一種城際軌道列車轉向架的環(huán)境自適應焊接系統(tǒng)及焊接方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種城際軌道列車轉向架的環(huán)境自適應焊接系統(tǒng)及焊接方法，包括轉向架焊接工作平臺、計算機、焊縫自動掃查裝置、焊槍和焊接機器人。計算機中內(nèi)置有焊接參數(shù)專家數(shù)據(jù)庫、實時成像系統(tǒng)、缺陷自動報警系統(tǒng)和人機交互單元。焊接參數(shù)專家數(shù)據(jù)庫和人機交互單元組合，構成自動焊接規(guī)范模塊。焊接參數(shù)專家數(shù)據(jù)庫、焊槍和焊接機器人組合，構成智能化焊接專機系統(tǒng)。焊接參數(shù)專家數(shù)據(jù)庫、實時成像系統(tǒng)、缺陷自動報警系統(tǒng)和焊縫自動掃查裝置組合，構成焊接過程自動監(jiān)控模塊。采用上述系統(tǒng)和方法后，能自動選擇焊接工藝規(guī)范，對焊接過程自動監(jiān)控，尋找可能存在的缺陷，并對缺陷部位進行補焊，達到智能化焊接，保證安全可靠。
【專利說明】
一種城際軌道列車轉向架的環(huán)境自適應焊接系統(tǒng)及焊接方法
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及一種城際軌道列車集成生產(chǎn)制造領域，特別是一種城際軌道列車轉向架的環(huán)境自適應焊接系統(tǒng)及焊接方法。
【背景技術】
[0002]轉向架是城際軌道列車的重要走形機構。由于轉向架結構復雜，焊縫分布密集，手工焊仍然在焊接場合中扮演著重要角色，因為人更能適應焊接工藝過程中的各種變化，熟練焊工能夠知道調(diào)節(jié)哪些參數(shù)和調(diào)節(jié)多少參數(shù)來保證焊接工藝良好運行。
[0003]經(jīng)驗豐富的熟練焊工通過檢查待焊工件，能發(fā)現(xiàn)待焊工件的變動，并及時采取相應的調(diào)整方案，確保焊縫質(zhì)量。比如，當焊工注意到由于工件輕微彎曲造成焊縫坡口變大，他就會立即通過提高焊槍來回擺動頻率，降低熱輸入，調(diào)節(jié)電弧干伸長來保持電壓的合理值。實際上，焊接就是一個多相關量的調(diào)節(jié)問題，因此也使之很難實現(xiàn)自動化。
[0004]全自動化焊接僅僅應用在某些結構型式較為規(guī)則、簡單的場合，例如轉向架側梁的焊接，因為這些系統(tǒng)不能像人工那樣靈活多變。商用自動化焊接系統(tǒng)采用簡單控制技術，這些控制技術采用線性體系模型，是更大工藝參數(shù)組的小分支，因此，限制了其在自動化焊接場合的應用數(shù)量，而轉向架橫梁、構架等復雜結構場合迫切需要實現(xiàn)全自動化焊接。
[0005]同時，由于焊接不可避免地存在缺陷，但現(xiàn)有的質(zhì)量檢驗過程與焊接過程是獨立運作的。質(zhì)檢人員檢查缺陷通常與焊接過程相隔較長的時間，這也造成了焊接完成的轉向架無法及時地流轉到下一道工序，因此也迫切需要能夠集成焊接過程和檢驗過程的同步性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明要解決的技術問題是針對上述現(xiàn)有技術的不足，而提供一種能自動選擇焊接工藝規(guī)范，智能化焊接且能對焊接過程自動監(jiān)控的城際軌道列車轉向架的環(huán)境自適應焊接系統(tǒng)。
[0007]為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案是:
一種城際軌道列車轉向架的環(huán)境自適應焊接系統(tǒng)，包括轉向架焊接工作平臺、計算機、焊縫自動掃查裝置、焊槍和焊接機器人，焊縫自動掃查裝置、焊槍和焊接機器人均設置在轉向架焊接工作平臺的上方，且焊槍設置在焊接機器人的前端；
計算機中內(nèi)置有焊接參數(shù)專家數(shù)據(jù)庫、實時成像系統(tǒng)、缺陷自動報警系統(tǒng)和人機交互單元；
其中，焊接參數(shù)專家數(shù)據(jù)庫和人機交互單元相組合，構成自動焊接規(guī)范模塊，該自動焊接規(guī)范模塊能根據(jù)使用者需要，選擇相應的焊接工藝規(guī)范；
其中，焊縫自動掃查裝置、焊槍和焊接機器人相組合，構成智能化焊接專機系統(tǒng)，該智能化焊接專機系統(tǒng)能先進行預焊接，按照自動焊接規(guī)范模塊中設定的焊接工藝規(guī)范進行參數(shù)設置，自動調(diào)節(jié)焊槍位置角度以及指令焊槍運動； 其中，焊接參數(shù)專家數(shù)據(jù)庫、實時成像系統(tǒng)、缺陷自動報警系統(tǒng)和焊縫自動掃查裝置相組合，構成焊接過程自動監(jiān)控模塊，該焊接過程自動監(jiān)控模塊能對焊接完成質(zhì)量進行自動掃查和缺陷報警。
[0008]還包括電源，該電源能為整個焊接系統(tǒng)提供電能。
[0009]所述自動焊接規(guī)范模塊還包括與計算機相連接的現(xiàn)場溫濕度調(diào)節(jié)裝置。
[0010]所述自動焊接規(guī)范模塊還包括送氣及調(diào)節(jié)裝置。
[0011 ]本發(fā)明還提供一種能自動選擇焊接工藝規(guī)范，智能化焊接且能對焊接過程自動監(jiān)控的城際軌道列車轉向架的環(huán)境自適應焊接方法。
[0012]為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案是:
一種城際軌道列車轉向架的環(huán)境自適應焊接方法，包括以下步驟:
第一步，焊接工藝規(guī)范選擇:通過人機交互單元，由用戶輸入焊接部位名稱，即能自動選擇所需要的焊接工藝規(guī)范；
第二步，預焊接:焊縫自動掃查裝置先對整個焊縫路徑進行預掃描，掃描完成后，按照第一步選擇的焊接工藝規(guī)范，進行自動焊接工藝參數(shù)設置，同時對焊槍位置角度進行調(diào)節(jié)；第三步，焊接:智能化焊接專機系統(tǒng)按照第二步設置完成后的自動焊接工藝規(guī)范，指令焊槍運動，實現(xiàn)焊接過程；
第四步，焊接完成質(zhì)量監(jiān)控:第三步焊接過程完成后，啟動焊接過程自動監(jiān)控模塊，焊縫自動掃查裝置將第三步焊接的整個焊縫路徑中焊縫外觀成型、表面質(zhì)量和是否存在缺陷進行自動掃查；自動掃查獲得的焊縫數(shù)據(jù)及時輸入實時成像系統(tǒng)；
第五步，缺陷報警:當?shù)谒牟街泻缚p自動掃查裝置掃查發(fā)現(xiàn)缺陷后，焊接過程自動監(jiān)控模塊將發(fā)現(xiàn)的缺陷與焊接參數(shù)專家數(shù)據(jù)庫中的缺陷數(shù)據(jù)庫進行對比分析，缺陷自動報警系統(tǒng)將對比分析結果進行警示。
[0013]所述第一步中，在用戶輸入焊接部位名稱時，人機交互單元能夠自動接收現(xiàn)場溫濕度調(diào)節(jié)裝置所采集的現(xiàn)場溫度和濕度數(shù)據(jù)，并根據(jù)現(xiàn)場溫度和濕度數(shù)據(jù)，自動選擇所需要的焊接工藝規(guī)范。
[0014]所述第五步中，缺陷自動報警系統(tǒng)將對比分析結果以不同光源方式對缺陷危害程度進行警示。
[0015]本發(fā)明采用上述系統(tǒng)和方法后，能自動選擇焊接工藝規(guī)范，同時能夠?qū)附舆^程自動監(jiān)控，尋找可能存在的缺陷，并指導操作者對缺陷部位進行補焊，達到城際軌道列車轉向架的智能化焊接，保證安全與可靠性。
【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明一種城際軌道列車轉向架的環(huán)境自適應焊接系統(tǒng)的結構示意圖。
[0017]其中有:
1.計算機;2.轉向架焊接工作平臺；3.焊縫自動掃查裝置;4.焊槍;5.城際列車轉向架；
6.焊接機器人;7.電源;8.送氣與調(diào)節(jié)裝置;9.現(xiàn)場溫濕度調(diào)節(jié)裝置。
【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖和具體較佳實施方式對本發(fā)明作進一步詳細的說明。
[0019]如圖1所示，一種城際軌道列車轉向架的環(huán)境自適應焊接系統(tǒng)，包括轉向架焊接工作平臺2、計算機1、焊縫自動掃查裝置3、焊槍4、電源7、焊接機器人6、送氣及調(diào)節(jié)裝置8、送絲器和現(xiàn)場溫濕度調(diào)節(jié)裝置9。
[0020]焊接時，需將帶焊接與檢測的城際列車轉向架5放置在轉向架焊接工作平臺2上。焊縫自動掃查裝置3、焊槍4和焊接機器人6均設置在城際列車轉向架5，也即轉向架焊接工作平臺2的上方。
[0021 ]焊槍4設置在焊接機器人6的前端，電源7能為整個焊接系統(tǒng)提供電能，現(xiàn)場溫濕度調(diào)節(jié)裝置9與計算機I相連接。
[0022]計算機I中內(nèi)置有焊接參數(shù)專家數(shù)據(jù)庫、實時成像系統(tǒng)、缺陷自動報警系統(tǒng)和人機交互單元。
[0023]焊接參數(shù)專家數(shù)據(jù)庫中內(nèi)置了一整套焊接工藝規(guī)范，包括:材料、板厚、焊材、接頭型式、焊接姿勢、現(xiàn)場焊接環(huán)境溫度、現(xiàn)場焊接環(huán)境濕度、焊接方法、電流、電壓、電流種類/極性、送絲速度、焊接速度、線能量、焊后可達到的基本力學性能(硬度、拉伸強度、沖擊功、彎曲度、疲勞極限等)、可能出現(xiàn)的焊接缺陷(裂紋、氣孔、夾渣、未熔合等)。
[0024]焊接參數(shù)專家數(shù)據(jù)庫中還包括當預焊接掃查或焊接后掃查時，發(fā)現(xiàn)缺陷時的補救工藝規(guī)范，通過人機交互單元等，操作人員能夠選擇所需要的補救工藝規(guī)范。
[0025]其中，焊接參數(shù)專家數(shù)據(jù)庫、人機交互單元和現(xiàn)場溫濕度調(diào)節(jié)裝置9相組合，構成自動焊接規(guī)范模塊，該自動焊接規(guī)范模塊能根據(jù)使用者需要，選擇相應的焊接工藝規(guī)范。現(xiàn)場溫濕度調(diào)節(jié)裝置9根據(jù)需要進行設置，可以沒有。
[0026]其中，焊縫自動掃查裝置3、焊槍4、焊接機器人6、電源7、送絲器和送氣及調(diào)節(jié)裝置8相組合，構成智能化焊接專機系統(tǒng)，該智能化焊接專機系統(tǒng)能先進行預焊接，按照自動焊接規(guī)范模塊中設定的焊接工藝規(guī)范進行參數(shù)設置，自動調(diào)節(jié)焊槍位置角度以及指令焊槍運動。
[0027]其中，焊接參數(shù)專家數(shù)據(jù)庫、實時成像系統(tǒng)、缺陷自動報警系統(tǒng)和焊縫自動掃查裝置3相組合，構成焊接過程自動監(jiān)控模塊，該焊接過程自動監(jiān)控模塊能對焊接完成質(zhì)量進行自動掃查和缺陷報警。
[0028]—種城際軌道列車轉向架的環(huán)境自適應焊接方法，包括以下步驟:
第一步，焊接工藝規(guī)范選擇:通過人機交互單元，由用戶輸入焊接部位名稱，即能自動選擇所需要的焊接工藝規(guī)范。
[0029]此步驟中，在用戶輸入焊接部位名稱時，人機交互單元能夠自動接收現(xiàn)場溫濕度調(diào)節(jié)裝置所采集的現(xiàn)場溫度和濕度數(shù)據(jù)，并根據(jù)現(xiàn)場溫度和濕度數(shù)據(jù)，自動選擇所需要的焊接工藝規(guī)范。
[0030]第二步，預焊接:焊縫自動掃查裝置先對整個焊縫路徑進行預掃描，掃描完成后，按照第一步選擇的焊接工藝規(guī)范，進行自動焊接工藝參數(shù)設置，同時對焊槍位置角度進行調(diào)節(jié)。
[0031]當智能化焊接專機系統(tǒng)收到來自自動焊接規(guī)范模塊的指令時，首先掃描整個焊縫路徑，對焊接過程進行預焊接過程，按照自動焊接規(guī)范設置參數(shù)(電流、電壓、電流種類/極性)，同時實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)焊槍位置角度、焊槍運動、電源效率、氣體參數(shù)，并確保送絲速率與焊槍運動同步，以便能夠制造更好的焊縫。
[0032]第三步，焊接:智能化焊接專機系統(tǒng)按照第二步設置完成后的自動焊接工藝規(guī)范，指令焊槍運動，實現(xiàn)焊接過程。
[0033]第四步，焊接完成質(zhì)量監(jiān)控:第三步焊接過程完成后，啟動焊接過程自動監(jiān)控模塊，焊縫自動掃查裝置將第三步焊接的整個焊縫路徑中焊縫外觀成型、表面質(zhì)量和是否存在缺陷進行自動掃查；自動掃查獲得的焊縫數(shù)據(jù)及時輸入實時成像系統(tǒng)，操作者可通過遠程操作的方式完成焊縫跟蹤。
[0034]第五步，缺陷報警:當?shù)谒牟街泻缚p自動掃查裝置掃查發(fā)現(xiàn)缺陷后，焊接過程自動監(jiān)控模塊將發(fā)現(xiàn)的缺陷與焊接參數(shù)專家數(shù)據(jù)庫中的缺陷數(shù)據(jù)庫進行對比分析，根據(jù)缺陷的類型、等級、是否需要焊補等在實時成像系統(tǒng)彈出提示框，缺陷自動報警系統(tǒng)將對比分析結果進行警示。
[0035]本步驟中，缺陷自動報警系統(tǒng)將對比分析結果以不同光源方式對缺陷危害程度進行警示。
[0036]第六步，補焊:當?shù)谖宀脚卸ㄐ枰a焊時，操作者對缺陷部位進行補焊，補焊參數(shù)參考第一步所述的焊接工藝規(guī)范，并重復第一步至第五步。
[0037]以上詳細描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，但是，本發(fā)明并不限于上述實施方式中的具體細節(jié)，在本發(fā)明的技術構思范圍內(nèi)，可以對本發(fā)明的技術方案進行多種等同變換，這些等同變換均屬于本發(fā)明的保護范圍。
【主權項】
1.一種城際軌道列車轉向架的環(huán)境自適應焊接系統(tǒng)，其特征在于:包括轉向架焊接工作平臺、計算機、焊縫自動掃查裝置、焊槍和焊接機器人，焊縫自動掃查裝置、焊槍和焊接機器人均設置在轉向架焊接工作平臺的上方，且焊槍設置在焊接機器人的前端； 計算機中內(nèi)置有焊接參數(shù)專家數(shù)據(jù)庫、實時成像系統(tǒng)、缺陷自動報警系統(tǒng)和人機交互單元； 其中，焊接參數(shù)專家數(shù)據(jù)庫和人機交互單元相組合，構成自動焊接規(guī)范模塊，該自動焊接規(guī)范模塊能根據(jù)使用者需要，選擇相應的焊接工藝規(guī)范； 其中，焊縫自動掃查裝置、焊槍和焊接機器人相組合，構成智能化焊接專機系統(tǒng)，該智能化焊接專機系統(tǒng)能先進行預焊接，按照自動焊接規(guī)范模塊中設定的焊接工藝規(guī)范進行參數(shù)設置，自動調(diào)節(jié)焊槍位置角度以及指令焊槍運動； 其中，焊接參數(shù)專家數(shù)據(jù)庫、實時成像系統(tǒng)、缺陷自動報警系統(tǒng)和焊縫自動掃查裝置相組合，構成焊接過程自動監(jiān)控模塊，該焊接過程自動監(jiān)控模塊能對焊接完成質(zhì)量進行自動掃查和缺陷報警。2.根據(jù)權利要求1所述的城際軌道列車轉向架的環(huán)境自適應焊接系統(tǒng)，其特征在于:還包括電源，該電源能為整個焊接系統(tǒng)提供電能。3.根據(jù)權利要求1所述的城際軌道列車轉向架的環(huán)境自適應焊接系統(tǒng)，其特征在于:所述自動焊接規(guī)范模塊還包括與計算機相連接的現(xiàn)場溫濕度調(diào)節(jié)裝置。4.根據(jù)權利要求1所述的城際軌道列車轉向架的環(huán)境自適應焊接系統(tǒng)，其特征在于:所述自動焊接規(guī)范模塊還包括送氣及調(diào)節(jié)裝置。5.—種城際軌道列車轉向架的環(huán)境自適應焊接方法，其特征在于:包括以下步驟: 第一步，焊接工藝規(guī)范選擇:通過人機交互單元，由用戶輸入焊接部位名稱，即能自動選擇所需要的焊接工藝規(guī)范； 第二步，預焊接:焊縫自動掃查裝置先對整個焊縫路徑進行預掃描，掃描完成后，按照第一步選擇的焊接工藝規(guī)范，進行自動焊接工藝參數(shù)設置，同時對焊槍位置角度進行調(diào)節(jié)；第三步，焊接:智能化焊接專機系統(tǒng)按照第二步設置完成后的自動焊接工藝規(guī)范，指令焊槍運動，實現(xiàn)焊接過程； 第四步，焊接完成質(zhì)量監(jiān)控:第三步焊接過程完成后，啟動焊接過程自動監(jiān)控模塊，焊縫自動掃查裝置將第三步焊接的整個焊縫路徑中焊縫外觀成型、表面質(zhì)量和是否存在缺陷進行自動掃查；自動掃查獲得的焊縫數(shù)據(jù)及時輸入實時成像系統(tǒng)； 第五步，缺陷報警:當?shù)谒牟街泻缚p自動掃查裝置掃查發(fā)現(xiàn)缺陷后，焊接過程自動監(jiān)控模塊將發(fā)現(xiàn)的缺陷與焊接參數(shù)專家數(shù)據(jù)庫中的缺陷數(shù)據(jù)庫進行對比分析，缺陷自動報警系統(tǒng)將對比分析結果進行警示。6.根據(jù)權利要求5所述的城際軌道列車轉向架的環(huán)境自適應焊接方法，其特征在于:所述第一步中，在用戶輸入焊接部位名稱時，人機交互單元能夠自動接收現(xiàn)場溫濕度調(diào)節(jié)裝置所采集的現(xiàn)場溫度和濕度數(shù)據(jù)，并根據(jù)現(xiàn)場溫度和濕度數(shù)據(jù)，自動選擇所需要的焊接工藝規(guī)范。7.根據(jù)權利要求5所述的城際軌道列車轉向架的環(huán)境自適應焊接方法，其特征在于:所述第五步中，缺陷自動報警系統(tǒng)將對比分析結果以不同光源方式對缺陷危害程度進行警不O
【文檔編號】B23K9/00GK106001849SQ201610467329
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月24日
【發(fā)明人】董洪達, 楚永萍, 倪寶成, 郭豪, 方孝鐘, 張迪, 楊寶林
【申請人】中車南京浦鎮(zhèn)車輛有限公司