[发明专利]全位置自动化焊接系统

说明书

技术领域

本发明涉及检测、自动控制技术领域，具体应用在焊接过程控制及焊缝自动跟踪中，适合目前多种野外长输管线的建设。

背景技术

目前野外长输管线的建设上很多施工单位都采用的是人工半自动焊接，半自动焊接设备投入少，人员组成灵活，但它每天能实现的焊口量在30—40口，且焊接质量受焊工个人素质影响较大。而此自动化焊接设备每天能实现的焊口量在80—100口，且焊接质量能得到有效保证。但是，由于各种因素的影响，实际焊接条件经常发生变化而造成焊接效率和焊接质量下降甚至失败。此自动化焊接设备的关键是如何实现成本下降和质量提升，一直以来人们尝试了许多焊接方法，它们在应用中都存在一定局限性。目前此自动化焊接设备，具有焊接效率高、非接触式传感、灵敏度精度高、抗电磁场干扰能力强等优点，被认为是野外焊接施工设备的主要发展方向。为了确保焊接件的焊接质量，尽量降低人为因素对其影响，缩短生产周期，势必研究一种焊接精度高能够满足现场复杂多变的焊接条件的自动焊接设备。

发明内容

本发明的目的就是提供一种全位置自动化焊接系统，焊接过程中根据焊矩所在位置不同自动匹配相应的焊接规范；焊接过程中在线检测焊矩对于焊缝的相对位置实现焊矩自动跟踪焊缝；其焊接质量高、速度快，可以实现在野外长输管线高效自动化焊接的设备，并能适应各种野外环境，克服目前长输管线建设施工效率低、施工周期长以及焊接质量的问题。

为了达到上述设计目的，本发明采用的技术方案如下：

一种全位置自动化焊接系统。

本发明所述的全位置自动化焊接系统的有益效果是：其焊接质量高、速度快，可以实现在野外长输管线高效自动化焊接的设备，并能适应各种野外环境。

通过机头采集的焊接绝对位置计算得出当前相应的规范，由焊机、行走电机、送丝电机、摆动电机等实现相应的焊接规范，保证在相应的位置执行相应的焊接规范。通过采集电压、电流及送丝的实际值，计算焊接中心位置，使焊接中心始终处于焊缝中心。

焊接所采样的数据是实时的数据，不存在超前或滞后，所以也就没有超前或滞后误差。

盖面时由于焊缝坡口已经不存在，很多现有跟踪设备都无法对其进行精确跟踪。本发明提出了一，在盖面前的填充层将焊道跟踪数据存储起来，盖面时焊缝若不明显无法准确跟踪的情况下，选择上次记录的焊枪位置数据作为示教跟踪。二，在进行盖面焊接时，由于自动化管线施工焊缝一般较为标准，可将两焊炬在水平位置上错开一定距离，使得即使焊缝中心有偏移的情况下，也能将其盖住。

采用FPGA进行前端采样，并对前端采样数据进行了必要的处理，硬件上最大限度的滤出了干扰，节约了CPU对数据处理的时间，保证了跟踪的实时性。

附图说明

图1是本发明所述的全位置自动化焊接系统的示意图。

图2为本发明所述的全位置自动化焊接系统的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的最佳实施方案作进一步的详细的描述。

如图1所示，所述全位置自动化焊接系统，主要包括焊接机头模块、中心控制器、焊接电源模块、电源适配器、遥控操作模块，焊接机头模块将当前焊炬的位置信息发送给中心控制器，中心控制器对数据进行运算处理，中心控制器根据当前的位置运算处理的结果给出相应的焊接指令，电源适配器根据中心控制器的焊接指令控制焊接电源的输出，机头部分获得驱动信号控制焊炬运动，实现焊缝跟踪过程实时控制。

所述焊接机头模块，用于执行焊接命令，控制焊接位置，采集焊接位置信息。所述焊接机头模块上安装有：①焊枪摆动机构，实现焊枪的摆动，可实现0~20毫米的摆动幅；②行走机构，实现机头在焊接轨道上行走，速度为0-1.5米/分；干伸控制机构，可实现干伸±20毫米调节；③电机控制部件、电机驱动部件控制电机。

所述中心控制器能根据不同位置给出相应的焊接规范，在焊接时能同时跟踪水平方向和垂直方向，且水平方向跟踪精度小于0.3mm、垂直方向跟踪精度小于1mm。中心控制器安装有：①送丝机构，可使用0.9~2.0毫米直径的焊丝，丝速范围为0-25米/分；②电流电压采样传感器，可采样电压范围为0~100伏特，电流范围为0~600安培。

所述电源适配器，可匹配不同品牌型号的焊接电源，可实现电源特性的控制(电源有特性控制接口)，能控制电源的启停，控制输出电压及电流，可采样焊接电源输出电源电压。

所述遥控操作模块，主要用于实现人机交互功能。可以实时微调焊接规范、焊枪偏移、焊接前的焊接准备工作。