本發(fā)明涉及船舶制造焊接技術領域，具體地，涉及一種智能船舶焊接系統(tǒng)及方法。

背景技術：

在船舶制造中，焊接是主要的工藝技術之一，焊接技術的先進與否直接影響到船舶制造的周期，船舶制造的質(zhì)量，以及船舶的制造能力。可以說，船舶的焊接技術是衡量造船能力的一個重要標準。而先進的焊接工藝無疑意味著高效、清潔、節(jié)能、經(jīng)濟；但這恰恰是傳統(tǒng)的人工焊接所達不到的。因此，焊接的自動化是先進焊接工藝的一個標志。

從目前的技術來看，船舶的高效的焊接方法主要有以下幾種：埋弧焊，co2氣體保護焊，焊條電弧焊，不銹鋼焊接，活性氣體保護焊等。就傳統(tǒng)的人工焊接來看，傳統(tǒng)人工焊接的方式費時費力，不僅人工成本大，而且還會對人體造成危害；同時，因為人為因素的不確定性，極大地影響到了船舶制造的進度。并且，船板焊接中一個重要的因素就是焊接參數(shù)的設定。人工設定的方式存在著許多弊端，比如參數(shù)設定的不準確，焊接工藝的不一致性等，這也是人工焊接逐步被新一代自動焊接技術取代的原因，通過計算機和程序來控制焊接參數(shù)可以大大減少人為因素對焊接造成的影響。

然而，目前的焊接機器人多是依賴于編程的控制和工裝夾具以及機器人站來實現(xiàn)自動焊接，這對工裝夾具的要求很高，并且不適用于大型制造業(yè)比如船舶業(yè)的應用。

自動焊接技術同樣面臨著以下幾個問題：焊接參數(shù)的設定，焊縫焊點的尋找，焊縫的檢測，復雜情況的焊接等。

經(jīng)對現(xiàn)有技術的文件檢索，發(fā)現(xiàn)專利cn103678797a，申請?zhí)朿n201310644689.7，申請人：江蘇新時代造船有限公司，公開了“船舶焊接信息管理方法”，該專利所述的船舶焊接管理辦法是通過以下技術方案來實現(xiàn)船舶焊接信息的管理：首先在tribon系統(tǒng)中完成對接焊縫的焊接代碼設計,并提供焊縫坡口代碼、坡口型式船廠規(guī)范接下來完成船體分段的裝配結構樹型目錄設計同時智能提取分段三維幾何模型信息、焊縫和裝配結構樹,保存到相對應的目錄將對應的三維幾何結構模型、裝配結構樹信息導入infoget人工焊接信息管理系統(tǒng)；接下來用三維可視化定義分段制作焊的計算基面,內(nèi)部小組立由系統(tǒng)自定義基面進行焊接信息的初始化定義,根據(jù)分段實際焊接工藝要求利用三維可視化計算分段焊接信息,焊縫信息的查詢,提取每條焊縫的詳細信息,并進行人工相關焊接信息的確認與修改工作,根據(jù)分段各組立的制造階段、焊接方法、焊接位置、接縫類型、生產(chǎn)流程等方式混合統(tǒng)計；最后生成所需的各種焊接信息報表、派發(fā)工單。

但是該專利涉及的技術有以下幾點不足：

(1)上述專利只是針對船舶焊接信息的管理辦法而不是自動焊接方法。

(2)上述專利所述的管理辦法雖然實現(xiàn)了一部分的智能化焊接，但是很多工作還是要依賴人為操作進行，比如焊接方法，焊接位置的查找還是要依賴現(xiàn)場人員的操作，不僅費時費力，還有可能耽誤整體的造船進度。

(3)上述專利所述的管理最終的實施方式仍然是人工焊接，需要人工設定焊接參數(shù)，而不是自動設定焊接參數(shù)，并沒有排除掉人為因素的干擾。

技術實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種實現(xiàn)了智能化焊接、無需人工太多干預的智能船舶焊接系統(tǒng)及方法。

為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采用以下技術方案：

根據(jù)本發(fā)明的第一目的，提供一種智能船舶焊接系統(tǒng)，包括：激光打碼模塊、識別模塊、數(shù)據(jù)庫管理模塊、焊接模塊，其中：

所述激光打碼模塊，用于生成待焊接船板的序列號、船板上焊縫的二維碼，并打標到相應的船板和焊縫上；

所述識別模塊，用于識別所述船板上的序列號及所述焊縫上的二維碼，并將識別出的內(nèi)容反饋到所述數(shù)據(jù)管理模塊中；

所述數(shù)據(jù)管理模塊，該模塊與所述識別模塊反饋的內(nèi)容匹配出所需焊接參數(shù)，并發(fā)送到所述焊接模塊，同時，存放和調(diào)取相關工藝參數(shù)，記錄相關的操作信息，對全程進行監(jiān)控；

所述焊接模塊，用于接收所述數(shù)據(jù)管理模塊發(fā)送的焊接參數(shù)，并執(zhí)行焊接參數(shù)設定指令。

優(yōu)選地，所述的激光打碼模塊，包括：rfid信息讀取裝置、激光打標機、編碼生成系統(tǒng)、人機交互系統(tǒng)；其中：

所述rfid信息讀取裝置，用于讀取操作人員的員工卡，并根據(jù)相關人員權限開啟激光打標機；

所述激光打標機，用于對船板和焊縫進行序列號和二維碼的打標工作；

所述編碼生成系統(tǒng)，用于對待焊接的船板及船板上的焊縫生成序列號和二維碼，并將生成的序列號和二維碼反饋到數(shù)據(jù)管理模塊中；

所述人機交互系統(tǒng)，用于操作人員對激光打標機界面的操作。

優(yōu)選地，所述的識別模塊，包括：掃碼槍、電腦端、網(wǎng)絡端；其中：

所述掃碼槍，用于掃描并識別船板上的序列號、焊縫上的二維碼，并將掃描識別的結果輸入到電腦端；

所述電腦端，用于記錄掃碼槍掃描識別的結果；

所述網(wǎng)絡端，用于將記錄在電腦端的掃碼槍的掃描識別結果信息發(fā)送到數(shù)據(jù)管理模塊中。

優(yōu)選地，所述的數(shù)據(jù)管理模塊，包括：焊接工藝數(shù)據(jù)庫、焊縫信息數(shù)據(jù)庫，其中：

所述焊接工藝數(shù)據(jù)庫，用于記錄各種相關的焊接工藝參數(shù)，管理人員能夠隨時對焊接工藝數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進行修改；

所述焊縫信息數(shù)據(jù)庫，用于記錄船板上焊縫的基本信息，包括船板序列號、焊縫二維碼以及相關位置信息。

優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)管理模塊將所述識別模塊反饋的識別結果即船板序列號、焊縫二維碼，進行匹配調(diào)用，通過在焊接工藝數(shù)據(jù)庫及焊縫信息數(shù)據(jù)庫中匹配出所需要的焊接參數(shù)，再將匹配出的焊接參數(shù)發(fā)送到所述焊接模塊中。

優(yōu)選地，所述的焊接模塊，包括：焊接機器、信息傳輸裝置；其中：

所述信息傳輸裝置，用于接收數(shù)據(jù)管理模塊發(fā)送的焊接參數(shù)；

所述焊接機器，用于執(zhí)行焊接參數(shù)設定指令，對船板上的焊縫進行焊接。

根據(jù)本發(fā)明的第二目的，提供一種智能船舶焊接方法，包括：

激光打碼步驟：生成待焊接船板的序列號、船板上焊縫的二維碼，并打標到相應的船板和焊縫上；

識別步驟：識別所述船板上的序列號及所述焊縫上的二維碼，將識別出的內(nèi)容用于數(shù)據(jù)管理中；

數(shù)據(jù)管理步驟：與所述識別步驟反饋的內(nèi)容匹配出焊接步驟所需的焊接參數(shù)，并存放和調(diào)取相關工藝參數(shù)，記錄相關的操作信息，對全程進行監(jiān)控；

焊接步驟：焊機對數(shù)據(jù)管理步驟的焊接參數(shù)進行自動設定，執(zhí)行焊接參數(shù)設定指令。

本發(fā)明上述的系統(tǒng)和方法從船板焊接開始到結束，完全脫離了人工操作的范圍，并且每步操作都有數(shù)據(jù)記錄在案，方便查閱和修改，從而實現(xiàn)了智能化焊接。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：

(1)本發(fā)明實現(xiàn)了由人工設定焊接參數(shù)變?yōu)樽詣釉O定焊接參數(shù)的功能，實現(xiàn)了人機交互，每一步操作都可以通過系統(tǒng)操控來實現(xiàn)，大大節(jié)省了人力，同時排除了船板焊接過程中人為因素的影響，使焊接工藝更規(guī)范。

(2)本發(fā)明將焊縫管理系統(tǒng)和焊接工藝數(shù)據(jù)庫結合起來，方便工藝制定人員對工藝參數(shù)的制定。

(3)本發(fā)明還具有實時監(jiān)控的功能，整個船板焊接的過程都有系統(tǒng)記錄在案，當發(fā)現(xiàn)問題的時候能快速找到問題根源并解決。

(4)本發(fā)明對于生產(chǎn)的量化有很大的推動作用，使管理人員對該環(huán)節(jié)生產(chǎn)進度有了更好的掌握，同時對工期的預估也更加的精確，對整個船舶的制造業(yè)起到了長足進步的作用。

附圖說明

通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點將會變得更明顯：

圖1為本發(fā)明一實施例的系統(tǒng)結構框圖；

圖2為本發(fā)明一實施例的方法流程圖；

圖中：激光打碼模塊1，識別模塊2，數(shù)據(jù)管理模塊3，自動焊接模塊4；

rfid11，激光打標機12，編碼生成系統(tǒng)13，人機交互系統(tǒng)14；

掃碼槍21，電腦端22，網(wǎng)絡端23；

焊接工藝數(shù)據(jù)庫31，焊縫信息數(shù)據(jù)庫32；

焊接機器41，信息傳輸裝置42。

具體實施方式

下面結合具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。以下實施例將有助于本領域的技術人員進一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應當指出的是，對本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進。這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。

如圖1所示，一種智能船舶焊接系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括激光打碼模塊1，識別模塊2，數(shù)據(jù)管理模塊3，焊接模塊4；其中：

所述激光打碼模塊1用于對船板和焊縫生成編碼及二維碼，并將其通過激光打標機12打印在船板及焊縫附近；

所述識別模塊2用于對焊縫處的二維碼進行高頻率準確識別，同時將識別結果發(fā)送到數(shù)據(jù)管理模塊3中；

所述數(shù)據(jù)管理模塊3用于存放和調(diào)取相關工藝參數(shù)，匹配生成焊接船板所需的焊接參數(shù)，將焊接參數(shù)發(fā)送到焊接模塊4；同時數(shù)據(jù)管理模塊3還記錄相關的操作信息，并對全程進行監(jiān)控；

所述焊接模塊4用于接收數(shù)據(jù)管理模塊3發(fā)送的焊接參數(shù)，并執(zhí)行焊接參數(shù)設定指令。

如圖1所示，在部分實施例里，所述的激光打碼模塊1，包括：rfid11、激光打標機12、編碼生成系統(tǒng)13、人機交互系統(tǒng)14，其中：

rfid11包括rfid讀卡器和rfid型員工卡，每個工作人員都有唯一的一個與其身份及權限對應的rfid型員工卡；工作人員通過rfid11登錄激光打碼系統(tǒng)(激光打碼模塊1中激光打標機的操作系統(tǒng)，可以采用現(xiàn)有技術)，開啟激光打標機12，并運行編碼生成系統(tǒng)13，使其根據(jù)船板及船板上焊縫的不同性質(zhì)進行數(shù)據(jù)編碼和生成二維碼，然后激光打碼模塊1接收到編碼生成系統(tǒng)13發(fā)送的編碼和二維碼，再通過人機交互系統(tǒng)14控制激光打標機12對相應的船板及焊縫進行激光打標，并將結果反饋到激光打碼模塊1及數(shù)據(jù)管理模塊3中。

作為一優(yōu)選的實施方式，所述的激光打標機12采用automator納米級激光打標設備。當然，在其他實施例中，也可以選擇其他的激光打標機12，這對本發(fā)明的技術方案實現(xiàn)沒有實質(zhì)性的影響。

作為一優(yōu)選的實施方式，所述的二維碼的最大尺寸可達100×100mm。當然，在其他實施例中，可以選擇二維碼的尺寸，這對本發(fā)明的技術方案實現(xiàn)沒有實質(zhì)性的影響。

如圖1所示，在部分實施例里，所述的識別模塊2，包括：掃碼槍21、電腦端22、網(wǎng)絡端23；其中：

所述掃碼槍21用于掃描并識別船板上的編碼、二維碼，并將識別結果輸入到電腦端22；

所述電腦端22用于記錄掃碼槍21掃描、識別的結果；

所述網(wǎng)絡端23用于將掃碼槍21掃描、識別的結果信息發(fā)送到數(shù)據(jù)管理模塊3中。

將打好二維碼的船板運送到船體處，通過掃碼槍21對焊縫處的二維碼進行高頻率準確識別，同時通過網(wǎng)絡端23將識別結果發(fā)送到數(shù)據(jù)管理模塊3中。

作為一優(yōu)選的實施方式，所述的掃碼槍21采用cognexdm8500型掃碼槍。

如圖1所示，在部分實施例里，所述的數(shù)據(jù)管理模塊3，包括：焊接工藝數(shù)據(jù)庫31、焊縫信息數(shù)據(jù)庫32；其中：

所述焊接工藝數(shù)據(jù)庫31用于記錄各種相關的焊接工藝參數(shù)，管理人員能夠隨時對焊接工藝數(shù)據(jù)庫31中的數(shù)據(jù)進行修改；

所述焊縫信息數(shù)據(jù)庫32用于記錄船板上焊縫的基本信息，包括船板序列號、焊縫二維碼以及相關位置信息；

所述的數(shù)據(jù)管理模塊3將識別模塊2的識別結果在內(nèi)部進行匹配調(diào)用，通過在焊接工藝數(shù)據(jù)庫31及焊縫信息數(shù)據(jù)庫32中匹配出所需要的焊接參數(shù)，再將匹配出的焊接參數(shù)發(fā)送到焊接模塊4中。

如圖1所示，在部分實施例里，所述的焊接模塊4，包括：焊接機器41、信息傳輸裝置42，其中：

所述信息傳輸裝置42接收數(shù)據(jù)管理模塊3發(fā)送的焊接參數(shù)，并在所述焊接機器41上執(zhí)行焊接參數(shù)設定指令，完成船板的焊接。

上述系統(tǒng)中，由編碼生成系統(tǒng)根據(jù)船板上焊縫屬性參數(shù)為其自動生成唯一數(shù)據(jù)編碼并反饋到激光打碼模塊及數(shù)據(jù)管理模塊；激光打碼模塊對船板待焊接焊縫處打上可識別二維碼，二維碼的內(nèi)容由編碼生成系統(tǒng)為其自動生成數(shù)據(jù)編碼；識別模塊對二維碼進行識別，并將識別出的數(shù)據(jù)編碼反饋到數(shù)據(jù)管理模塊中；數(shù)據(jù)管理模塊輸入和調(diào)出所需數(shù)據(jù)參數(shù)；數(shù)據(jù)管理模塊在數(shù)據(jù)庫中查找到對應參數(shù)并將數(shù)據(jù)編碼所對應的焊接參數(shù)反饋到焊接模塊中；焊接模塊接受焊接參數(shù)數(shù)值并執(zhí)行對船板焊縫進行焊接參數(shù)設定的操作。從而實現(xiàn)智能制造。

如圖2所示，與上述系統(tǒng)對應的，本實施例提供一種智能船舶焊接方法，包括：

激光打碼步驟：生成待焊接船板的序列號、船板上焊縫的二維碼，并打標到相應的船板和焊縫上；

識別步驟：識別所述船板上的序列號及所述焊縫上的二維碼，將識別出的內(nèi)容用于數(shù)據(jù)管理中；

數(shù)據(jù)管理步驟：與所述識別步驟反饋的內(nèi)容匹配出焊接步驟所需的焊接參數(shù)，并存放和調(diào)取相關工藝參數(shù)，記錄相關的操作信息，對全程進行監(jiān)控；

焊接步驟：焊機對數(shù)據(jù)管理步驟的焊接參數(shù)進行自動設定，執(zhí)行焊接參數(shù)設定指令。

進一步的，所述激光打碼步驟，包括：

rfid信息讀取步驟：用于讀取操作人員的員工卡，并根據(jù)相關人員權限開啟激光打標機；

激光打標步驟：用于對船板和焊縫進行序列號和二維碼的打標工作；

編碼生成步驟：用于對待焊接的船板及船板上的焊縫生成序列號和二維碼，并將生成的序列號和二維碼反饋到所述數(shù)據(jù)管理步驟；

人機交互步驟：用于操作人員對激光打標機界面的操作。

進一步的，所述識別步驟，包括：

掃碼步驟：采用掃碼槍掃描并識別船板上的序列號、焊縫上的二維碼；

電腦記錄步驟：采用電腦端記錄掃碼槍掃描識別的結果；

網(wǎng)絡發(fā)送步驟，用于將記錄在所述電腦端的掃碼槍的掃描識別結果信息發(fā)送到所述數(shù)據(jù)管理步驟中。

進一步的，所述數(shù)據(jù)管理步驟，包括：

焊接工藝數(shù)據(jù)管理步驟：采用焊接工藝數(shù)據(jù)庫記錄各種相關的焊接工藝參數(shù)，管理人員能夠隨時對焊接工藝數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進行修改；

焊縫信息數(shù)據(jù)管理步驟：采用焊縫信息數(shù)據(jù)管理記錄船板上焊縫的基本信息，包括船板序列號、焊縫二維碼以及相關位置信息。

進一步的，所述焊接步驟，包括：

信息傳輸步驟：采用信息傳輸裝置接收所述數(shù)據(jù)管理步驟的焊接參數(shù)；

焊接步驟：采用焊接極其執(zhí)行焊接參數(shù)設定指令，對船板上的焊縫進行焊接。

本發(fā)明上述的系統(tǒng)和方法從船板焊接開始到結束，完全脫離了人工操作的范圍，并且每步操作都有數(shù)據(jù)記錄在案，方便查閱和修改，從而實現(xiàn)了智能化焊接。

綜上所述，本發(fā)明實現(xiàn)了船舶的焊接的智能化，改人工設定焊接參數(shù)為智能設定焊接參數(shù)，解放了大量的勞動力，節(jié)省了人工成本，減少了耗材浪費，也讓焊接工藝更加的規(guī)范。同時本發(fā)明做到了精確統(tǒng)計焊接工時，對優(yōu)化船舶制造起到了推動作用，極大地縮短了工期，從而整體上提高了船舶的制造效率。

需要說明的是，本發(fā)明提供的智能船舶焊接方法步驟，可以利用所述上述智能船舶焊接系統(tǒng)中對應的模塊、裝置、單元等予以實現(xiàn)，本領域技術人員可以參照所述系統(tǒng)的技術方案實現(xiàn)所述方法的步驟流程，即，所述系統(tǒng)中的實施例可理解為實現(xiàn)所述方法的優(yōu)選例，在此不予贅述。

本領域技術人員知道，除了以純計算機可讀程序代碼方式實現(xiàn)本發(fā)明提供的系統(tǒng)及其各個模塊以外，完全可以通過將方法步驟進行邏輯編程來使得本發(fā)明提供的系統(tǒng)及其各個模塊以邏輯門、開關、專用集成電路、可編程邏輯控制器以及嵌入式微控制器等的形式來實現(xiàn)相同功能。所以，本發(fā)明提供的系統(tǒng)及其各項模塊可以被認為是一種硬件部件，而對其內(nèi)包括的用于實現(xiàn)各種功能的裝置也可以視為硬件部件內(nèi)的結構；也可以將用于實現(xiàn)各種功能的模塊視為既可以是實現(xiàn)方法的軟件模塊又可以是硬件部件內(nèi)的結構。

以上對本發(fā)明的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實施方式，本領域技術人員可以在權利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實質(zhì)內(nèi)容。