3d掃描式管道全方位自動(dòng)焊接機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于天然氣油氣管道自動(dòng)焊接技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種3D掃描式管道全方位自動(dòng)焊接機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)代自動(dòng)化、信息化、數(shù)字化技術(shù)的日益成熟，代表自動(dòng)化焊接技術(shù)的數(shù)字焊機(jī)，數(shù)字化控制技術(shù)已穩(wěn)步進(jìn)入市場。有力地促進(jìn)了我國大型基礎(chǔ)工程的焊接工藝，特別是焊接自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，油氣管道的焊接自動(dòng)化程度要求也日新月異。焊接自動(dòng)化與智能化已經(jīng)成為必然趨勢，尤其是對(duì)于大口徑、厚管壁的油氣管道。隨著長距離輸氣管道朝著高鋼級(jí)、高壓力、大口徑、大厚壁方向發(fā)展，提高焊接速度和焊接質(zhì)量是管道建設(shè)要解決的關(guān)鍵技術(shù)問題。我國的焊接產(chǎn)業(yè)正逐步走向“高效化、自動(dòng)化、智能化”。目前，我國焊接界把實(shí)現(xiàn)焊接過程的自動(dòng)化、智能化作為戰(zhàn)略目標(biāo)，發(fā)展焊接生產(chǎn)自動(dòng)化和過程控制智能化，研宄和開發(fā)新型技術(shù)。
[0003]焊接是制造業(yè)中傳統(tǒng)的重要加工工藝方法之一，應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛。隨著現(xiàn)代信息化、自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，焊接自動(dòng)化與智能化已經(jīng)成為必然趨勢，尤其是對(duì)于大口徑、厚管壁的油氣管道。由于大型油氣管道焊接一般都在野外作業(yè)，地形地貌復(fù)雜，焊接環(huán)境較差，管道移動(dòng)困難，所以焊接施工難度很大。并且大型油氣管道對(duì)焊接質(zhì)量的要求較高。因?yàn)楹附淤|(zhì)量的好壞直接關(guān)系到管線以后使用的安全性，所以運(yùn)用精度更高，焊接質(zhì)量更好的自動(dòng)化焊接就顯得尤為重要。
[0004]傳統(tǒng)的自動(dòng)化焊接是將送絲速度、焊車行走速度、焊槍振動(dòng)頻率作為三個(gè)因變量，置于一個(gè)空間坐標(biāo)系中，以時(shí)間作為自變量，以焊接電流、電壓作為邊界條件，最后得出送絲速度、焊接小車行走速度、焊槍振動(dòng)頻率之間的關(guān)系進(jìn)行焊接。在實(shí)際焊接時(shí)，每一次調(diào)節(jié)都是上述三個(gè)參數(shù)同時(shí)調(diào)節(jié)，來確保調(diào)節(jié)過程的準(zhǔn)確性。但是這種傳統(tǒng)自動(dòng)化程度并不高，而且要求的精度和焊接質(zhì)量也難以保證。
[0005]隨著光、機(jī)、電以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，3D技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用已經(jīng)走過了幾十年的前期摸索階段，技術(shù)的成熟度、完善度、易用性、人性化、經(jīng)濟(jì)性等，都已經(jīng)取得了巨大的突破；3D掃描也趨向于速度更快，精度更高、更輕便攜帶的方向發(fā)展，加之對(duì)所掃描對(duì)象沒有限制的特性、3D掃描技術(shù)在更廣泛的領(lǐng)域得到了應(yīng)用。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本實(shí)用新型提供了一種3D立體全方位的檢測和控制系統(tǒng)。通過3D掃描系統(tǒng)預(yù)先掃描焊縫的三維空間得到圖像，將掃描到的圖像和數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，進(jìn)行處理，然后由執(zhí)行系統(tǒng)執(zhí)行焊接任務(wù)，以實(shí)現(xiàn)管道全位置多焊炬、快速高效、高質(zhì)量的智能化焊接。
[0007]本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案為:一種3D掃描式管道全方位自動(dòng)焊接機(jī)，位于焊接管道的外緣采用連接件連接行走機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)，行走機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)通過焊炬擺動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)連接若干焊接系統(tǒng)，所述的焊接系統(tǒng)的末端連接自動(dòng)送絲送氣系統(tǒng)；行走機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)的上端連接有環(huán)境數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)；所述的行走機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)的一側(cè)采用可調(diào)節(jié)手臂連接3D掃描系統(tǒng)。
[0008]所述的環(huán)境數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)及3D掃描系統(tǒng)采用有線或無線傳輸連接計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)；所述的自動(dòng)送絲送氣系統(tǒng)、焊接系統(tǒng)、行走機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)及焊炬擺動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)采用有線或無線線路連接計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。
[0009]所述的連接件為永磁吸附輪，所述的永磁吸附輪至少設(shè)有2個(gè)，并且永磁吸附輪位于行走機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)與焊接管道之間。
[0010]所述的連接件為焊接導(dǎo)軌，所述的焊接導(dǎo)軌為圓環(huán)形結(jié)構(gòu)，并且焊接導(dǎo)軌位于焊接管道的外緣。
[0011]所述的若干焊接系統(tǒng)的前后位置分別設(shè)有若干焊炬，并且每一個(gè)焊炬的末端分別連接送絲機(jī)構(gòu)及送氣機(jī)構(gòu)。
[0012]所述的焊炬至少設(shè)有2個(gè)，并且相鄰兩個(gè)焊炬的距離為10?20厘米。
[0013]所述的送氣機(jī)構(gòu)的內(nèi)部為惰性氣體。
[0014]所述的3D掃描系統(tǒng)位于行走機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)一側(cè)的前方或者后方。
[0015]優(yōu)選為3D掃描系統(tǒng)位于行走機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)一側(cè)的前方。
[0016]本實(shí)用新型的有益效果為:將3D掃描技術(shù)應(yīng)用于管道全位置自動(dòng)焊接。與傳統(tǒng)自動(dòng)焊接有著本質(zhì)不同。傳統(tǒng)焊接是在執(zhí)行焊接過程中根據(jù)實(shí)際情況調(diào)節(jié)焊接參數(shù)如送絲速度、振動(dòng)頻率等參數(shù)進(jìn)行的焊接。但這些參數(shù)的調(diào)節(jié)是相互關(guān)聯(lián)的，送絲速度調(diào)節(jié)合適了，振動(dòng)頻率、焊車速度卻不一定合適，只有通過一定時(shí)間的摸索才能將幾個(gè)參數(shù)調(diào)節(jié)匹配，操作繁瑣，精細(xì)化程度低，而且極易受外界因素干擾。而本新型是通過3D掃描裝置預(yù)先將待焊管道焊縫進(jìn)行3維立體掃描，精確的采集焊縫的圖像和數(shù)據(jù)，并和環(huán)境數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)，包括溫度、風(fēng)速、濕度等采集的數(shù)據(jù)相結(jié)合由計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)的整合和處理，得到更加精確的3維數(shù)據(jù)和圖像，最終將整合處理后的數(shù)據(jù)傳輸?shù)綀?zhí)行系統(tǒng)，通過執(zhí)行系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)軌道式的全位置自動(dòng)化焊接和永磁輪行走機(jī)構(gòu)無軌道式的全位置自動(dòng)化焊接?？朔藗鹘y(tǒng)技術(shù)的精度差、易受外界干擾、操作復(fù)雜等缺點(diǎn)。本系統(tǒng)的精度更高、靈活性和機(jī)動(dòng)性更大、適應(yīng)性更強(qiáng)、操作便捷、便于野外焊接作業(yè)，而且焊接質(zhì)量更好。
【附圖說明】
[0017]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2是圖1結(jié)構(gòu)俯視圖；
[0019]圖3是本實(shí)用新型另一的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖4是圖3結(jié)構(gòu)俯視圖。
[0021]圖中:1、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)；2、3D掃描系統(tǒng)；3、環(huán)境數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)；4、自動(dòng)送絲送氣系統(tǒng)；5、焊接系統(tǒng)；6、行走機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)；7、焊炬擺動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)；8、永磁吸附輪；9、待焊管道；10、惰性氣體；11、可調(diào)節(jié)手臂；12、焊接導(dǎo)軌；4-1、送絲機(jī)構(gòu)；4-2、送氣機(jī)構(gòu)。
【具體實(shí)施方式】
[0022]如圖1至圖4所示，本實(shí)用新型提供了一種3D掃描式管道全方位自動(dòng)焊接機(jī)，位于焊接管道9的外緣采用連接件連接行走機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)6，行走機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)6通過焊炬擺動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)7連接若干焊接系統(tǒng)5，所述的焊接系統(tǒng)5的末端連接自動(dòng)送絲送氣系統(tǒng)4 ;行走機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)6的上端連接有環(huán)境數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)3 ;所述的行走機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)6的一側(cè)采用可調(diào)節(jié)手臂11連接3D掃描系統(tǒng)2。
[0023]環(huán)境數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)3及3D掃描系統(tǒng)2采用有線或無線傳輸連接計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)I ;所述的自動(dòng)送絲送氣系統(tǒng)4、焊接系統(tǒng)5、行走機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)6及焊炬擺動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)7采用有線線路或者有線或無線線路連接計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)I。
[0024]連接件為永磁吸附輪8，所述的永磁吸附輪8至少設(shè)有2個(gè)，并且永磁吸附輪8位于行走機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)6與焊接管道9之間。
[0025]連接件為焊接導(dǎo)軌12，所述的焊接導(dǎo)軌12為圓環(huán)形結(jié)構(gòu)，并且焊接導(dǎo)軌12位于焊接管道9的外緣。
[0026]若干焊接系統(tǒng)5的前后位置分別設(shè)有若干焊炬，并且每一個(gè)焊炬的末端分別連接送絲機(jī)構(gòu)4-1及送氣機(jī)構(gòu)4-2。
[0027]焊炬至少設(shè)有2個(gè)，并且相鄰兩個(gè)焊炬的距離為10?20厘米。
[0028]送氣機(jī)構(gòu)4-2的內(nèi)部為惰性氣體10。
[0029]3D掃描