程为

步骤一：所述的电源设备给系统供电，操作人员登录所述操作模块进行操作；

步骤二：所述的控制模块接收到操作指令后，按照指令控制运动模块、激光模块、焊接模块、监控模块、启动、停止等等程序，显示熔池实施画面、显示激光器状态画面等；

步骤三：所述的操作模块实时显示投射的控制画面，操作人员进行视化交互；

本实用新型从设备上实现了激光电弧复合焊接工作站的远程控制和管理，能够提高生产安全性、效率，且整体结构简单、易实现。

Claims (8)

1.一种激光电弧复合焊接电气控制系统，其特征在于，所述电气控制系统包括操作模块(1)、控制模块(5)、激光模块(11)、运动模块(14)、焊接模块(20)、电源设备(10)、监控模块(17)；

所述的操作模块(1)、控制模块(5)、激光模块(11)、运动模块(14)、焊接模块(20)和监控模块(17)均与电源设备(10)电连接，获取电能；所述控制模块(5)安置在控制机柜(9)内；运动模块(14)、激光模块(11)、焊接模块(20)和监控模块(17)均与控制机柜(9)连接；所述的操作模块包括显示器(3)、触摸屏(2)均安置在操作台(4)内，为电控系统的操作平台，给电控系统提供监控画面、操作界面；所述操作台(4)与控制机柜(9)电连接；所述的激光模块(11)包括光纤激光器(13)、冷却器(12)，所述冷却器用于光纤激光器；所述运动模块包括机器人(15)和安全设备(16)；所述安全设备(16)与机器人(15)连接，用于控制机器人(15)的紧急停止；所述焊接模块(20)包括TIG焊机(21)、MIG焊机(23)、电弧焊枪(24)和激光焊接头(25)；所述电弧焊枪与TIG焊机和MIG焊机电连接；所述激光焊接头(25)固定连接于机器人(15)末端；所述的电弧焊枪固定连接于激光焊接头(25)上；所述的监控模块(17)包括线激光(18)、摄像机(19)，线激光(18)和摄像机(19)均固定连接于电弧焊枪(24)上，使线激光(18)和摄像机(19)的视野焦点与电弧焊枪的溶池重合。

2.根据权利要求1所述的激光电弧复合焊接电气控制系统，其特征在于，所述控制模块(5)包括控制设备(8)，所述的控制设备(8)包括数字量输入输出模块(33)、继电器(37)、使能按钮(34)、复位按钮(36)和急停按钮(35)；所述继电器(37)、使能按钮(34)、复位按钮(36)和急停按钮(35)均与数字量输入输出模块(33)电连接；所述使能按钮(34)用于对机器人(15)发出使能信号；所述复位按钮(36)用于清除TIG焊机(21)和MIG焊机(23)的焊接参数；所述急停按钮(35)用于发出紧急停止信号，控制运动模块(14)紧急停止；所述继电器(37)用于转换数字量输入输出模块(33)的输出信号。

3.根据权利要求1所述的激光电弧复合焊接电气控制系统，其特征在于，所述的操作台(4)安置在控制机柜(9)上，组成主控柜(26)。

4.根据权利要求1所述的激光电弧复合焊接电气控制系统，其特征在于，所述的触摸屏(2)用于对运动模块(14)和激光模块(11)下达指令，并显示运动模块(14) 的状态、激光模块(11)的状态、激光焊接头(25)状态、TIG焊机(21)、MIG焊机(23)参数及存储的工艺参数，实现人机交互功能。

5.根据权利要求1所述的激光电弧复合焊接电气控制系统，其特征在于，所述安全设备(16)包括防碰撞传感器(52)、光电传感器(51)和安全门(53)；所述碰撞传感器(52)、光电传感器(51)、安全门(53)设备与继电器(37)电连接；用于控制机器人(15)的紧急停止。

6.根据权利要求5所述的激光电弧复合焊接电气控制系统，其特征在于，所述光电传感器(51)安装在机器人(15)上，用于检测机器人运动范围；防碰撞传感器(52)安装在机器人(15)末端，用于检测机器人末端工具是否发生碰撞；安全门(53)打开，控制机器人安全停止。

7.根据权利要求1所述的激光电弧复合焊接电气控制系统，其特征在于，所述的触摸屏(2)与控制模块(5)通过工业以太网通讯连接；所述的焊接模块(20)与运动模块(14)通过工业以太网通讯连接。

8.根据权利要求1所述的激光电弧复合焊接电气控制系统，其特征在于，所述的激光模块(11)、运动模块(14)和监控模块(17)均与控制模块(5)通过工业以太网通讯连接，用于实现现场设备的远程控制和管理。

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